基于HFSS对目标RCS的仿真研究

雷达散射截面积(radar cross section,RCS)是末制导雷达半实物仿真试验中的重要参数,而敌方目标的RCS数据难以通过外场测量手段获取。利用电磁仿真软件仿真计算成为获取雷达目标电磁散射特性的有效途径。利用HFSS仿真计算了金属球的RCS,仿真结果与理论值很好的匹配,得到HFSS仿真计算目标RCS具有很好的精度。HFSS仿真计算5m2标准体的RCS与暗室实测的结果仅差0.68dB,进一步验证了HFSS仿真计算目标RCS的可靠性和有效性,研究成果可为精确仿真雷达回波提供依据。

基于HFSS的4×24微带阵列天线的研究与设计

微带阵列天线的馈电方式有微带线馈电和同轴馈电两种方式,本文利用HFSS软件对微带阵列天线进行了研究,分析了两种馈电方式的传输损耗及其对天线方向图的影响,利用模块化的设计方法实现了一种基于同轴线馈电结构的多元矩形微带阵列天线。在HFSS仿真设计环境里对天线进行了物理建模,该微带阵列天线的方向图特性良好,工程上实现比较方便。

TSV封装中阻抗不连续差分互连结构宽频寄生参数建模研究

为了研究TSV封装内除差分对硅通孔外在硅基片的层间和层下存在的微凸点、平面互连线、倒装焊球等互连结构对差分信号传输特性的影响,提出了一种改进型的适用于描述TSV封装内"串连型差分互连阻抗"的差分对硅通孔结构的RLCG电路模型,进而提出了一种采用"阻抗不连续系数"来描述串行连接的微凸点、平面互连线、倒装焊球等结构的"串连式阻抗不连续结构"RLCG电路模型.在此基础之上,采用HFSS三维全波仿真方法对TSV封装中的硅通孔、微凸点、平面互连线、倒装焊球等差分对互连结构的各种串行连接方式进行了三维电磁场建模和分析.将RLCG模型的差模正向传输系数与HFSS模型的分析结果进行了对比,对比结果证明在0.1~30GHz特别是3~25GHz宽频段内本文提出的上述2种RLCG电路模型能够较为准确的描述出差分互连结构的差模信号宽频传输特性.

柱面微带天线的分析与仿真

为研究微带天线与安装柱形壳体共形弯曲后工作性能变化,以平面微带天线为基础建模仿真了不同曲半径的柱面微带天线结构,将平面、不同曲半径柱面的微带天线仿真数据进行了详细分析比较。结果表明:当平面微带天线弯曲成柱面时,中心工作频率和10 d B带宽均不会受到影响,但xz和yz截面上的增益会受到影响。由此得到矩形微带天线在不同曲半径柱面下工作性能的优劣,为曲面微带天线的研究和实用化设计提供了准确的理论与仿真依据。

电大复杂目标RCS缩比模型验证

为验证电大复杂目标RCS缩比模型的可靠性和有效性,依据电磁场理论推导得到了缩比模型和实际目标场分布相同的约束条件。对形状相同规格不同的标准体分别采用暗室测量和软件(FEKO、HFSS)仿真的方法进行了验证,并通过FEKO和HFSS仿真分析了某型飞机的RCS和缩比模型的RCS,很好地解决了大型或超大型复杂目标RCS难得到或无法得到的问题。

微带偶极子天线的小型化改进设计

基于传统的偶极振子天线的原理和结构特点,结合微带天线的优势,改进设计了一种中心工作频率为2.45GHz的微带贴片偶极子天线,缩小了天线尺寸。设计过程中使用Ansoft HFSS软件搭建天线的模型并进行仿真。制作的天线利用PNA3621网络分析仪进行了测试,测量结果表明:在2.2GHz^2.7GHz频带范围内,天线方向图对称性较好,旁瓣较少,与仿真结果较为吻合,天线输入端电压驻波比和回波损耗较为理想,实现了较宽的频带。

一种小型宽频带缝隙天线的设计

设计一种结构新颖紧凑的小型宽频带(带宽10 GHz)微带天线。以24 mm×23 mm×1.6 mm的FR4为基底,在基底接地面中心位置设计一个正六边形和一个对称的十字交叉型贴片组成的缝隙来增大工作带宽,基底另一侧是一条微带线。用电磁仿真软件Ansoft HFSS对该天线进行模型仿真和结构优化,并进行加工和测试。结果显示该天线工作频段覆盖3.6～13.6 GHz,阻抗带宽为116%,辐射特性良好,给出了反射损失曲线和辐射方向图,测试结果与仿真结果基本相同,为宽频带无线通信的研究提供了一定的参考。

机载相控阵天线建模及辐射特性的研究

针对机载相控阵天线电磁辐射特性预测难的问题,利用HFSS对相控阵天线的方向图特性进行了研究。对单元天线进行了物理建模,得出了方向图特性曲线,结合天线绕射理论分析了机载平台对天线辐射特性的影响。研究结果表明,利用HFSS仿真结合天线绕射理论可简化相控阵天线电磁辐射特性的预测。

分形模型在天线设计中的程序自动化构建

为了实现各种复杂分形模型的程序自动化建模,节约建模时间,文中利用Hfss-MatlabApi数据包,通过在MATLAB软件中编写程序运行生成VB脚本,实现了诸如分形等复杂模型在电磁仿真软件中的自动化构建,且此方法灵活高效。

3毫米波段频率选择表面滤波器的研究

本文对3毫米波段的带通频率选择表面滤波器结构进行了仿真和实验研究。通过仿真技术分别研究了臂长、入射波角度及极化方式对其频率响应特性的影响。实验测试结果表明该结构对入射波极化方式的敏感性很低,并且在小于25°范围内频率响应特性非常稳定性。实验和仿真得到了基本一致的结果。

一种应用于WLAN的高线性度CMOS功率放大器

基于TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计了一种应用于WLAN的高线性度CMOS AB类功率放大器。电路采用两级结构和片外匹配网络。为了实现高线性度,采用电容补偿技术,并选择合适的偏置点以减小g_m的3次非线性,在绑线和PCB走线时,利用HFSS进行了精确的建模。该功率放大器供电电压为1.8V和3.3V,后仿结果显示,在2.45GHz处的输出1dB压缩点P_(1dB)为25.3dBm,功率附加效率PAE为33%;在WLAN802.11g测试环境下,输入64QAM信号进行仿真,输出误差向量幅度EVM和频谱掩膜均满足指标要求,最大线性输出功率为15dBm。

一种新型的角锥喇叭天线设计方法

针对传统的天线设计方法中尺寸计算耗时和手工建模时间长等问题,提出一种VS2013协助HFSS(High Frequency Structure Simulator)设计天线的方法,来提高天线设计效率。以工作于Ku频段(10~15GHz)的角锥喇叭天线为例,利用MFC的对话框视图框架开发了相应的软件操作界面,能够根据天线设计指标自动计算天线尺寸参数,并在自动调用HFSS后执行VBScript脚本文件,实现天线的参数化建模,从而仿真得到天线的性能参数。仿真结果表明:在工作带宽内,天线的回拨损耗优于-19.3 d B,驻波比不大于1.25 d B,中心频率处增益达到16.69 d B。所设计的角锥喇叭天线具有较高的增益,既可作为独立天线使用,也可作为反射面天线的馈源。该方法不仅能够提高天线设计效率,而且为天线相关的教学和科研工作者提供了有效的辅助工具。

一种新型探地雷达天线的设计仿真

结合探地雷达（GPR）的发射信号，设计了一款工作频率范围为0.7~1.2 GHz的角锥喇叭天线。对喇叭天线结构参数的设计过程进行了分析，并利用电磁仿真软件Ansoft HFSS对其行建模仿真。仿真结果表明：在喇叭天线工作频率范围内，天线的驻波比小于1.4，在中心频率955 MHz下喇叭天线的增益最大达到11 dB左右，满足实际探地雷达对天线系统的要求。该天线具有频带宽、电压驻波比低、增益高、方向性强等优点。

基于动态Kriging的CBPSO算法在天线设计中的应用

针对天线优化设计通常涉及高度非线性的问题,传统优化算法往往无法获得全局最优解,在此研究背景下,引入文化粒子群优化算法(Cultural Based PSO Algorithm,CBPSO);针对高频电磁仿真软件(HFSS)仿真计算量大、耗时长的问题,引入Kriging模型替代费时的仿真计算,并通过动态更新的方法提高模型精度,提出了基于动态Kriging模型的文化粒子群算法与HFSS联合仿真优化设计方案。将该方案应用于WLAN/Wi MAX多频带天线优化设计,测试结果表明,所设计的天线在2.4~3.0GHz、3.3~3.8GHz、5.1~6.0GHz频段内回波损耗小于-10d B,覆盖了WLAN/Wi MAX所有频段,为复杂天线结构的优化设计提供了一定的参考。

基于HFSS的空中目标雷达截面积研究

雷达截面积(Radar Cross Section,RCS)问题本质是目标物体对入射波的散射问题,对RCS的研究是分析空中目标尺寸、形状和运动状态等的基础。本文利用基于有限元法(Finite Element Method,FEM)的Ansoft HFSS仿真开域电磁辐射的优势,采用缩比模型测试法,快速获取空中目标的RCS。并针对不同空中姿态角的无人机以及其单站RCS和双站RCS进行仿真。

降低辐射功率的圆柱谐振腔缝隙优化模型

研究圆柱谐振腔圆环缝隙的优化设计方法,首先说明了微波谐振腔微扰法原理以及辐射功率对腔体工作的影响;然后,利用HFSS进行了辐射功率的仿真计算,为便于将结果用于优化设计中,用类二次高斯函数对辐射功率数据进行拟合,得到其关于开缝宽度和开缝位置的二元拟合关系式;最后,建立了以辐射功率最小为目标函数的优化模型,并利用HFSS进行了数值仿真,验证了方法的可行性.结果表明,利用该方法能够减少圆柱谐振腔的辐射量,为谐振腔体缝隙的优化设计提供了一种新的思路.