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（一）項目背景 本項目源自無線通信系統中多波束天線設計實際技術需求。多波束系統具有高角度選擇性，可以實現頻率復用，即同一個頻段在不同空間內得到重復利用，能夠大幅度提高信道容量。傳統相控陣天線系統中的移相器、衰減器成本高昂，能效較低，難以民用。常用替代方案有無源矩陣網絡陣列天線和拋物面天線系統。但陣列天線的饋電網絡隨著天線數量的增加會更加復雜，并帶來嚴重的損耗問題；而拋物面天線系統雖然性能優良，但其體積相對較大、笨重，不利于集成。因此，提高多波束天線系統的效率、簡化結構、降低成本是迫切需要解決的關鍵科技問題。 （二）項目簡介 本項目提供一種用于無線通信系統中的多波束低造價超表面天線。當每個波束獨立工作時，通過切換波束實質上實現了波束掃描。雷達、衛星通信、新一代移動通信都需要波束掃描或多波束天線提高通信容量和覆蓋靈活性。超表面具有調控電磁波的極化、傳播和空間分布的能力，將電磁超表面與天線設計相結合，有效避免了復雜網絡設計、成本較低、設計靈活。研究基于電磁超表面的高效率、低成本的多波束天線是解決上述問題的一個重要設計方向。 （三）關鍵技術 該項目利用超表面的靈活相位調控，實現多個波束的產生，涉及到的關鍵技術包括多波束天線以及渦旋波生成技術。 1.多波束技術。多波束天線具有高增益、低副瓣以及可在較寬范圍內波束掃描等優點，廣泛應用于雷達系統、衛星通信以及 5G 通信等技術領域，在滿足輻射性能要求的同時還要考慮成本、可靠性、體積等因素。其中，多波束拋物面天線、多波束相控陣天線、多波束透鏡天線等應用最為廣泛。拋物面天線增益高、結構簡單，但往往體積笨重、波束一致性差、覆蓋范圍窄，波束掃描速度較慢；相控陣天線采用電子掃描的工作方式，具有較高的掃描精度和較快的掃描速度，然而大規模的有源相控陣制造成本高，難以大量應用；多波束透鏡天線具有頻帶寬、波束覆蓋范圍廣、結構簡單、成本低等優點，基于電磁超表面的透射陣易于加工、剖面低，具有較為廣泛的應用。利用電磁超表面可以實現對電磁波波前相位的靈活調控，高增益多波束透射陣天線由 90°極化旋轉超表面單元組成，該超表面單元可以同時完成極化旋轉和相位補償。將 5 個線極化平面饋源以空間饋電形式安裝，5 個平面饋源分別獨立饋電可以形成 5 個不同指向的波束，從而完成波束掃描。該天線剖面較低，采用空饋技術使得饋電網絡簡單，整個天線質量輕，便于安裝，是無線通信系統中天線端可取的方案。 2.渦旋波生成技術。在微波射頻波段產生渦旋電磁波，常用方法通常為螺旋相位板、反射面和環形陣列天線，螺旋相位板成本高、體積大，產生渦旋波效率低，不利于遠距離傳輸；反射面容易設計、效率高，但加工較為困難且體積較大，限制了應用范圍；環形陣列天線可以調節陣元間相位差以產生精確的渦旋電磁波，是較為方便有效的方法之一，加工容易，成本較低，但饋電網絡設計較為復雜，不利于大規模推廣。 基于人工電磁表面的天線技術近年來發展迅速，超表面是由亞波長單元在特定平面或曲面通過周期排列構成，其厚度小于工作波長。超表面與傳統材料相比，其功能上的優勢體現為可以對照射到其表面的電磁波傳播特性和反射特性進行靈活調控，即對透射波和反射波的幅度分布、相位分布、極化狀態的靈活控制，使波束在電磁表面上形成 exp(-jlφ)的相位分布，就可產生 OAM 渦旋電磁波束。由于每個電磁表面單元的相位都具有獨立調整的能力，因此設計自由度大，能產生模態純凈的 OAM 渦旋電磁波束，同時超表面天線的剖面通常很低，占用空間小，平面印刷結構也大幅降低結構設計的復雜性，同時由于不需要饋電網絡，也不存在饋電損耗，容易實現較高的口徑利用效率。

空間多波束延遲網絡主要應用于光控相控陣天線內部的波束形成網絡，通過分組多抽頭延遲，使相控陣天線在空間形成多個空間波束。 該延遲網絡通過微波光子技術，在光域對微波信號進行高精度多路分組延遲及多路合成，通過光延遲技術克服了電延遲技術（同軸電纜延遲線、聲表面波延遲線、微波PIN二極管延遲線等）在延遲移相上存在的固有技術缺陷，可滿足高頻寬帶信號的延遲移相及空間波束形成需求。同時，該技術還可應用于其他需要實現射頻信號精確延遲及分配的系統當中。

本發明公開了一種實現 TD-LTE-Advanced 中多流波束賦形的方法，包括：從 TD-LTE-Advanced 基站的上行探測參考信號獲取 4×8的信道矩陣，將信道矩陣 A1進行分解，以得到兩個 4×4子信道矩陣，對每個子信道矩陣進行 Household 變換，以生成上Hessenberg 矩陣，對上 Hessenberg 矩陣 J(1)進行 Givens 旋轉，以將該矩陣 J(1)變換成對角矩陣，重復上述運算達至少 5 次，其中上一次計算得到的矩陣又會作為下一次計算中所使用的Hessenberg 矩陣，將得到的右乘 Household 變換矩陣和得到的右乘Givens 矩陣疊乘，以得到一個 4*4 的矩陣。利用最大比傳輸算法對生成的矩陣 V 的每一列進行加權處理，以生成最終的波束賦形權矢量。本發明能夠克服現有 EBB 算法的不足，準確地計算多流波束賦形權矢量，并有效降低誤碼率。

本發明公開了一種定頻波束掃描漏波天線及其波束掃描方法，所述天線包括介質基板，分別位于該介質基板正反兩面的金屬條帶和金屬地板以及位于介質基板正面的若干變容二極管；金屬條帶包括一組弧形漸變微帶線結構和位于漸變微帶線結構之間的人工表面等離激元結構；人工表面等離激元結構包括與漸變微帶線結構連接的過渡段和位于過渡段之間的若干槽深周期變化的開槽單元；金屬條帶通過變容二極管和過孔與金屬地板連接。本發明通過對變容二極管容值的調整實現對平均表面阻抗的調制，且隨著電壓的改變能夠實現波束定頻掃描；另外本發明制造簡單、操作方便、容易集成，只需要一步光刻過程，不僅節省造價，而且避免了多層結構引發的加工誤差。

本發明公開了一種基于多波束相控陣聲納系統的三維聲納可視化處理方法，包括以下步驟：采集聲納數據，并通過網絡發送；通過網絡逐幀獲取聲納數據，將每一幀聲納數據對應的范圍圖像轉化為全局坐標系下的點云數據；對點云數據進行過濾，將過濾得到的點云數據連接成三角面片，并計算每個三角面片的法向量和頂點；將當前幀與前一幀進行配準，將配準后的當前幀和前一幀中的點云數據進行馬賽克化處理，然后利用遍歷交叉點算法將馬賽克化后的當前幀和前一幀的點云數據進行融合，并進行三維場景圖像模型點集的更新；依據融合后的點云數據的強度以及三角面片的法向量和頂點的法向量，生成三維場景圖像。本發明方法，速度快，精度高。

差示掃描量熱儀是一種測量參比端與樣品端的熱流差與溫度參數關系的熱分析儀器，主要應用于測量物質加熱或冷卻過程中的各種特征參數：玻璃化轉變溫度Tg、氧化誘導期OIT、熔融溫度、結晶溫度、比熱容及熱焓等。

該項目以大規模集成電路液晶硅處理器作為核心器件以及基于其空間光波束智能開關功能設計建造了兩個準樣機實驗系統，其一是針對高性能計算機應用的高速集成光互連組件，其二是光通信網絡中使用的節點開關 ROADM（可重構光上下路復用器）。互連損耗~6dB、 串擾≤-36dB、 傳輸數據率 10Gbps、 高穩定性、 高性價比。

本發明公開了一種多軸加工系統的刀具偏離量的建模方法，包 括：建立一種新的未變形切屑厚度模型，采用向量法建立圓弧刀變姿 態銑削加工切削力預測模型；運用等效圓柱法建立機床傳動軸的柔度 模型，并應用力橢球方法和坐標系變換建立了加工系統的綜合柔度度 模型；最后通過變姿態加工過程的切削力模型和多軸加工系統末端柔 度模型，得到刀具偏離量模型。本發明公開的刀具偏離量的建模方法， 通過建立新的刀具切削刃的未變形切削厚度模型和多軸加工系統的綜 合柔度模型，得到更準確的加工過程中的刀具偏離量變化規律，從而 在多軸加工中

1. 高壓IGBT器件封裝絕緣測試系統 針對高壓IGBT器件內部承受的正極性重復方波電壓以及高溫工況，研制了針對高壓IGBT器件、芯片及封裝絕緣材料絕緣特性的測試系統（如圖1所示），可實現電壓波形參數、溫度和氣壓的靈活調控，用于研究電壓類型（交、直流、重復方波電壓）、波形參數、氣體種類、氣體壓力等因素對絕緣特性，具備放電脈沖電流測量、局部放電測量、放電光信號測量、漏電流測量及紫外光子測量等功能（如圖2所示），平臺相關參數：頻率：DC~20kHz，電壓：0~20kV，上升沿/下降沿：150ns可調，占空比：1%~99%，溫度：25℃~150℃，氣壓：真空~3個大氣壓。  2.壓接型IGBT器件并聯均流實驗系統 針對高壓大功率壓接型IGBT器件內部的芯片間電流均衡問題，研制了針對壓接型IGBT器件的多芯片并聯均流實驗系統（如圖3所示），平臺具有靈活調節IGBT芯片布局，柵極布線，溫度和壓力分布的能力，可開展芯片參數、寄生參數以及壓力和溫度等多物理量對壓接型IGBT器件在開通/關斷過程芯片-封裝支路瞬態電流分布影響規律的研究，以及瞬態電流不均衡調控方法的研究；平臺相關參數：電壓：0~6.5kV，電流：0~3kA，溫度：25℃~150℃，壓力：0~50kN。   圖3 壓接型IGBT多芯片并聯均流實驗 3.高壓大功率IGBT器件可靠性實驗系統 隨著高壓大功率 IGBT 器件容量的進一步提升，對其可靠性考核裝備在測量精度、測試效率等方面提出了挑戰。針對柔性直流輸電用高壓大功率 IGBT 器件的測試需求，自主研制了 90 kW /3 000 A 功率循環測試裝備和100V/200°C高溫柵偏測試裝備（如圖4所示）。功率循環測試裝備可針對柔性直流輸電中壓接型和焊接式兩種不同封裝形式的IGBT開展功率循環測試，最多可實現12個IGBT器件的同時測試。電流等級、波形參數、壓力均獨立可調，功率循環周期為秒級，極限測試能力可達 300 ms，最高壓力達220 kN，虛擬結溫測量精度達±1°C，導通壓降測量精度達±2mV。高溫柵偏測試裝備可實現漏電流和閾值電壓的實時在線監測，最多可實現32個IGBT器件的同時測試。 4. 壓接器件內部并聯多芯片電流及結溫測量方法及實現 高壓大功率壓接型IGBT器件內部芯片瞬態電流及結溫測量是器件多物理量均衡調控及狀態監測的基本手段，針對器件內部密閉封裝以及密集分布鄰近支路引起的干擾問題，提出了PCB羅氏線圈互電感的等效計算方法，實現了任意形狀PCB羅氏線圈繞線結構設計，設計了針對器件電流測量的方形PCB羅氏線圈（如圖5所示），實現臨近芯片電流造成的測量誤差小于1%；針對器件內部多芯片并聯芯片結溫測量，提出了壓接型IGBT器件結溫分布測量的時序溫敏電參數法，通過各芯片柵極的時序單獨控制（如圖6所示），在各周期分別進行單顆IGBT芯片結溫的測量，進而等效獲得一個周期內各IGBT芯片的結溫分布。在此基礎上，完成了集成于高壓大功率器件內部的多芯片并聯電流測試PCB羅氏線圈以及時序溫敏電參數測量驅動板的設計（如圖7所示）。 5. 自主研制高壓大功率電力電子器件 面向電力系統用高壓大功率電力電子器件自主研制的需求，開展了芯片建模與篩選、芯片并聯電流均衡調控、封裝絕緣特性及電場建模以及器件多物理場調控等方面工作，相關成果支撐了國家電網公司全球能源互聯網研究院有限公司3.3kV/1500A、3.3kV/3000A以及4.5kV/3000A硅基IGBT器件的自主研制，并通過柔直換流閥用器件的應用驗證實驗，同時也支撐了世界首個18kV 壓接型SiC IGBT器件的自主研制。

本發明涉及微型量熱儀，包括量熱儀本體、溫度控制系統和數據處理系統，量熱儀本體包括外盒體和內盒體，外盒體設置有加熱塊，內盒體內設置有熱電偶，熱電偶一個探測端與內盒體連接，另一探測端與被測樣品連接，外盒體或內盒體上還設置有溫度計；溫度控制系統的溫度探測端與溫度計相連，溫度控制端與加熱塊相連；數據處理系統的溫度數據接收端與溫度計相連，溫度差數據接收端與熱電偶相連。本量熱儀僅有一個被測樣品平臺，通過熱電偶獲取被測樣品與儀器內盒體之間的溫度差，然后結合標準樣品校正得出的裝置系數，即可得到被測樣品在溫度升降過程中的熱量變化量，進而繪制出DSC曲線。相對于傳統的儀器，本發明的結構更為緊湊，且尺寸小巧。