矩形开口波导天线特性的数值模拟

利用电磁场模拟软件模拟了BJ100矩形开口波导的增益特性,探讨了法兰和波导长度对矩形开口波导增益的影响,得出了开口波导增益随波导长度以半波长为周期振荡的规律。为了减小增益随频率的振荡,抑制法兰对开口波导增益的影响,采用在波导外壁宽边贴覆吸波材料的办法。数值模拟表明:在波导外壁宽边贴上吸波材料后,增益随频率振荡的现象减弱或消失,矩形开口波导方向图的主瓣变宽,中心的增益值最大,满足高功率微波辐射场测量中使用的要求。

非全周矩形开口滑阀小开口度时流量及液动力特性研究

电液伺服阀作为液压控制系统的核心元件,其性能的好坏直接关系到控制系统的特性。采用计算流体动力学软件Fluent中动网格技术,对伺服阀滑阀阀口在0.5mm开度内的流动状态进行静、动态仿真,研究其流量与液动力特性。从计算结果可以看出,阀口流量特性仿真曲线与理论曲线在趋势上基本相同。阀芯所受稳态液动力仿真值与理论值增长趋势基本相同。仿真时,阀口开度按给定速度连续增大,阀口打开瞬时,瞬态液动力变化大;阀口打开后,瞬态液动力变化不大,且瞬态液动力数值较稳态液动力小得多。

轴压作用下矩形开口圆柱壳的稳定性

利用数值方法系统研究带矩形开口的薄壁圆柱壳的稳定性能.对矩形开口的周向角度、高度、轴向位置、开口数量等几何参数进行比较分析,并考察两类几何初始缺陷对结构稳定性的影响.分析表明,影响矩形开口圆柱壳轴压下稳定性的主要因素是周向开口角度,屈曲荷载随开口角度的增大而线性下降,而开口高度及开口的轴向位置对屈曲荷载的影响很小.此外,矩形开口圆柱壳对以特征值屈曲模态分布的初始缺陷并不敏感,但对周向轴对称凹陷十分敏感.

矩形开口对吸收塔结构非线性屈曲特性影响分析

为了分析矩形开口参数对于吸收塔结构稳定性的影响规律,以一实际在建吸收塔结构为研究背景,基于参数化模型的正交试验,采用有限元软件ANSYS对比分析了不同开口参数下吸收塔柱壳结构的非线性屈曲特性。结果表明:开口角度对于结构的影响较其他参数大,开口角度小于90°时,结构的非线性屈曲极限荷载下降趋势较为明显,超过120°后,降幅趋于缓和,壁厚25mm工况下,90°开口时结构的非线性屈曲极限荷载较0°开口时下降91%,120°开口时较0°开口时下降95.2%;结构的非线性屈曲极限荷载随着矩形开口高度的增加而逐渐减小,但开口位置对于结构稳定性的影响在整个过程中近似呈线性变化。

基于矩形开口谐振环的低频天线阻抗变换器

设计了一种低频波段使用的新型阻抗变换器,该阻抗变换器在0.1～3 GHz频率范围内实现由输入150Ω到输出50Ω的阻抗匹配。矩形开口环结构具有良好的谐振特性,通过在阻抗变换器底部开矩形开口环的方法实现单一频点的陷波特性。新型阻抗变换器其原理是基于巴伦阻抗变换器的阻抗转换特性和矩形开口环结构的谐振特性,仿真结果显示新型阻抗变换器在1.1 GHz频点与2.2 GHz频点的S_(12)参数均在-15 dBi以下,S_(11)参数均在-0.5 dBi以上。经过仿真验证,随着矩形开口环结构长度与位置的变化,可以实现陷波频点在0.1～3 GHz频率范围内自主调控。文中采用HFSS软件进行仿真优化,绘出S参数图,实物测试结果验证了设计结构的有效性。陷波阻抗变换器作为天线匹配终端,在射频信号采集、超宽带天线及阵列阻抗匹配等领域有很好的军事应用前景。

矩形开口波导的数值分析

用矩量法(MOM)导出求解矩形开口波导口面等效磁流的公式,并在此基础上计算波导不同频率处的驻波系数、辐射方向图等参数。给出了BJ-100,BJ-58两种开口波导的计算结果,并据此讨论了等效磁流中不同模次所占的比例。计算结果表明,MOM计算结果与测试数据吻合良好。对单波导,口面分为5个窄条、每窄条基函数展开至5次即可较准确地算得驻波系数和辐射方向图等参数。

矩形开口环结构的太赫兹环偶极子超材料设计

针对超材料在太赫兹波段下实现环偶极子电磁特性的问题,利用电磁仿真软件CST对矩形开口环超材料进行电磁仿真与分析,研究矩形超材料金属结构层数及开口间距d的改变对超材料谐振频率、品质因子Q值等电磁特性的影响,发现随着超材料结构金属层数及开口间距d的改变,其谐振响应也随之发生变化。该设计实现了一种新型太赫兹波段的平面环偶极子超材料,为太赫兹波段环偶极子的研究提供了有益的探索和思路。

任意边界条件下中心开口矩形板自由振动特性分析

针对任意边界条件下中心开口矩形板的自由振动特性研究问题,引入改进傅里叶级数方法,用改进傅里叶级数形式表示开口矩形板的位移容许函数,该级数形式具有收敛性好、精度高等特点,采用沿边界均匀分布的线性弹簧模拟任意边界条件,并结合位移连续条件和Rayleigh-Ritz能量泛函变分法,对未知傅里叶展开系数求极值将问题转化为求解一个标准特征值方程问题,通过求解方程可得到中心开口矩形板的固有频率及其对应振型;对不同边界组合不需重新推导公式,只需改变模拟弹簧刚度值即可,提高了效率,最后通过数值算例与有限元方法的计算结果进行对比分析以验证文中方法的有效性和精确性。

基于能量泛函的开口矩形板自由振动特性分析

基于能量泛函方法,建立了开口矩形板自由振动分析模型。计算了开口矩形板的固有频率和振型函数。在处理开口问题时,利用对称性和反对称性只研究四分之一块板,并将其分割成三个区域,通过位移连续条件建立区域之间的联系,并用梁函数模拟位移场,最终得到整体能量泛函。对其变分后得到广义特征值矩阵方程,求解方程可以求出各阶固有频率。结果对比表明本文方法的准确性,为在方案设计阶段快速分析开口矩形板振动及其相关问题提供了理论基础。

利用开口矩形波导探头进行热障涂层微波检测的参数优化设计

利用CST微波工作室(computer simulation technology microwave studio)仿真研究用矩形波导作为探头检测热障涂层厚度的可行性,并对波导探头进行仿真计算,分析提离距离对反射系数幅值和相位差的影响.结果表明,在特定的提离距离时利用反射系数的幅值和相位差都可良好地表征涂层的厚度。

基于Chebyshev-变分法的复杂开口形状矩形薄板弯曲振动特性分析

针对复杂开口形状的矩形薄板弯曲振动问题,提出一种基于Chebyshev-变分原理的建模方法,建立弹性边界条件下不同开口形状矩形薄板弯曲振动模型。采用边界约束因子模拟弹性边界条件,视开口部分为一种物理属性为零的特殊薄膜。将板的横向位移展开成双重Chebyshev多项式级数形式,建立薄板的拉格朗日泛函,利用变分法推导薄板的特征方程并求得固有频率及对应振型。开展开口薄板模态试验研究,对比理论计算结果与试验结果及有限元结果,验证该方法及模型的准确性和有效性。研究边界约束和开口形状对弯曲振动特性的影响。结果表明:开口形状对结构低阶固有频率影响较小,对高阶固有频率影响较大;开口形状的改变对结构奇数阶固有频率的影响大于对偶数阶固有频率的影响。

微重力条件下开口矩形容器的小Pr热毛细对流

采用数值方法研究了微重力条件下开口矩形容器内小 Prandtl数镓 (Ga)熔体生长过程中定常热毛细对流 ,讨论了 Re数、几何纵横比 A和侧壁外加温差的相对高度 H对熔体内温度场和流场分布的影响 .计算结果表明 ,热毛细对流对熔体温度分布有明显的影响 ,从而影响着晶体生长过程 .自由面两侧温度差很小 (如 0 .1K)时 ,熔体内温度场将发生变化 ;当温度差增加即 Re数增加时 ,热毛细对流加强 ,对流和扩散相互作用导致温度场分布更加不均匀 .无论多小的 H值 ,若自由面存在温差 ,都会驱动热毛细对流 ;随着 H值增加 ,热毛细对流会扩展到整个熔区 .几何纵横比 A对熔体内温度场和流场也有影响 ,当 A比较大时 ,在固 /液界面附近扩散起主导作用 .

采用高斯展开法分析组合式开口矩形Mindlin板的弯曲自振特性

基于Mindlin板理论,将高斯展开法引入到组合式开口矩形板弯曲振动问题研究中。选取高斯小波函数作为位移形函数,其本身的局域化特性能够准确捕捉到局部开口处的特征,提高计算效率;定义了高斯函数的伸缩因子和平移因子,通过伸缩和平移变换生成一系列用于拟合开口板位移场的基函数,增大伸缩因子取值使得形函数具有更高的分辨率,进而能更精确地模拟更高频的振动场;以能量法为基本框架,建立了开口板的拉格朗日能量泛函,并引入人工弹簧模型模拟各种边界条件,将边界条件以弹性势能的方式附加到开口板的能量泛函之中。通过与有限元软件的计算结果对比,验证了该方法的准确性与适用性。

基于矩形多开口宽带低损左手材料的设计与实现

本文基于等效电路模型理论,提出了一种基于小单元电磁谐振集成的左手介质结构设计方案。该方案采用四个矩形多开口金属结构对称排列在介质基底单侧,构成一个左手介质单元。利用HFSS软件提取一系列有效电磁参数。结果表明,等效介电常数和等效磁导率在11.09~22GHz范围内均为负,绝对带宽可达10.91 GHz,全覆盖Ku波段,单元损耗低于0.1 d B,实现了小单元及宽频低损的特性。对该结构进行加工、制作并通过波导测试进行验证,从而证实了该结构左手特性的正确性。

激光远场激发表面波在开口缺陷处的散射回波

为了实现激光超声技术对表面缺陷的定量检测,采用有限方法模拟了激光激发的表面波与表面开口矩形缺陷作用的复杂过程,比较了近场和远场两种不同激发方式下相同接收点的位移信号,发现远场激发下各种模式转换波和反射表面波能充分分离,有利于分析表面波与缺陷作用的复杂过程。在远场激发方式下分别探讨了表面波与缺陷前沿和后沿的作用过程,提取缺陷产生的散射回波特征,并用惠更斯原理分析其产生原因。最后研究了缺陷深度和宽度变化对散射回波特征的影响。结果表明,散射回波特征点到达时间差与缺陷深度和宽度有线性关系。该研究为反问题估算缺陷尺寸提供了理论依据。

矩形大开孔内压圆筒有限元应力强度分析

应用”分析设计”的方法对一有矩形大开孔的内压圆筒进行了应力强度计算 ,用有限元分析软件ANSYS对结构进行静态应力分析 。

矩形栅格波导阵列单元的阵中特性

根据等效原理,用矩量法(MOM)导出求解仅激励中心单元条件下矩形栅格开口波导阵列各单元口面等效磁流的模型,在此基础上给出了激励单元的内部场、耦合场、反射系数、驻波系数,激励波导与阵中其他波导的耦合系数,以及远区场等阵中特性的计算公式。在不同工作频率下计算了一7单元×7单元开口波导矩形栅格阵中激励单元的等效磁流和阵中方向图,以及激励单元与阵中其他单元的耦合系数。研究表明:互耦对单元的阵中特性影响明显,阵中驻波系数明显大于孤立单元,单元间的耦合随工作频率增大而减弱。

新型基片集成波导宽带带通滤波器

利用基片集成波导的高通传输特性以及光子带隙结构的阻带特性,构建了一种新型结构的基片集成波导带通滤波器。为了验证该想法,设计了1个中心频率为5.0GHz,分数带宽为60%的滤波器,电磁仿真结果表明该滤波器在频率为3.5～6.5GHz频率范围内具有明显的通带特性,带内最大插入损耗约为0.64dB.利用PCB工艺制作了该滤波器的实物,使用矢量网络分析仪对其进行了测试,测试结果表明该滤波器的通带为3.8～6.8GHz,分数带宽约为56%,带内最小插入损耗为1.6dB。电磁仿真结果和实际测试结果较一致。

适用于无线通信系统具有滤波特性的微带天线设计

[目的]为开发一种具有传统辐射特性又具有较好带外抑制特性的微带天线,[方法]采用滤波器综合设计方法,设计一种由微带天线、耦合线和2个谐振器组成的具有滤波特性的天线。微带天线除满足传统天线设计要求外,其外部品质因数应等于带通滤波器最后一个谐振器的外部品质因数,以实现微带天线代替滤波器最后一个谐振器后仍具有滤波器的各项性能;耦合线在滤波器设计中作为导纳变换器,以实现滤波器谐振器与微带天线间的能量耦合。[结果]仿真结果表明:该微带天线的阻抗带宽为2.37～2.53 GHz,阻抗带宽内增益变化平缓,带内增益最大偏差约0.5 dB,最大增益为7.5 dB,在通带外100 MHz处增益迅速降为-10 dBi,具有较好的带外抑制特性。[结论]该具有滤波特性的微带天线减小了滤波器与天线的总体尺寸,降低了滤波器与天线间的传输损耗,可以在现代无线通信系统中应用。

一种新型双频天线的设计

提出了一种新型紧凑单馈的双频段天线,天线采用单层微带馈线和开口矩形框的接地板结构,分别印制在介质板的两侧。天线的面积只有13 mm×22 mm。天线的工作中心频率分别为2.45 GHz和5.25 GHz,同时,运用HFSS10电磁仿真软件对影响工作中心频率的参数进行了分析。最后制作出实物,并且对其进行测试,测试结果与仿真结果基本吻合。所提出的天线具有小型化和双频段的特性,在无线局域网通信中有很好的应用前景。