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半导体制冷器制冷性能的综合影响因素探讨及其优化设计分析 被引量:32
1
作者 毛佳妮 申丽梅 +1 位作者 李爱博 汤魁 《流体机械》 CSCD 北大核心 2010年第7期68-72,19,共6页
对于半导体制冷器优化研究的目的在于使其制冷性能最优化。本文通过对半导体制冷器的结构尺寸及热电材料相关物性参数进行了较系统的研究,推荐出了最佳理论设计值。同时,采用数值分析与解析求解相结合的方法,综合讨论了在稳态条件下,优... 对于半导体制冷器优化研究的目的在于使其制冷性能最优化。本文通过对半导体制冷器的结构尺寸及热电材料相关物性参数进行了较系统的研究,推荐出了最佳理论设计值。同时,采用数值分析与解析求解相结合的方法,综合讨论了在稳态条件下,优值系数、最优结构尺寸、冷热媒温度、电流、介质端面对流换热强度等参数变化对热电制冷器制冷性能的改善影响,以及各性能参数之间的相互制约关系。结论对于实际热电制冷系统的优化设计以及系统性能的提高提供了理论依据。 展开更多
关键词 半导体制冷器 优化设计 G因子 对流换热强度
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基于热电制冷的大功率LED散热性能分析 被引量:21
2
作者 田大垒 关荣锋 +1 位作者 王杏 赵文卿 《电子与封装》 2009年第1期35-37,共3页
提出了一种新型的基于热电制冷的大功率LED热管理方法。这种大功率LED阵列模块采用板上封装技术制造。为了解决散热问题,采用了热电制冷器将LED芯片产生的热量转移到周围的环境中。利用热电偶测量了大功率LED阵列模块在不同工作条件下... 提出了一种新型的基于热电制冷的大功率LED热管理方法。这种大功率LED阵列模块采用板上封装技术制造。为了解决散热问题,采用了热电制冷器将LED芯片产生的热量转移到周围的环境中。利用热电偶测量了大功率LED阵列模块在不同工作条件下的温度分布,LED的光学性能则通过光强分布测试仪来测试。结果表明,这种采用热电制冷的大功率LED阵列封装模块能够显著降低器件的工作温度,与不采用热电制冷器相比,基板温度能够降低36%以上,光学性能测量表明LED阵列模块的发光效率达到30.18lm/W。 展开更多
关键词 大功率发光二极管 热电制冷 热管理
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热电制冷器的等效电路模拟与分析 被引量:16
3
作者 杨明伟 许文海 唐文彦 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期281-285,共5页
作为半导体激光器组件的重要一部分,热电制冷器(TEC)工作特性的模拟对激光器组件的设计与优化有着重要的意义。根据实际器件的结构模型,建立了考虑各种影响因素所造成的附加热阻和接触电阻的数学模型,进而推导出TEC的等效电路模型。用SP... 作为半导体激光器组件的重要一部分,热电制冷器(TEC)工作特性的模拟对激光器组件的设计与优化有着重要的意义。根据实际器件的结构模型,建立了考虑各种影响因素所造成的附加热阻和接触电阻的数学模型,进而推导出TEC的等效电路模型。用SPICE进行了TEC各种特性的仿真和讨论,分析了环境温度、制冷功率、附加热阻、接触电阻、工作电流以及电流源等对TEC工作特性的影响。采用等效电路模拟对于TEC的设计、优化和应用控制是一种有效的方法。 展开更多
关键词 半导体激光器 热电制冷器 等效电路
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基于MAX1968的半导体激光温控电路设计 被引量:14
4
作者 万小平 金雷 +1 位作者 陈瓞延 马万云 《微计算机信息》 北大核心 2006年第12Z期65-67,共3页
讨论了一种半导体激光温度控制电路的设计方案,能够实时监视和控制激光器温度,以稳定激光器的输出功率和波长。控制核心采用PIC16C73单片机来实现对整个系统的精确控制。热电致冷器驱动电路采用高集成、高性价比和高效率开关型驱动芯片M... 讨论了一种半导体激光温度控制电路的设计方案,能够实时监视和控制激光器温度,以稳定激光器的输出功率和波长。控制核心采用PIC16C73单片机来实现对整个系统的精确控制。热电致冷器驱动电路采用高集成、高性价比和高效率开关型驱动芯片MAX1968来实现。与传统的分立元件设计方法相比,简化了80%的电路设计。实验结果表明,激光器的温度控制精度达到±0.1℃。 展开更多
关键词 MAX1968 单片机 热电致冷器 半导体激光器 温度控制器
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热电制冷强化风冷散热模块的工作特性分析 被引量:16
5
作者 王子成 蔡兰兰 +2 位作者 高鹏 付亚宇 李鹏 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期48-55,共8页
热电制冷器(TEC)可以强化散热器冷却性能,但受热端散热强度、工作电流、工作热负荷等参数影响较大。本文建立了TEC强化风冷散热模块的有限元分析模型,对其温度分布、工作特性进行了系统的理论和实验研究,并提出了确定TEC强化风冷散热模... 热电制冷器(TEC)可以强化散热器冷却性能,但受热端散热强度、工作电流、工作热负荷等参数影响较大。本文建立了TEC强化风冷散热模块的有限元分析模型,对其温度分布、工作特性进行了系统的理论和实验研究,并提出了确定TEC强化风冷散热模块有效工作电流、有效热负荷和有效制冷系数范围的方法。仿真和实验结果表明:特定的TEC强化风冷散热模块存在一个极限热负荷Qc,max,仅在工作热负荷Qc<Qc,max,且TEC工作电流处在有效范围内时,才可获得比无TEC的风冷散热模块更低的芯片结温,即TEC表现出强化散热器冷却性能的特点;有效工作电流范围会随Qc的增大而减小;增大热端散热强度可以降低芯片结温,但对于提升Qc,max效果较小;制冷系数(COP)在有效范围内存在一个极值点,小于此值时芯片结温会随COP的减小而迅速增大。 展开更多
关键词 热电制冷器 工作特性 风冷散热 有限元分析
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利用51单片机实现对激光器电流的精度控制 被引量:12
6
作者 刘睿 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2004年第3期225-227,共3页
讨论了一种大功率半导体激光控制器的设计方案 ,能够对激光器提供一个稳定的受控电流 ,并能实时监视、控制激光器的温度 ,以达到保护激光器的目的。主控器采用MCS 5 1单片机来实现对整个系统的精确控制 ,对电流的监控达到毫安级 ,温度可... 讨论了一种大功率半导体激光控制器的设计方案 ,能够对激光器提供一个稳定的受控电流 ,并能实时监视、控制激光器的温度 ,以达到保护激光器的目的。主控器采用MCS 5 1单片机来实现对整个系统的精确控制 ,对电流的监控达到毫安级 ,温度可达 0 .1℃。激光二极管热电制冷器驱动电路采用高效、大功率H桥驱动集成块DRV5 92。与当前普遍采用分立元件设计相比 ,简化了 80 %的设计。 展开更多
关键词 激光控制器 单片机 热电制冷器 H桥 DRV592
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半导体激光器高精度温度控制系统的设计 被引量:8
7
作者 唐文彦 孙晓明 +1 位作者 周延周 朱茂华 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1994年第4期10-12,共3页
温度对半导体激光器的特性有很大的影响,在要求半导体激光器输出稳定的波长情况下,必须对其温度进行高精度控制。文中介绍了半导体激光器的高精度温度控制原理和方法,详细给出了温控系统的机械结构和致冷器的控制电路。该系统可以达... 温度对半导体激光器的特性有很大的影响,在要求半导体激光器输出稳定的波长情况下,必须对其温度进行高精度控制。文中介绍了半导体激光器的高精度温度控制原理和方法,详细给出了温控系统的机械结构和致冷器的控制电路。该系统可以达到0.02℃的控制精度。 展开更多
关键词 半导体激光器 温度控制 制冷机
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应用热电制冷器的微型航天器主动温度控制及仿真 被引量:10
8
作者 李运泽 魏传锋 +1 位作者 袁领双 王浚 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期149-152,共4页
为了改善微型航天器的温度控制效果,介绍了一种应用热电制冷器的主动温度控制系统,建立了这种温度控制系统受控对象及辐射器温度变化的动态特性模型,并对受控对象内部热源功率发生变化时的温度控制效果进行了仿真分析。仿真结果表明:热... 为了改善微型航天器的温度控制效果,介绍了一种应用热电制冷器的主动温度控制系统,建立了这种温度控制系统受控对象及辐射器温度变化的动态特性模型,并对受控对象内部热源功率发生变化时的温度控制效果进行了仿真分析。仿真结果表明:热电制冷器和PI控制器相结合可以简便有效地完成微型航天器内部电子设备的温度控制任务,动态特性模型为这种温度控制系统的优化设计提供了简便的数学模型。 展开更多
关键词 热电制冷器 微型航天器 主动温度控制
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一种微型高精度PWM温度控制器的设计 被引量:12
9
作者 张华 龚义建 《光学与光电技术》 2004年第2期29-31,共3页
在对热电致冷器的驱动原理和特点进行分析的基础上,提出了一种适用于非致冷红外焦平面热成像探测器的高精度微型化PWM温度控制器的设计方案,并对其电路原理与设计进行了详细论述。该设计也适合于在光纤通信用激光模块、光放大器、微型... 在对热电致冷器的驱动原理和特点进行分析的基础上,提出了一种适用于非致冷红外焦平面热成像探测器的高精度微型化PWM温度控制器的设计方案,并对其电路原理与设计进行了详细论述。该设计也适合于在光纤通信用激光模块、光放大器、微型精密黑体以及高性能晶体振荡器等方面的应用。 展开更多
关键词 红外探测器 非敛冷红外焦平面阵列 热电致冷器 温度控制器
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半导体制冷器工作参数的理论分析 被引量:6
10
作者 宣向春 王维扬 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 1998年第1期26-30,共5页
从求解导热微分方程出发,通过合理的简化,将半导体制冷器电臂中的传热问题视为一维稳态导热,并把帕耳帖热看成是电臂冷端面的均匀有限热流,而焦耳热是电臂中的内热源。推导出半导体制冷器的理论工作参数,直接给出焦耳热在电臂冷端... 从求解导热微分方程出发,通过合理的简化,将半导体制冷器电臂中的传热问题视为一维稳态导热,并把帕耳帖热看成是电臂冷端面的均匀有限热流,而焦耳热是电臂中的内热源。推导出半导体制冷器的理论工作参数,直接给出焦耳热在电臂冷端和热端的分配情况,无需任何假定。最后对实际工作环境下的半导体制冷器的工作状态作出简略分析。 展开更多
关键词 半导体制冷器 导热微分方程 工作参数 传热
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主动式冷却系统微型化发展现状 被引量:10
11
作者 桑岱 孙淑凤 王立 《低温与超导》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期53-60,共8页
常规的制冷系统在一些特殊场合下不能用作消除热害的理想解决方案。得益于微系统工艺和微尺度传热传质理论的不断完善,以蒸气压缩系统、吸收式系统和热电系统为代表的主动冷却系统在微型化和轻量化方面取得显著进展。文中基于国内外最... 常规的制冷系统在一些特殊场合下不能用作消除热害的理想解决方案。得益于微系统工艺和微尺度传热传质理论的不断完善,以蒸气压缩系统、吸收式系统和热电系统为代表的主动冷却系统在微型化和轻量化方面取得显著进展。文中基于国内外最新文献分别介绍了这三种主动冷却系统的优、缺点及发展现状,通过实例对比说明蒸气压缩系统具有较大发展潜力,就制约蒸气压缩系统微型化的主要问题,如能量源、微型压缩机研究等展开讨论,最后以这几种制冷方式的未来展望作为结论。 展开更多
关键词 热电制冷 吸收式制冷 蒸气压缩制冷 能量源 微型压缩机
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LTC1923在DWDM激光器温控电路中的应用 被引量:6
12
作者 韦静 张浩 《现代电子技术》 2003年第7期75-77,81,共4页
对 L inear公司最新推出的高效热电制冷器 (TEC)控制芯片 L TC192 3做了介绍 ,该芯片采用固定频率、电压模式进行温度控制 ,主控制回路采用比较放大和 PWM控制 ,并为激光器提供了保护功能。还介绍了应用该芯片设计的 DWDM激光器温度控... 对 L inear公司最新推出的高效热电制冷器 (TEC)控制芯片 L TC192 3做了介绍 ,该芯片采用固定频率、电压模式进行温度控制 ,主控制回路采用比较放大和 PWM控制 ,并为激光器提供了保护功能。还介绍了应用该芯片设计的 DWDM激光器温度控制电路 。 展开更多
关键词 DWDM TEC 热敏电阻 PWM
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微型热电制冷器非稳态特性的热电模拟研究 被引量:9
13
作者 杨明伟 周兆英 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第3期432-435,共4页
在微型热电制冷器应用中,精密恒温器、医疗仪器、电子控制元件等的快速制冷以及在环境条件变化情况下的适应性调节,都体现了非稳态研究的重要价值。介绍了一种利用等效电路网络思想来研究微型热电制冷器非稳态特性的方法。首先基于热电... 在微型热电制冷器应用中,精密恒温器、医疗仪器、电子控制元件等的快速制冷以及在环境条件变化情况下的适应性调节,都体现了非稳态研究的重要价值。介绍了一种利用等效电路网络思想来研究微型热电制冷器非稳态特性的方法。首先基于热电模拟思想,建立了微型热电制冷器的等效电路模型,该模型综合考虑了结构尺寸、非控制端温度、控制端热流量、附加热阻、附加电阻、工作电流以及驱动源等因素对器件特性的影响。然后利用该模型分别分析了制冷与热泵模式下,控制端热量、非控制端温度、工作电流等运行条件随时间改变时,对微型热电制冷器非稳态工作特性的影响。并最终得出了控制端的负载、非控制端温度、工作电流等参数对控制端温度Tcs影响的基本规律,这为微型热电制冷技术的深入研究和应用提供了理论指导。 展开更多
关键词 热电制冷器 等效电路 非稳态特性
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一种新型便携式制冷保温容器的试验研究 被引量:5
14
作者 王太峰 欧阳新萍 《制冷与空调》 2006年第5期67-70,共4页
研制一种新型便携式制冷保温容器制冷系统,主要用于保存血液。确定半导体制冷核心部件的参数,如半导体制冷片的选择、容器内部结构及系统的匹配。通过性能试验进行优化,对影响半导体制冷的因素进行讨论。实验结果表明,将半导体制冷应用... 研制一种新型便携式制冷保温容器制冷系统,主要用于保存血液。确定半导体制冷核心部件的参数,如半导体制冷片的选择、容器内部结构及系统的匹配。通过性能试验进行优化,对影响半导体制冷的因素进行讨论。实验结果表明,将半导体制冷应用于保温容器是可行的,而且是有利的。该研究结果对半导体制冷技术在小型制冷保温容器中的进一步研究和应用具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 热电制冷 便携式制冷保温容器 半导体制冷片
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井下仪器电路系统主动降温技术研究现状及发展前景 被引量:9
15
作者 刘珂 高文凯 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第16期1-7,共7页
井下仪器电路系统耐高温问题是制约着钻井工程向深地发展的瓶颈问题之一。阐述了井下仪器电路系统主动降温技术的定义,分类研究了各种主动降温技术的原理及发展现状,评价分析了各种技术的特点,总结了井下仪器电路系统的热量来源及主动... 井下仪器电路系统耐高温问题是制约着钻井工程向深地发展的瓶颈问题之一。阐述了井下仪器电路系统主动降温技术的定义,分类研究了各种主动降温技术的原理及发展现状,评价分析了各种技术的特点,总结了井下仪器电路系统的热量来源及主动降温技术的构成要素。指出降温技术发展的趋势是大制冷量、小尺寸、强适应性及模块化;认识到井下仪器电路系统降温的必要性。建议加强对井下仪器电路系统主动降温装置的设计和研发,掌握井下主动降温关键技术,对优质高效勘探开发深部地层油气藏,保障中国油气资源的供应有重大意义。 展开更多
关键词 井下仪器 主动降温 蒸汽压缩制冷 半导体制冷片 斯特林制冷机
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星载面阵CCD性能测试系统设计及温度影响分析 被引量:9
16
作者 姚萍萍 许孙龙 +4 位作者 涂碧海 于新宇 崔珊珊 骆冬根 洪津 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期308-317,共10页
针对多角度偏振成像仪探测器光电性能的评估需求,研制一套图像传感器光电性能参数通用测试系统,并提出一种基于珀耳帖效应的热电制冷器和低温循环机相组合的探测器控温方法。实验结果表明积分球的光源稳定性为0.036%,照度均匀度≥99.3%... 针对多角度偏振成像仪探测器光电性能的评估需求,研制一套图像传感器光电性能参数通用测试系统,并提出一种基于珀耳帖效应的热电制冷器和低温循环机相组合的探测器控温方法。实验结果表明积分球的光源稳定性为0.036%,照度均匀度≥99.3%,探测器制冷系统降温速率约为2.2℃/min,温控精度优于±0.15℃,实现在-10~25℃的工作温度范围内对量子效率、光响应不一致性、暗电流、满阱电荷和光响应非线性等关键性能参数的测量,多角度偏振成像仪探测器不同波长下的光响应不一致性优于3%,光响应非线性优于1%,工作温度升高至9℃暗电流增加1.25倍,近红外波段的量子效率变化3.58个百分点。探测器性能的评估为多角度偏振成像仪整机的性能测试和定标需求提供保障。 展开更多
关键词 测量 偏振成像仪 电荷耦合器件 光电性能 温度控制 半导体制冷器
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复杂环境下半导体致冷器的动态模型及温度控制 被引量:6
17
作者 宋绍京 薛永祺 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期352-356,共5页
半导体致冷器在环境温度变化大,热传导不稳定,温度调节时间要求快等恶劣条件下工作时具有复杂的热电特性.基于小信号线性化方法得出了半导体致冷器在复杂环境下的线性动态模型,推导结果表明该模型有两个极点和一个零点,并且模型随工作... 半导体致冷器在环境温度变化大,热传导不稳定,温度调节时间要求快等恶劣条件下工作时具有复杂的热电特性.基于小信号线性化方法得出了半导体致冷器在复杂环境下的线性动态模型,推导结果表明该模型有两个极点和一个零点,并且模型随工作条件的变化而变化.基于平均意义上的动态模型,采用模糊自适应PID控制算法和脉宽调制技术设计了半导体致冷器冷端的温度控制系统.阶跃反应表明该温度控制系统具有良好的动态性能和稳态品质,并具有良好的抗干扰特性,制冷10℃的时间约为70 s,稳态误差非常小,达到0.1℃.在简单环境下工作,其温度控制效果优于0.1℃.实验亦表明该温度控制系统在常温环境下,最大制冷温度与环境温度之差达到23℃,且随着控制温度的降低,阶跃反应的时间也越来越长,主要是和半导体致冷器的制冷效率、热沉的散热功率和半导体致冷器的供电电流饱和有关. 展开更多
关键词 半导体致冷器 模糊PID控制 脉宽调制器 串口通讯
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界面接触效应对不同尺度半导体制冷器性能的影响 被引量:8
18
作者 桑策 姚雨 +2 位作者 申利梅 陈焕新 孙淼 《制冷技术》 2018年第1期1-6,共6页
本文建立了半导体制冷器的实际模型,讨论了界面接触效应对不同尺度半导体制冷器性能的影响,并对比分析了接触热阻、接触电阻、冷端温度等对制冷效率和单位面积制冷量的影响。研究发现:接触热阻对半导体制冷器性能的影响比接触电阻大,且... 本文建立了半导体制冷器的实际模型,讨论了界面接触效应对不同尺度半导体制冷器性能的影响,并对比分析了接触热阻、接触电阻、冷端温度等对制冷效率和单位面积制冷量的影响。研究发现:接触热阻对半导体制冷器性能的影响比接触电阻大,且界面接触效应对薄膜型半导体制冷器件性能的影响不可忽视。在设计高效率半导体制冷器时,应尽量优化其界面接触效应,并减少接触热阻。 展开更多
关键词 半导体制冷器 界面接触效应 制冷效率 制冷量
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基于半导体控温的高精密低漂移测温系统 被引量:8
19
作者 丁炯 钟银彪 +2 位作者 俞雄飞 杨遂军 叶树亮 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2018年第9期66-70,共5页
针对绝热加速量热仪对样品微弱放热的检测需求,设计了一种基于冷端及测量电路半导体恒温控制的高精密低漂移热电偶测温系统。系统采用低噪声仪用放大器ISL28634及32位高分辨率模数转换器AD7177-2实现热电偶信号数字化采集;通过高灵敏度... 针对绝热加速量热仪对样品微弱放热的检测需求,设计了一种基于冷端及测量电路半导体恒温控制的高精密低漂移热电偶测温系统。系统采用低噪声仪用放大器ISL28634及32位高分辨率模数转换器AD7177-2实现热电偶信号数字化采集;通过高灵敏度NTC热敏电阻进行热电偶冷端测温补偿;利用半导体制冷片针对性控制模拟电路部分温度,使其工作于恒温稳定状态,抑制电路测温漂移。实验结果表明,系统在0~450℃范围内测温精密度优于±0. 005℃,2 h内平均每min测温漂移优于±0. 000 5℃。同时,将该系统应用于绝热加速量热仪,可有效提升仪器热安全评价指标——起始反应温度检测准确度。 展开更多
关键词 绝热加速量热仪 热电偶 高精密 低漂移 半导体制冷片
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高精度温度控制系统的设计及应用研究 被引量:8
20
作者 李家荣 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期614-617,共4页
为获得连续可调谐高频微波信号,设计了一种基于单片机控制的高精度热电制冷器(TEC)温度控制系统。该系统的控制芯片采用MSP430F149单片机,通过温度传感器TMP112进行温度信息的采集,驱动电路产生的脉宽调制(PWM)波信号驱动TEC芯片进... 为获得连续可调谐高频微波信号,设计了一种基于单片机控制的高精度热电制冷器(TEC)温度控制系统。该系统的控制芯片采用MSP430F149单片机,通过温度传感器TMP112进行温度信息的采集,驱动电路产生的脉宽调制(PWM)波信号驱动TEC芯片进行温度控制,稳态误差约为0.06℃。利用该温度控制器控制光纤的温度,通过调节温度获得了10.872-10.905 GHz的高频微波信号,信号频移大小的斜率为1.1 MHz/℃。增加控制系统的温度调谐范围可获得更宽调谐范围的微波信号。 展开更多
关键词 温度控制 热电制冷器 布里渊频移 微波信号
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