ErYb集成波导放大器的仿真与可视化研究

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利用MATLAB图形技术实现电磁波的可视化

利用MATLAB图形技术实现电磁波的可视化

,电
场的表达式为,伴随的磁场。

,振幅水是良导体,电磁波在海水中的传播情况如图2所示。

图2 海水中的传播情况
2.当f=1kHz的均匀平面波在电参数为σ=5.7×107
的铜中传输时,电磁波的传输距离,仅为海水中的万分之一。

所以,电磁波在良导体中衰减极快;电导率越大,传输距离越短。

因此,良导体中的电磁波局限于导体表面附近的区域。

当为理想导体时,电磁波不能进入导体内部。

 同一媒质中不同频率波的仿真
以均匀平面波在电参数为μ=μ0,ε=81ε0,σ=4S/m的海水中传输为例,已知波沿z轴正方向传播,设,振幅为
1V/m。

趋肤深度为:
频率从10Hz到1MHz范围内,海水中趋肤深度随着频率的增加,电磁波在海水中衰减得很快。

因此,要保持低衰减,电磁波的频率必须很低。

,参数为ε1、的半空间为导电媒质、σ2。

因此,媒质1中为合成波。

综上所述,当均匀平面电磁波从一种导电媒质入射到另一种导电媒质中时,波数
 对理想导体分界面的垂直入射
已知入射波电场为
无限大理想导电平面上,则反射系数Γ
被反射形成反向传播的反射波。

合成波为驻波,不发生能量传输过程,仅在两个波节间进行电场能量和磁场能的交换。

所以,垂直极化波的入射波会发生全反射,波的传播情况如图
到z=0的理想导体平面上为
,因此反射的电场为。


所示,图中左侧为入射波形,右。

MATLAB在有源滤波器仿真设计中的应用_王金星

MATLAB在有源滤波器仿真设计中的应用_王金星

M AT L AB在有源滤波器仿真设计中的应用王金星 王庆平 贾长朱 杨 刚 陈超英(天津大学 天津 300072)APPLICATION OF MATLAB IN DESIGN ANDSIMULATION OF ACTIVE POWER FILTERWang J inxing Wang Qing ping J ia Chang zhu Yang Gang Chen Chaoying(Tia njin Univ ersity,Tianjin,300072)ABSTRACT Based on a naly zing the commo n w ay of har monic restr aint,this paper makes use o f the th eo r y of instantaneous r ea ctive po we r to simula te and desig n ac tiv e pow er filter.W e use M A T L A B,which is a simula tio n too l fo r pow er system,to sim ulate activ e po w er filter. Ex pe rimental result co nfir ms that the dev ice a ctive pow er filter ca n inspect the higher harmo nic co mponent and r eac tive po wer immediately.Key Words ha rmo nics,ac tiv e po w er filter,insta nta neo us reactiv e pow er,M A T L AB摘要 本文在分析抑制谐波常用方法的基础上,利用瞬时无功功率理论进行有源滤波器的仿真设计。

基于MATLAB电磁波传播的可视化仿真

基于MATLAB电磁波传播的可视化仿真

基于MATLAB电磁波传播的可视化仿真余建立;刘双兵【摘要】The course of electromagnetic field and electromagnetic wave has the characteristics of complex theory, complete structure and abstract concept. The propagation of the electromagnetic wave is simulated visually with MATLAB language. The simulation results can display the distribution of electromagnetic waves dynamically in the free space and the dielectric interface. The simulation results are in agreement with the theory. The application of simulation animation in classroom teaching can deepen students' learning and understanding of concepts and improve classroom teaching effect.%针对电磁场与电磁波课程具有理论复杂、结构完整和概念抽象等特点, 利用MATLAB语言编程对电磁波的传播进行了可视化仿真.仿真结果能够形象动态地演示电磁波在自由空间和媒质分界面上电磁场的分布, 将仿真动画用于课堂教学中, 能够加深学生对概念的学习和理解, 可提高课堂教学效果.【期刊名称】《宜春学院学报》【年(卷),期】2018(040)012【总页数】6页(P50-55)【关键词】电磁场与电磁波;MATLAB;可视化【作者】余建立;刘双兵【作者单位】安徽省巢湖学院机械与电子工程学院,安徽巢湖 238000;安徽省巢湖学院机械与电子工程学院,安徽巢湖 238000【正文语种】中文【中图分类】G642.0“电磁场与电磁波”是电子信息工程、通信工程等专业的一门重要的必修基础课,该课程具有结构严谨、理论性强、数学公式复杂及概念抽象等特点,学生在学习过程中普遍存在理解和数学运算等方面的困难。

Er-Yb集成波导放大器的仿真与可视化研究

Er-Yb集成波导放大器的仿真与可视化研究

1 5 E - . 5 m rYb共 掺 磷 酸盐 玻璃 波 导放 大 器是 WD 系统 中器 件研 究 的 热点 L ] rY M 1 ,E - b光 波导 放
大器 的数值建模 包括 描述 光子原 子互 作 用 结果 的速 率 方程 、信 号 和泵 浦 沿 波 导 的传 播 。一 般 的算 法有 Ru g - t r 限元 数值模 拟 法[ 、光束 传播 法[ 、直 线 法[ 、有 限差分 光 束传 输 法[ 、重叠 积 和基于 F D重叠 积分 方 法 。有很 多 因素影 响 E - 7 DT ] rYb集 成 波 导 放 大器 的性 能 ,对 于 设计 者 而 言 ,能够直 观地看 到这些 因 素产生 的影响显 然是非 常重 要 的。笔 者设计 了一 个基 于 Malb6 1的 C t . a AD
维普资讯
长江 大 学 学 报 ( 科 版 )理 工 卷 20 年 3 第 4 第 1 自 07 月 卷 期 J un l f a gz nvri ( a c E i c & E gV Ma.0 7 o ra o n t U i s y N t l dt l Y e e t S )S n r2 0 ,Vo 4No 1 1 . .
仿 真 系统 .并 对 编 程 序 代 码 的 用途 进 行 了说 明。 该 系 统 可 仿 真 E— b共 掺 磷 酸盐 玻 璃 波 导 放 大 器 的特 性 。 rY
所 具 有 的 图形 用 户 界 面 ( a hcl e tr c,GU1 使 用 户 能 够 很 快 地 改 变 参 数 . 能 立 即看 出 新 参 Grp i rI ef e a Us n a )
[ 收稿 日期]2 0 —1 一 5 06 2 O [ 基金项目]湖北省 自然科学基金资助项目 (05 B 31:长江大学博土启动基金资助项 目。 20A A 1) [ 作者简介]代红权 ( 9 8 ) 男 .18 年大学毕业 , 16 一 . 99 硕士 .讲师 . 主要从 事大学物理及光通信 技术方 面的教学与研究工作 。 现

基于基片集成波导的巴特勒矩阵馈电网络

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基于基片集成波导的巴特勒矩阵馈电网络文瑞虎;王海彬;李元光;孙学文【摘要】针对传统无线电引信多波束精确探测成本高、功耗大的问题,提出将基于基片集成波导的Butler矩阵作为馈电网络应用于多波束阵列天线中.信号从一个端口输入被平均分配到四个输出端口,同时各个端口之间保持一个恒定的相位差,从而使得波束指向固定角度,不同的输入端口对应不同的相位差从而使得天线阵列波束指向不同的方向.实验结果表明:该馈电网络在工作频段内各输出端口等功率输出,输出端相位差与理论分析一致.%Traditional multi-beam radio fuze has the problems of high cost and high power consumption. In order to solve these problems, the substrate integrated waveguide Butler matrix was used as the multi-beam array antennas' feed network. Signals were input from one port and divided equally into four output ports,and there was a constant phase subtraction among the outputs so that the beam could point to a fixed direction. When the signal input was from different port,the outputs had a different phase subtraction so that the beam pointed to the different directions. The test results showed that, in the work band, the signals were output equally from different ports and the output phase subtraction well matched with the theoretical analysis.【期刊名称】《探测与控制学报》【年(卷),期】2011(033)005【总页数】6页(P29-33,40)【关键词】多波束天线;Butler矩阵;基片集成波导;馈电网络【作者】文瑞虎;王海彬;李元光;孙学文【作者单位】机电动态控制重点实验室,陕西西安710065;西安机电信息研究所,陕西西安710065;机电动态控制重点实验室,陕西西安710065;西安机电信息研究所,陕西西安710065;西安机电信息研究所,陕西西安710065;西安机电信息研究所,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TN711.30 引言将多波束天线[1]应用于无线电引信探测技术,可以实现对目标的精确探测,达到高效毁伤。

一种新型结构小体积波导均衡器设计

一种新型结构小体积波导均衡器设计

一种新型结构小体积波导均衡器设计
杜峰;贾新梅;吕大龙;周东方
【期刊名称】《信息工程大学学报》
【年(卷),期】2008(009)001
【摘要】提出了一种同侧多排子结构波导均衡器设计方案,通过合理安排均衡器谐振腔位置,显著地缩小了拥有同等数量谐振腔子结构的均衡器体积和重量.CST仿真结果证明,这种结构的均衡器在保持小体积的同时亦能实现其良好性能,具有的广阔的应用前景.
【总页数】3页(P77-79)
【作者】杜峰;贾新梅;吕大龙;周东方
【作者单位】信息工程大学,信息工程学院,河南,郑州,450002;郑州大学,河南,郑州,450001;信息工程大学,信息工程学院,河南,郑州,450002;信息工程大学,信息工程学院,河南,郑州,450002
【正文语种】中文
【中图分类】TN715
【相关文献】
1.基于双模扇形基片集成波导谐振腔增益均衡器的设计 [J], 刘庆;周东方;张德伟;吕大龙
2.一种多层基片集成波导均衡器 [J], 汪永飞;周东方;张德伟;刘起坤
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4.一种新型波导均衡器 [J], 孙启秀
5.新型结构的1.3μm Ge_xSi_(1-x)/Si MQW波导探测器的优化设计[J], 刘育梁;杨沁清;王启明
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同轴波导空间合成放大器的建模与仿真

同轴波导空间合成放大器的建模与仿真杨作成;殷素杰;李楠【摘要】Coaxial waveguide space synthesis by direct synthesis of large output power MMIC ampliifer in a coaxial waveguide structure, can obtain good linearity, good phase noise performance, wider broadband performance, high output power and higher synthesis efficiency. But the structure of the coaxial waveguide spatial power amplifier of the synthesis of complex, full 3D electromagnetic simulation computation, not easy to realize. In view of this, the amplifier complex structure is divided into easy modeling and simulation unit, 3D electromagnetic simulation, and then to better prediction of the design with the circuit simulation software Co simulation.%放大器设计中,高效率、高功率、宽带、高线性及低噪声是最重要的特性。

同轴波导空间合成通过在同轴波导结构中直接合成大量M MIC放大器的输出功率,可以获得得良好的线性性能、良好的相位噪声、更宽的宽带性能、高的输出功率及更高的合成效率。

但同轴波导空间合成功率放大器的结构复杂,完整3D电磁场仿真运算量大,不易实现。

基于MATLAB的超声波声场模拟及可视化研究共3篇

基于MATLAB的超声波声场模拟及可视化研究共3篇基于MATLAB的超声波声场模拟及可视化研究1超声波在医学诊断、工业无损检测等领域中有着广泛的应用。

超声波声场的模拟和可视化研究是超声波应用中非常重要的一部分。

本文将介绍一种基于MATLAB的超声波声场模拟及可视化研究方法。

一、超声波声场模拟超声波声场模拟是指利用计算机模拟软件对超声波在不同介质中传播的声场进行模拟。

在超声波的应用中,声场模拟是非常重要的,因为它可以帮助我们预计声波在目标物体内或周围的传播行为,从而更好地确定探测器的位置和方位以及探测结果的准确性。

MATLAB是一种将数学与计算机科学结合的高级技术计算软件,可以用于物理建模、图像处理、信号处理等多个领域的计算。

其强大的计算功能和可视化效果能够使得声场模拟的计算更加精准和直观。

在MATLAB中进行声场模拟的步骤:首先需要确定声波的频率和传播介质,包括介质的密度、声波速度和介电常数等。

然后,采用声波方程建立声场模拟模型。

在模型中,除了介质参数,还要包括放射源、探测器位置以及相应的模拟算法等信息。

最后,利用计算机模拟技术进行仿真。

在模拟过程中,可以根据实际需求修改模型参数,比如改变声波源的位置和方向,以模拟不同的声场传播效果。

二、超声波声场可视化超声波声场可视化是指对模拟得到的声波场进行三维可视化表示。

由于人类眼睛对物体深度和空间位置有着天然的感知,因此,超声波声场的可视化能够直观地呈现声波在不同介质中的传播情况。

利用可视化技术,我们可以更加深入地理解声波的传播行为,进而提高超声波检测的检测精度。

在MATLAB中进行声场可视化的步骤:首先需要将模拟得到的声波场数据导出,包括声压值和坐标值等信息。

然后,采用三维可视化技术,将声波场数据导入到MATLAB中,并进行可视化处理。

在可视化过程中,可以对声波场数据进行平滑处理,从而提高可视化的效果。

对于不同介质中的声波传播情况,可以通过调整可视化参数,如透明度和颜色等,来区分不同介质的形态和结构。

一款双频双宽带双圆极化Fabry

现代电子技术Modern Electronics Technique2023年11月1日第46卷第21期Nov. 2023Vol. 46 No. 210 引 言随着信息技术的迅猛发展,空天地海一体化通信系统已经成为未来通信网络的发展趋势,卫星通信具有覆盖范围广、不受地理条件限制等优点,其作为天基通信的重要组成部分和未来6G 网络技术发展的重要方向,已经成为学术界研究的热点[1]。

天线作为卫星通信系统的关键组成部件之一,要求具有宽带宽、高增益、圆极化和结构简单、易于集成等特性。

由于法布里⁃珀罗(Fabry Perot, FP )谐振腔天线具有增益高、馈电简单的特性,自从其诞生以来便受到了学术界的广泛关注[2]。

FP 天线具有馈电结构简单、增益高的优点,近年来学术界对于FP 天线的双频段工作、宽带性能以及如何实现圆极化辐射做了大量研究工作,其在卫星通信系统中有良好的应用潜力。

对于FP 天线的双频工作特性[3⁃5],可采用频率选择表面(Frequency Selective一款双频双宽带双圆极化Fabry⁃Perot 谐振腔天线吕 军1, 钟选明2(1.国能包神铁路有限责任公司, 内蒙古 鄂尔多斯 017000;2.成都交大运达电气有限公司, 四川 成都 610000)摘 要: 文中设计了一款双频双宽带双圆极化的法布里⁃珀罗(FP )谐振腔天线。

传统的FP 天线具有高增益特性但是难以实现宽带及双频带工作,为了改善其性能,提出一种具有双频正相位梯度的部分反射表面,利用其正相位梯度特性弥补电磁波频率升高带来的空间相位变化,从而在较宽的带宽内满足FP 天线的谐振条件以实现宽带辐射。

通过加载寄生贴片以及缝隙耦合馈电的方式设计宽带圆极化馈源,并且采用人工磁导体结构替代传统的金属地板,在同一谐振腔高度下满足两个频段的谐振条件,简化了双频FP 天线的结构。

全波仿真结果表明,所提出的FP 天线3 dB 轴比带宽分别为10.1%和13.8%,峰值增益达到12.45 dBi 和11.9 dBi ,3 dB 增益带宽分别为11.5%和14.8%。

双E类逆变器拓扑电路仿真研究

本科毕业设计(论文)(双E类逆变器拓扑电路仿真研究)***燕山大学2012年6月本科毕业设计(论文)(双E类逆变器拓扑电路仿真研究)学院(系):***专业:08应用电子2班学生姓名:***学号:***指导教师:***答辩日期:2012年6月17日燕山大学毕业设计(论文)任务书摘要摘要感应加热电源是利用电涡流对工件加热的一种装置,由于具有诸多优点而在工业中得到了广泛的应用。

目前,国内中频电源已经非常成熟,高频电源在频率、容量等方面还有待提高。

因此本文针对高频电源进行了理论分析和研究。

文中首先介绍了感应加热电源的工作原理并讲述了国内外的研究现状。

接下来分析了E类逆变器的工作原理和双E类逆变器的工作原理,以及工作在最佳状态下MOSFET的电流电压波形,为接下来设计双E类逆变器做了准备。

然后分析了谐振电路、E类逆变器的谐振频率等,设计计算了双E 逆变器电路的参数。

根据双E类逆变器的原理,为使其工作在最佳状态,设计了闭环控制电路。

最后用pspice仿真,验证设计方案的可行性。

关键词感应加热;MOSFET;E类逆变器;pspiceAbstractAbstractPower supply for induction heating is an equipment to heat the work piece by whirling current and it is applied widely in industry because of its many virtues. Now, intermediate frequency power supply is perfect, but high frequency power supply has defects in the aspects of frequency and capacity and so on. So high frequency power supply is developed in this thesis.Firstly, operation principle of induction heating is introduced and the actuality of the power supply for induction heating is summarized. Then analysis the operation principle of class-E inverter, double class-E inverter. and the MOSFET current and voltage waveforms in the best condition, which is preparation for design double class-e inverter next. Moreover series resonant inverter is selected as inverter circuit and explain the resonant frequency of class-E and double class-E via analysis. In order to simulation the circuit, the inverter circuit parameters are designed and calculated. According to the principle of double class-E inverter, in order to make it work in the best condition ,design closed-loop control circuit. Finally using pspice simulation to verify the feasibility of the design.Keywords induction heating; MOSFET; class-E inverter; pspice目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................ I I 第1章绪论.. (1)1.1课题背景 (1)1.1.1 感应加热电源的基本原理 (1)1.1.1.1 电磁感应与感应加热 (1)1.1.1.2 透入深度与集肤效应 (2)1.2感应加热电源的发展现状 (3)1.2.1 国外感应加热电源的现状 (3)1.2.2 国内感应加热技术现状 (4)1.3电力电子器件的发展 (5)1.4论文选题意义及主要工作 (6)第2章E类逆变器结构与原理分析 (8)2.1单E类逆变器原理分析 (9)2.2双E类逆变器原理分析 (11)本章小结 (13)第3章E类逆变器的设计和计算 (14)3.1基本谐振电路 (14)3.2E类逆变器的谐振频率 (15)3.2.1 单E类逆变器谐振频率 (15)3.2.2双E类逆变器谐振频率 (16)3.3E类逆变器的设计和参数计算 (16)3.3.1 品质因数 (16)3.3.2 MOSFET的选择 (17)3.3.3主电路参数计算 (18)3.4控制电路设计 (19)本章小结 (21)第4章实验仿真 (22)4.1E类逆变器的调试 (22)4.2仿真波形 (24)本章小结 (27)结论 (28)参考文献 (29)致谢 (31)附录1 (32)附录2 (37)附录3 (42)附录4 (50)附录5 (58)第1章 绪论1第1章 绪论1.1 课题背景感应加热技术是一种先进的加热技术,它具有传统加热方法所不具备的优点,因而在国民经济和社会生活中获得了广泛的应用。

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长江大学学报(自科版)理工卷2007年3月第4卷第1期JournalofYangtzeUniversity(NatSciEdit)Sci&EngVMar.2007.V01.4No.1
Er-Yb集成波导放大器的仿真与可视化研究
代红权,陈海燕(长江大学物理科学与技术学院,湖北荆州434023)
[摘要]设计了一种基于Matlab6.1语言的Er—Yb集成波导放大器CAD(ComputerAidedDesign。

CAD)
仿真系统,并对编程序代码的用途进行了说明。

该系统可仿真Er-Yb共掺磷酸盐玻璃波导放大器的特性。

所具有的图形用户界面(Graphical
UserInterface,GUl)使用户能够很快地改变参数.能立即看出新参
数所产生的仿真结果。

[关键词]Er-Yb集成波导放大器;Matlab;仿真;可视化
[中图分类号]TN252[文献标识码]A[文章编号]1673—1409(2007)01~N030—021.55/zmEr—Yb共掺磷酸盐玻璃波导放大器是WDM系统中器件研究的热点[1’2],Er~Yb光波导放大器的数值建模包括描述光子原子互作用结果的速率方程、信号和泵浦沿波导的传播。

一般的算法有Runge—Kutter有限元数值模拟法[3]、光束传播法[4]、直线法[5]、有限差分光束传输法[6]、重叠积分方法L7’8]和基于FDTD重叠积分方法∞]。

有很多因素影响Er—Yb集成波导放大器的性能,对于设计者而言,能够直观地看到这些因素产生的影响显然是非常重要的。

笔者设计了一个基于Matlab6.1的CAD仿真系统,用它来设计和仿真Er—Yb共掺磷酸盐玻璃波导放大器,并举例说明了已编程序代码的用途。

1基本理论模型
光波导放大器仿真研究的目的是为了预测当信号和泵浦沿波导传播时光强的变化情况。

为此,要求求出由于光子原子相互作用而沿波导管发出且吸收的泵浦和信号光子的数量。

使用4能级模型嘲和Runge—Kutter相结合的重叠积分法,定义放大器的增益(G)为,
G=lOlg[P,(z—L)/P。

(z一0)](1)
式中,L为放大器的长度;P∞和P,分别为距离z一0和z—L时的光强。

定义放大器的噪声指数(NF)为:NF一匹1+甄/-"ASE.Jr(2)其中,P“sE+为正向放大自发辐射功率;^是普朗克常量;让、Av,分别为是信号光的频率及宽度。

量子转换效率(QCE)的定义如下:
QCE一丛竺生)二旦坠型.孕×lOO%(3)
/l"0jrpo式中,P加和73,分别为抽运光功率和频率。

2系统界面与功能
程序代码基于重叠积分法[8]。

波导放大器CAD系统界面如图l所示。

图l显示初始界面,有6个部分:小信号、大信号、设定数据、信息、关闭和图。

用户按小信号和设定数据按钮可以获得放大器的小信号的特性,按大信号和设定数据按钮可以获得放大器的大信号的特性,按信息按钮获得一些有关模拟的详细帮助信息,按结束按钮退出。

程序在Matlab6.1下开发测试。

程序包括2个matlab文件:edwa—design.m和edwa—de—sign.fig,能模拟小信号,大信号,饱和增益,噪声的特性。

通过选择参数,用户能获得Er和Yb浓度、放大器长度、泵浦功率和输人信号光功率对放大器的性能影响,例如噪声指数,小信号增益,大信号增益,饱和增益以及在大信号工作模式下的量子转换效率QCE。

[收稿日期]2006—12一05
[基金项目]湖北省自然科学基金资助项目(2005ABA311);长江大学博士启动基金资助项目。

[作者简介]代红权(1968一)。

男,1989年大学毕业,硕士,讲师,现主要从事大学物理及光通信技术方面的教学与研究工作。

 
万方数据
第4卷第l期代红权等:Er—Yb集成波导放大器的仿真与可视化研究
图2演示了小信号模拟结果(使用参数:Er和Yb浓度分别是2x1026离子/m。

和8×1026离子/m3,器件长度6cm,输入信号光功率是1/-W)。

通过改变使用参数,能得到放大器的小信号性能。

图3演示了大信号模拟结果,输入信号光功率是1mw,使用的其他参数与小信号情况相同,QCE的性能在大信号工作模式下用图4显示。

通过改变使用参数,能得到放大器的大信号性能。

图1波导放大器CAD系统界面图2波导放大器CAD系统小信号模拟结果
图3波导放大器CAD系统大信号模拟结果图4波导放大器CAD系统大信号工作模式下的QI匝
该系统必须在Mattab环境下运行EDWA.m中,应该输入命令“edwa—design”。

系统有设定并且能得到新参数产生的效果。

仿真程序。

为了启动该程序,在Matlab的命令窗口EDWA模拟参数的图形用户界面,能迅速改变参数,[参考文献]
[1]ReichmannKC,IannonePP,BirkM,et“z.Aeight—wavelength160一km
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[83ChenHaiyan,DaiJizhi,LiuYongzhi.ModelingandsimulationofsaturationgainofIRintegratedphotonicamplifiers[刀.Intemation—
a1JournajofInfraredandmillimeterwaves。

Z004,25(12):1791~1798.
[93ChenHaiyan.SimulationofIRwaveguideamplifiersusingFDTD-basedoverlappingintegral—RKmethod[J].InternationalJournalof
Infraredandmillimeterwaves,2005,26(4):555~562.
[编辑]
洪云飞
 万
方数据。

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