平面阿基米德螺旋天线的矩量法分析

在推广的海伦积分方程的基础上对方程进行了化简 ,得到了 Nakano方程 ,用矩量法将方程化为矩阵方程 ,给出了广义阻抗矩阵 ,电压矩阵的表达式 .并以平面阿基米德螺旋天线为例 ,计算了天线上的电流分布和辐射特性 ,验证了天线的频率无关特性 .

一种新型平面阿基米德螺旋天线的分析与设计

对一种新型的平面阿基米德螺旋天线——锯齿状平面阿基米德螺旋天线进行了研究。首先给出了该天线的几何结构，介绍了其主要特点和应用领域，设计并制作了一个2．9～6．2GHz的锯齿状平面阿基米德螺旋天线。测试表明，与普通平面阿基米德螺旋天线相比，该天线能够缩小尺寸，展宽频带，很好地改善天线的低频特性。

曲线分段的矩量法分析阿基米德平面螺旋天线

从混合位积分方程出发，采用矩量法结合曲线分段的三角基函数和脉冲检验函数分析了阿基米德平面螺旋天线，给出了输入阻抗，电流分布以及辐射方向图结果。从曲线形式的海伦积分方程出发结合折线分段的脉冲基函数点匹配法比较结果与文献[2～4]十分吻合。由于采用了曲线分段，在相同分段数情况下其结果的精度将比采用折线分段的高。

关于阿基米德平面螺旋天线辐射特性的研究

为了研究阿基米德平面螺旋天线的辐射特性,本文对天线有效辐射区进行了仿真计算并打破互补结构,尝试调整螺旋线间距和宽度等参数。天线有效辐射区是与频率有关的环形区域,频率越高时环的半径越小。基于有效辐射区,通过改变螺旋线宽度和间距研究天线驻波和增益的变化趋势。螺旋线间距和宽度均对驻波影响较大,间距越大时天线驻波越大,螺旋线宽度越大时驻波性能越好,两种参数改变时对增益影响较小。因此可通过参数优化实现所需频段的平面螺旋天线设计。

曲折臂形式的阿基米德螺旋天线小型化研究

把阿基米德螺旋天线的天线臂设计成曲折线的形式,以延长天线臂的电长度,从而达到小型化的目的。对几种不同折线方式的天线进行了仿真,选取一种最佳形式,对其进行了优化,并给出了一种宽频带双面微带线巴伦的设计方法。仿真与实验结果表明：在0.8～4.0GHz频段,与经典阿基米德螺旋天线的结果相比,天线的口面面积减小27%时,仍具有良好的阻抗特性、轴比特性和增益特性。

一种新型曲折臂阿基米德螺旋天线

提出了一种新型曲折臂阿基米德螺旋天线结构——正弦波曲折臂阿基米德螺旋天线。在阿基米德螺旋线中加入正弦波可以在螺旋线半径一定的情况下更好地延长天线臂的电长度,提高天线的小型化程度,并有助于保持传统阿基米德螺旋天线优良的辐射特性。仿真和测量结果表明:在2 GHz～10 GHz的频率范围内,与传统的阿基米德螺旋天线相比,正弦波曲折臂阿基米德螺旋天线口径面积减少了47%。

新型低剖面阿基米德螺旋天线设计

设计了一款低输入阻抗的阿基米德螺旋天线。在传统阿基米德螺旋天线的始端加入宽度一定的指数螺蜷线,天线的输入阻抗得到降低,从而放松了对指数渐变微带线馈电巴仑的长度要求。该天线的输入阻抗为75Ω,这使得指数渐变微带巴仑的长度仅为22.5mm即可充分满足天线在2～10GHz频率范围内的馈电要求。天线采用深度为22.5mm(约为最大工作波长的15%)的反射背腔,测试结果表明:在2～10GHz的频率范围内,天线驻波比小于2.5,天线主辐射方向上的轴比小于4dB,方向图对称性良好。

室内蜂窝用曲折臂阿基米德缝隙螺旋天线设计

文中设计了一种用于室内蜂窝通信的正弦波曲折臂阿基米德缝隙螺旋天线。在阿基米德螺旋线中加入正弦波可以在螺旋线半径一定的情况下更好的延长天线臂的电长度,提高天线的小型化程度,并有助于保持传统阿基米德缝隙螺旋天线优良的辐射特性。仿真和测量结果表明:在0.4GHz～2.5GHz的频率范围内,与传统的阿基米德缝隙螺旋天线相比,文中设计天线口径面积减少了62.3%。

自补型阿基米德平面螺旋天线的设计与分析

阿基米德平面螺旋天线是一种可用在 L 波段、C波段或更高波段的宽频带天线 ,在驻波比小于 2 .5 :1时 ,带宽可达到 4 0 :1,但其效率却不到 4 0 %。当效率提高时 ,带宽又只有 2 :1左右。文中介绍一种自补型阿基米德平面螺旋天线 ,它的效率较普通阿基米德平面螺旋天线高出约一倍 。

低g值微惯性开关中阿基米德平面螺旋梁的设计

针对低g值微惯性开关对微弹簧的系统刚度达到(0.1~10)N/m数量级的要求,设计了一种阿基米德平面螺旋梁结构的微惯性开关。根据材料力学中的卡氏定理和线弹性理论,推导了阿基米德平面螺旋梁的弹性系数计算公式,并与ANSYS有限元仿真分析结果进行了对比。基于推导的弹性系数计算公式设计了一种三根阿基米德平面螺旋梁支撑的动作阈值5.5gn的微惯性开关,并采用SOI硅片以及玻璃-硅-玻璃键合技术进行了加工,在离心转台上对开关实际动作阈值进行测试,并将测试值与设计值进行对比。结果表明,采用推导到的阿基米德平面螺旋梁弹性系数计算公式计算结果与ANSYS仿真结果相近,基于推导的弹性系数计算公式设计的三根阿基米德平面螺旋梁支撑的微惯性开关动作阈值设计值与实测值相近,单根阿基米德平面螺旋梁弹性系数约0.8 N/m,能够满足低g值微惯性开关低刚度的要求,推导的弹性系数计算公式能够用于基于阿基米德平面螺旋梁的低g值微惯性开关的设计。

与阿基米德螺旋平面齿轮啮合的弧齿线圆柱齿轮齿形研究

针对文献［１］所提出的一种新型弧齿线圆柱齿轮传动，在对该种齿轮副建立数学模型的基础上，对弧齿线圆柱齿轮的齿形进行了分析和计算，为进一步研究其传动性能打下了基础。

基于MATLAB的阿基米德螺旋面法线和切平面的求解研究

提出了一种基于MATLAB的阿基米德螺旋面法线和切平面的求解方法。该方法首先阐述了螺旋面原理,然后对其法线和切平面求解进行了推导,同时解决了在求解过程中关于MATLAB转换坐标时保证θ0的对应值这一重要问题,最后通过运行实例验证该求解方法。实验结果表明该方法具有可行性和正确性。

用于多模卫星导航信号接收的半球形阿基米德螺旋天线

平面阿基米德螺旋天线具有双向辐射特性,在实现单向辐射时会降低效率。将平面阿基米德螺旋天线共形到局部半球上可以得到一种新型结构的半球形阿基米德螺旋天线,分析了这种天线的结构特点,进行了仿真与实验,研究结果表明,在覆盖多模卫星导航信号工作频率的1.1-1.7GHz频段内,反射损耗小于-10dB,增益大于3.9dB,前后比大于3.6dB,相位中心稳定度小于2mm,可满足宽频带圆极化多模卫星导航共用接收天线的设计要求。

阿基米德螺旋天线的群延迟和UWB-SAR系统延迟的补偿研究

将Archimedean天线的群延迟分为色散部分和非色散部分。利用Archimedean螺旋线的几何特性揭示了其固有的色散特性,有效地解决了该类天线群延迟未知情况下的补偿问题;将天线群延迟的非色散部分等效为附加系统延迟,利用定标体形成的曲线特征,提出了一种基于Hough变换(HT)的延迟系统估计方法,并利用曲线的对称性降低HT的维数,提高估计速度。轨道超宽带SAR数据的处理结果验证了所提方法的有效性。

三频光子带隙陶瓷阿基米德螺旋天线设计

针对宽带射频识别系统和3G系统的要求,将阿基米德螺旋结构、陶瓷介质基板和光子带隙结构相结合,设计了一款三频光子带隙陶瓷阿基米德螺旋天线。仿真和实测结果显示,该款天线具有小尺寸、大工作带宽、良好的回波损耗性能和全向辐射特性。该款天线能够同时覆盖射频识别系统的868～870 MHz,902～928 MHz,2.400 0～2.483 5GHz频段和3G系统的1.710～1.785GHz频段,实现射频识别系统和3G系统移动终端的兼容。

GIS局部放电检测用阿基米德螺旋天线设计研究

针对气体绝缘开关(gas insulated switchgear,GIS)设备局部放电现场检测的需求,文章设计了一种基本形式的阿基米德平面宽带螺旋天线,利用Ansoft HFSS电磁仿真软件对天线辐射单元的结构参数进行了优化,设计天线的尺寸为辐射面直径173.6 mm、天线高100 mm,并分析了阿基米德平面螺旋天线的辐射原理,通过仿真和测量研究了天线的端口参数和辐射性能。仿真及实测结果表明天线具有超宽带特性,在700~3000 MHz频段内的回波损耗小于-10 dB,最大增益不小于4 dB,满足局部放电检测天线指标要求。在实验室模拟局部放电试验并对天线的检测效果进行了测试,结果表明,设计的天线具有良好的检测性能,可用于GIS设备的局部放电现场检测。

缝隙阿基米德螺旋天线及其小型化设计

介绍了缝隙形式的平面阿基米德螺旋天线并与普通平面阿基米德螺旋天线进行了对比。在此基础上提出了一种将缝隙设计成曲折线的形式,末端采用电阻加载,采用直接同轴馈电的方式,浅背腔的设计,从而达到将平面螺旋天线小型化的目的。制作的小型化天线直径大小只有75 mm厚度12 mm,在0.9～4 GHz的频带范围内有良好的阻抗特性和增益特性,满足工程使用的要求。

基于阿基米德螺旋线单元的反射阵列天线设计

本文设计了一种基于阿基米德螺旋结构的新型微带反射阵列单元.单元外圈尺寸固定,通过改变螺旋线向内延伸长度来获得不同的反射相位.经过各结构参数分析,获得一条较为理想的反射相移特性曲线.采用该新型反射单元,设计了一款10×10规模的反射阵列,并建模仿真.仿真结果表明,在工作频率5.8 GHz处,天线的增益为18.7 dBi,1.5-dB增益带宽为22.1%(5.56~6.84 GHz),阻抗带宽为3.8%(5.70~5.92 GHz),主旁瓣比优于-15.0 dB,交叉极化小于-25.8 dB.

EBG结构在阿基米德天线中的应用

提出了一种基于EBG结构的天线系统截面优化方案,采用EBG结构代替以往常用的λ/4反射腔结构,可以使天线系统截面高度大大缩减。并对背面加载EBG结构的阿基米德螺旋天线辐射特性进行了仿真分析,仿真结果表明EBG结构可以代替反射腔结构使天线具有单向辐射特性。

GIS局部放电检测用小型化平面螺旋天线研究

随着变电站中气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)的广泛应用,局部放电检测逐渐成为发现故障隐患的重要手段。基于超高频(UHF)局部放电的检测原理,设计了一种工作于UHF频段的小型化天线。该天线基于传统阿基米德平面螺旋天线,利用一种振幅随着幅角线性增加的新型正弦波加载方式对天线进行进一步的小型化处理。通过HFSS软件进行仿真和试验验证,结果表明该天线在端口性能、方向性能以及增益等方面均满足局部放电检测的要求;同时天线尺寸较小,使用时易于安装,后续在GIS设备局部放电现场检测中有较大应用前景。