电磁计算与电磁工业软件

概要介绍了电磁计算与电磁工业软件的研究进展。1)介绍了电磁计算方法的研究进展,对解析方法、高频近似方法、全波计算方法、快速计算方法,以及近年发展起来的混合方法进行了阐述;2)概述了基于时域有限差分方法(FDTD)、有限元法(FEM)、矩量法(MoM)等全波计算方法的3款国际主流商业电磁计算软件的特点和发展历程;3)介绍了我国具有自主知识产权的“摇光”高频电磁工业软件的算法体系、软件功能以及实际应用情况;4)对电磁计算与电磁工业软件的未来发展进行了总结和展望。

ANSYS在三维高频电磁场仿真分析中的应用

针对电磁场问题理论复杂以及与理论及实际应用背景密切相关的ANSYS仿真软件参数设置不易掌握的问题,讨论了应用ANSYS软件进行三维高频电磁场仿真分析所涉及的有限元分析和电磁场等方面的基础理论,叙述了根据电磁场知识进行参数设置的具体要求和实际意义,研究了高频电磁场问题的详细解题步骤及为了保证计算结果准确所必须注意的事项.对混凝土中含有钢筋的3个物理模型进行了不同频率激励下的微波散射分析及仿真计算,并获得混凝土外电场分布数据.仿真数据与理论定性分析和实测的电场分布一致.

高频电磁分析软件

随着现代军事技术的迅猛发展，获取复杂目标电磁特性的研究工作变得越来越重要，特别是对于大型及非对称性目标，单靠测量手段很难获得全方位的数据，且需耗费大量的人力、物力。因此，用于计算和分析复杂目标电磁特性的软件受到了广泛关注。在多年研究成果的基础上，南京理工大学开发出了分析复杂目标的电磁仿真软件，提供物理光学法、物理绕射理论、镜像法等高频近似方法分析超大规模电磁问题，已成功应用于各类目标的电磁特性分析中。

三相光伏并网接口装置仿真与研制

为实现光伏并网接口装置最大功率追踪技术,提出改进变步长电导增量法。采用有效的双闭环解耦控制策略,使得输出三相电流为正弦曲线并且符合并网条件。最后,基于电磁暂态仿真软件(PSCAD)搭建三相光伏发电系统进行仿真研究,并设计了基于TMS320F28335和XC3S500E的10kW三相光伏并网接口装置进行试验验证,试验结果表明理论分析和仿真分析正确性及控制策略的可行性。

并网光伏发电系统动态特性的对比分析

大量光伏电站的并网,相应地带来并网稳定性、自身抗扰动性等相关问题。由于单级型光伏并网系统和双级型光伏并网系统的拓扑结构不同,其并网运行的动态特性也不尽相同。文章基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件,分别搭建单级型和双级型光伏并网系统模型,并对比仿真了光照扰动与电网电压跌落扰动下两种光伏并网系统的动态特性,单级型光伏并网系统更适合于大中型光伏电站。

地铁专用无线通信系统射频电磁暴露安全的评估

为了研究在地铁专用无线通信系统天线辐射下地铁司机射频电磁暴露的安全性,基于高频结构仿真软件(High frequency structure simulator,HFSS)构建该系统天线辐射下的地铁司机室射频电磁环境模型,模拟司机室内电场强度的分布范围为0.005~0.118 V/m。运用电场强度分析仪对地铁司机室内射频电磁环境进行实地测量,测得专用无线系统天线信号的功率电平为-54.91^-30.22 d Bm,对应的电场强度分布范围是0.006~0.109 V/m,与电场强度的模拟结果基本一致,验证了利用HFSS软件的计算可靠性。在此基础上分别模拟地铁司机站姿人体模型和坐姿人体模型的射频电磁暴露情况。仿真结果表明:司机坐姿和站姿人体模型中平均比吸收率峰值分别为3.838 3×10^(-7) W/kg和3.118 7×10^(-7) W/kg;电场强度峰值分别为0.12 V/m和0.11V/m;磁场强度峰值分别为7.586 8×10^(-4) A/m和7.276 7×10^(-4) A/m。模拟结果均低于由国际非电离辐射防护委员会制定的职业电磁暴露限值,说明在该射频电磁环境中地铁司机职业电磁暴露处于安全范围内。

一种准无反射带通滤波器

针对带通滤波器信号反射影响系统性能的问题,提出了一种紧凑型宽吸收范围的微带准无反射带通滤波器的设计方法。该结构由2部分组成,平行耦合带通作为主通道,电阻和短路谐振器串联而成的吸收式损耗谐振器作为吸收通道。通过这种方式,未在主通带范围内传输的反射信号能量大部分被吸收通道的电阻耗散,从而达到准无反射特性。经过参数化分析,给出了准无反射带通滤波器主通道和吸收通道的设计图表。通过高频电磁仿真软件(high frequency structure simulator,HFSS)仿真验证了一款中心频率为3 GHz,相对带宽为75%的微带准无反射带通滤波器,阻带和通带内的回波损耗在11 dB左右,在阻带内92%左右的反射功率被电阻吸收。通过合理设计吸收式损耗谐振器的位置,使得整体滤波器尺寸为1.64×0.32λ_(g)×λ_(g),满足小型化要求。

一种用于共形相控阵的宽频带宽波束双圆极化微带贴片天线

介绍了一种用于共形相控阵天线的宽频带宽波束双圆极化微带贴片天线,并利用Ansoft公司的电磁场高频结构仿真软件HFSS对所设计的天线进行计算分析。所设计的微带贴片天线在设计频段内反射损耗小于-20 dB,半功率波束宽度大于±60°。

微带型交指线慢波结构的冷测特性分析

采用有限积分高频电磁仿真软件对微带型交指线慢波结构进行理论分析、结构设计和模拟计算。分析了交指线慢波结构的色散特性和耦合阻抗等冷测特性,并且对影响慢波电路特性的结构参数如交指宽度、交指厚度和交指长度对其冷特性的影响进行了仿真和分析,同时提出了两种改进的交指线慢波结构,并对其进行了冷特性的分析。结果表明:交指线长度和宽度对色散特性的影响较大,交指厚度的影响不大。而改进型的两种交指结构使得慢波电路的工作频带变宽,增强了耦合阻抗,电磁波与电子注的互作用得到了加强,能量的转换效率有了提高,对于交指线慢波结构的冷测特性有积极的影响。

宽频带带状线魔T的一种新颖的分析与设计方法

介绍了一种宽频带带状线魔T的设计原理，并采用了一种新颖的设计方法，即利用Ansoft公司的电磁场高频结构仿真软件HFSS对所设计的器件进行分析。所设计的魔T带宽可达一个倍频程以上，在设计频段（1GHz～2GHz）内，移相偏差△Ф〈±5°，幅度不平衡△A〈1dB，回波损耗小于-19dB，端口隔离度小于-20dB。

不同几何拓扑结构电磁屏蔽效能的分析与研究

设计了不同结构参数的几何拓扑结构,对比分析了各几何拓扑结构的电磁屏蔽效能。建立了各几何拓扑结构的红外透过率公式,用计算机图像处理和实验两种方法对其进行验证。用高频结构仿真软件(HFSS)对各几何拓扑结构进行仿真,得到了不同几何拓扑结构在12~18 GHz波段内的电磁屏蔽效能。通过对比不同的几何拓扑结构电磁屏蔽效能的大小,确定了在相同条件下,电磁屏蔽效能最高的几何拓扑结构。采用光刻法得到十字形拓扑结构的实物,用网络分析仪测试了其电磁屏蔽效能。对十字形拓扑结构的测试结果表明,在频率增高时,实测值和仿真值电磁屏蔽效能差值呈增大趋势。