学术成就
三十年来,梁昌洪教授在微波和电磁领域的研究取得了一系列创新性的成果,特别是在计算微波、非线性电磁学、微波网络理论的研究及其在重大微波工程实践中尤为突出。
(一)在国内最早开展计算微波技术理论体系研究,取得创造性成果。
1、建立了计算微波完整理论方法。七、八十年代,运用数学基础和繁复计算解决微波理论工程是长期采用的基本理论方法,应用常常不能满足工程要求。梁昌洪在国内率先提出把计算机CAD、优化理论和微波结合起来,形成了微波CAD完整的理论和工程设计方法,并于1985年出版了我国第一部该领域的专著《计算微波》,获全国优秀教材特等奖。十多年来,该书对于微波技术研究和工程实践具有重要指导作用,并形成了计算微波边缘学科分支。
2、建立了微波宽带耦合器定向CAD方法。七十年代,在解决国内宽带波导型高方向性定向耦合器的技术难关时,深入分析了平稳度、定向型和带宽之间的矛盾,提出了最佳孔位、多边翼阵列等新的CAD模型,发表了系列论文,并做出定向性超过40dB、耦合度平稳的高质量器件,国内767厂、504所等单位设计出高水平的耦合器,成果迄今引用率较高。
3、解决了Landstofer弯曲天线阵列最优化问题。八十年代初,在国际上第一次采用新的自由曲线拟合函数和改进的非线性规划方法,实际解决了Landstofer弯曲天线阵列,其中3元阵优化达11.8dB,受到新型天线提出者西德Landstofer教授的赞誉。
4、在微波工程中提出了运用实验数据处理的基本理论方法。多年工程研究,他总结了数据处理在实验中的重要地位,精确归纳并出版了专著《从实验数据处理谈起》,提炼出若干简炼准则,起到了重要的普及推广作用。
(二)关于微波网络领域理论的系统研究独具特色。
在无耗网络理论和有耗网络理论方面提出了创新观点。经多年研究,他发表的代表作“无耗网络广义对称模定理”、“无耗网络幺正性的等价表述”、“有耗网络S参数相位关系不等式”、“有耗网络相位关系的统计约束”等均被认为是这一领域的重要进展,首次把有耗约束、估价和振幅与相位的不独立性揭示出来。
在网络理论矩阵化和拓扑化的深入和结合方面很有成效。创造性提出了“S参数讯号流图的计算机分析”、“时域讯号流图”和“有向矩阵的广义讯号流图”等新思想,使矩阵、图论和计算机更为有机地结合起来。把逆散射问题中难以解决的介质层突变和导电介质得到了很好的结果,使原来的微波网络理论有了新的发展和丰富。1980年合作完成了著作《微波网络及其应用》。
(三)关于电磁理论技术研究,取得了创见性成果。
1、国内较早采用先进思想和方法开展计算场论的研究,并卓有成效。他是矩量法、边界元法国内最早的研究者之一。他在IEEE等杂志发表九篇系统深入的研究论文,在孔腔耦合的突出成就,被李世智教授《矩量法》著作中专门章节介绍,《矩量法系列研究》获1987年机电部科技进步二等奖。他所提出的“电磁格点理论”、“广义奇偶模展开法”、“稀疏单元法”等创新理论方法为计算场论的研究开辟了新途径。
2、在国内最早推动非线性电磁学和有耗电磁学研究。他和学生一起在国内建立第一套电磁孤子实验系统。理论上提出了明暗孤子分类、等价粒子表述和奇异展开变分方法的运用、用细胞自动机描述孤子运动等崭新思想,这些突破性成果1995年获得电子部科技进步一等奖。1997年合作出版著作《孤立子理论及其应用》。
3、在电磁解析理论方面取得系统的研究成果。发展了孔耦合理论,在国际上首次建立了小孔耦合的性能极限及带宽不等式,首次发现了两种不同孔腔谐振,在不同区域否定了“R.E.Collin假设”,他应用等效磁流和拼接理论严格解决了这一理论难题,在复杂环境中针对核保护模型,该系列研究成果获电子部科技进步一等奖。微波测量新进展研究1990获电子部三等奖,毫米波开腔研究1993年获电子部三等奖。
4、首次提出无耗媒质的电磁唯一性定理。在研究中,发现了当系统处于谐振时,唯一性定理的条件将发生变化,并且创新地给出了
Foster定理的差分格式。该理论成果引起国内外专家的重视(论文1993年发表在IEEE Trans.on Ap No.2)。
5、首次把互易、非互易、无耗和有耗各种情况统一起来。创见性提出了“电磁变分统一的最小作用量原理”,发展丰富了现有的电磁变分理论。
(四)主持过多项微波重大工程项目,解决了多项关键技术问题
1、381相控阵雷达铁氧体数字移相器研制。1970-1975年主持舰用381相控阵雷达关键部件铁氧体数字移相器研制,该项目首次建立铁氧体器件承受功率Pcrit与YIG材料临界场Hcrit的桥梁关系,在国内最早采用氧化亚钴掺杂的YIG材料,解决了高功率与Shall非线性损耗效应矛盾,研制成功我国第一台功率最高的YIG数字移相器。
2、052舰和G3舰H/TJP-512UHF/VHF多路耦合器系统。“八五”国防重点型号项目,作为项目总体设计和研制。该项目在无样机条件下采用复杂电磁耦合理论,解决了宽调窄带难点,首次引入了变动负载宽带匹配、误码区回避技术,1993年通过定型鉴定,已装舰运行,得到海司和船总的嘉奖。
3、052B全舰电磁兼容分析系统项目。
4、8GHZ数模兼容小容量微波通讯系统。1991年作为项目负责人完成设备系统的研制。