任意边界条件下弹性背腔膜式消声器声学特性分析

弹性背腔膜式消声器由弹性背腔以及弹性内膜组成,通过声场与弹性内膜及弹性外膜的耦合作用,降低消声器下游的透射声能,在低频具有较好的宽带消声效果。为求解任意边界条件下的弹性背腔膜式消声器的传递损失,基于能量原理,建立了弹性背腔膜式消声器的声振耦合模型。采用边界弹簧约束来实现弹性膜的任意边界条件,进而分析边界约束对传递损失特性的影响。结果表明,理论计算结果与有限元结果吻合良好;结构边界约束对系统声学特性影响显著,增强外膜边界约束,能获得低频宽带消声效果;减弱内膜边界约束,能使最低消声频率向低频移动。

带背腔薄膜型声学超材料低频隔声特性分析

为弥补传统材料难以有效控制低频噪声的不足,提出一种由弹性薄膜、穿孔质量环和背腔组成的薄膜型声学超材料,建立单元声固耦合有限元模型,分析其在10 Hz~700 Hz频段内的薄膜振动特性,探讨薄膜预应力、穿孔半径、背腔高度、附加质量和薄膜厚度对隔声性能的影响规律,并研究基于协同耦合隔声机理的多单元组合隔声效果。结果表明:薄膜与背腔和穿孔结构耦合能丰富薄膜在低频处的振动形式,较传统Helmholtz共振腔和薄膜型声学超材料具有更宽的隔声频带;在考虑频段范围内存在6个声衰减峰,背腔高度、薄膜厚度和预应力的改变可使第三和第四峰值产生明显频率偏移,多单元协同耦合可实现一定频率范围内的连续宽带隔声,分析结果可为低频噪声的轻质和宽带控制提供理论参考。

变截面背腔结构的微穿孔板吸声器的设计与研究

如何实现微穿孔板吸声结构的宽频吸声是近年来的研究热点之一。针对微穿孔板吸声结构的宽频吸声问题,本文设计了一种不规则背腔结构,并将其应用到单层和双层微穿孔板的吸声器上,对其吸声性能进行了研究。利用声电类比模型获得吸声器各部分的阻抗关系,然后通过理论计算得到吸声结构的阻抗和吸声系数。理论、仿真和实验结果表明:在不增加结构厚度的情况下,通过内层变截面隔板对背腔进行不等体积分割,可拓宽微穿孔板吸声带宽,且结构相对简单。该研究为微穿孔板吸声器的宽带低频吸声及其应用提供了新的设计思路。

一种背腔天线的机电一体优化设计

为解决某背腔天线结构的振动安全性问题,采用力学仿真和试验的方法对其进行了研究。首先,根据电气数模及项目的要求对天线进行详细结构设计,在满足电气指标、质量和外形尺寸等要求的情况下对天线结构进行强度仿真,结果显示电缆内导体在与立柱交汇处的强度不足,振动时容易断裂;然后,改变天线的馈电方式,并进行电磁仿真,在满足电气指标的情况下,再次对模型进行结构优化设计,校核天线的结构强度,使其满足振动条件的要求;最后,通过振动试验及实测驻波验证了机电一体优化设计的可行性。文中的研究思路和方法可为该类天线的设计提供参考。

低成本高性能背腔缝隙阵列天线

基于基片集成空腔波导(ESIW)结构设计并研制了一款低成本、宽带、高增益的背腔缝隙阵列天线。天线工作在K波段,由5层低成本FR4介质板组成,通过激励谐振腔中的TM_(130)与TM_(310)模式以及TM_(320)模式来拓展天线带宽。测试结果表明,该天线的子阵和阵列的反射系数小于-10 dB的工作带宽分别为27.6%和23.7%,带内最大增益为27.1 dBi,与仿真结果比较吻合。与传统背腔缝隙天线相比,该天线具有频带宽、辐射性能良好、加工成本低等特点。

基于基片集成波导的宽带多模背腔缝隙天线

目的:设计一种背腔特殊十字形缝隙的四谐振基片集成波导(substrate integrated waveguide,SIW)宽带天线。方法:基于经典微带线和波导技术,通过在天线的背腔刻蚀特殊的十字形缝隙,并加载一组短路通孔和一个额外通孔改变腔体结构,使天线腔体在工作频段上激发四种不同的电场谐振模式,实现四谐振背腔缝隙天线(cavity backed slot antenna,CBS)。结果:天线工作在X波段内激发的四种电场模式,分别为半TE 110模式、混合奇TE 120模式和偶TE 120模式,天线的相对带宽为20.5%(8.81~10.82 GHz),最高增益为7.28 dBi,辐射效率大于79%。结论:该基片集成波导天线具有宽带宽、高精度、体积小、重量轻、损耗低、高Q值、集成度高等特点,能适用于无线宽带通信。

充液背腔板式水动力噪声消声器参数分析

弹性板式结构具有良好的消声性能,在低频宽带消声性能上有优于传统的共振腔式抗性或多孔吸声材料阻性被动消声器的潜力。文章计算分析了弹性板及其背腔几何和材料参数对消声器性能的影响。研究表明:弹性板一阶固有频率越低其低频消声性能越好,因此应选择较大面积弹性板、低刚度质量比的弹性板材料;充液背腔对弹性板约束越小,弹性板弹性振动越强烈,板振动引起的声反射效果越好,因此空气背腔低频宽带消声性能优于充水背腔。在实现相同低频宽带消声性能的情况下,空气背腔尺寸相对于充水背腔更为紧凑,适用于消声器允许安装空间较小的环境。此外,通海水管路系统工作于不同水深条件,背腔充气压力应与管内背景压力持平;对不同充气压力下消声性能的计算对比显示:充气背腔消声器在大背景压力下仍能获得良好的低频宽带消声性能,且由于背腔空气附加质量影响低频消声性能略有提升。

L型分割背腔的微穿孔板吸声结构的吸声性能研究

为了提高单层微穿孔板吸声结构的低频吸声性能,设计了一种L型分割背腔的微穿孔板吸声结构。基于微穿孔板吸声理论和声电等效电路原理,建立了两腔分割的L型分割背腔的微穿孔板吸声结构的声电等效电路模型。数值和实验结果表明:L型分割背腔的微穿孔板吸声结构能很好的改善单层微穿孔板结构低频吸声性能,并且明显拓宽了单层微穿孔板结构的吸声带宽。将此结构推广到N腔分割,实验结果和数值结果拟合的较好。

采用新型背腔的对数周期缝隙天线

针对超宽带雷达探测系统,提出了一款具有定向辐射性能的背腔式对数周期缝隙天线.该天线由一种具有超宽带匹配特性的渐变共面波导馈电.通过在缝隙天线背面设置谐振腔,使缝隙天线具有定向的辐射方向图.根据矩形谐振腔的特点,设计了一种新型结构的谐振腔,使得天线的驻波比(Voltage Standing Wave Ratio,VSWR)小于2.5.仿真与实测结果表明:天线在整个频带(0.9~5GHz)内具有稳定的定向辐射方向图,新型谐振腔和吸波材料的使用使天线最低工作频率可到0.9GHz,可使天线在整个频带内得到较高的天线增益.设计的天线适于应用在导航、探测以及超宽带(Ultra-wide Band,UWB)雷达等领域.

探地雷达超宽带背腔蝶形天线设计与实现

设计实现了一种中心频率为400 MHz的吸波材料填充式背腔蝶形天线,并将此天线应用于超宽带探地雷达系统,组装完成了一套400 MHz无线控制探地雷达系统样机。背腔式设计的探地雷达收发天线可以克服传统蝶形天线在H面全向辐射所带来的缺点,从而提高雷达系统的信噪比及收发天线之间的隔离度。对背腔蝶形天线的设计进行了规律性研究,总结了吸波材料填充式背腔蝶形天线系统在工程化实现时的设计经验。实际路测数据验证了所设计背腔天线在此套探地雷达系统中性能表现稳定良好。

应用于Wi-Fi频段的背腔式缝隙天线设计

采用波导反射模型分析了背腔深度对缝隙天线辐射特性的影响,通过仿真计算,确定了当背腔深度等于四分之一波导波长时,金属背腔会使缝隙天线的输入电阻加倍,但对输入电抗产生影响较小,根据以上仿真结果,提出了一种有效的背腔式缝隙天线的输入阻抗电路模型,分析了馈电位置和缝隙长度对天线谐振点的影响,为缝隙天线的多频点设计提供了理论依据.结合仿真工具,设计了两类工作于Wi-Fi频段的背腔式缝隙天线:第一类天线工作于室外2.4GHz频段;第二类天线可以同时工作于2.4GHz和5.2GHz频段.最后,对天线的S_11系数进行了实测,实测与仿真结果基本一致.

背腔双负微带天线的仿真与实验研究

研究了以双负材料为衬底的背腔微带天线的设计方法与电磁特性。采用S参数法提取双负材料异质填充结构的本构电磁参数,基于腔模理论与HFSS仿真相结合的方法设计了背腔双负微带天线,并进行了加工制作和测试。给出了双负材料电磁特性参数的提取结果、背腔双负微带天线的辐射方向图、端口S参数的计算机仿真与实测结果,以及背腔双负微带天线的单站RCS仿真曲线。结果表明:背腔双负微带天线较背腔普通微带天线具有更好的带宽特性和散射特性。

一种宽频带背腔式四臂螺旋模微带天线

设计了一种工作于模式0、垂直极化、宽频带背腔式四臂螺旋模微带天线。调整天线反射腔的深度和直径,能够获得良好的阻抗特性和辐射特性。实测的天线电压驻波比低于2.6,工作带宽大于76.9%,天线方向图对称性较好,与仿真结果较为吻合。

单轴各向异性背腔式微带贴片天线的表面缝隙场分布及交叉极化方向图分析

为了研究单轴介质基片的各向异性性质对微带贴片天线辐射特性的影响 ,采用矢量有限元 边界积分法 (Edge BasedFEM BI)对填充单轴各向异性介质的背腔式微带贴片天线表面缝隙部分的切向电场分布及交叉极化方向图进行了计算及分析。计算结果表明仅当单轴介质的光轴沿贴片的法向方向 (z轴 )时 ,填充不同的单轴介质才会影响微带天线的场分布及最大交叉极化电平值 ,而当光轴沿x轴、y轴时 。

背腔式微带天线电磁散射分析的FEM/POPTD方法

将一种新的混合方法—FEM /PO PTD方法 ,应用于分析计算背腔式微带天线的电磁散射特性。通过无穷大接地导体平面上矩形背腔式微带天线的RCS计算 ,验证了该方法的正确性。在此基础上 ,计算了两组有限尺寸金属载体上背腔式微带天线的RCS曲线。理论分析与计算结果表明 ,该混合方法具有计算机内存需求少、计算时间短等优点。

室外2.4GHz背腔式缝隙天线的设计

为了解决单极子天线不适合室外使用的问题,设计了一种适合无线终端使用的2.4GHz背腔式缝隙天线.借助数值模型结合具体设计,计算出了背腔深度的理论值,创新性的使用波导内电波传播模型分析了天线背腔深度对天线辐射的影响;利用基于有限元法的HFSS对影响天线性能的缝隙长度、背腔深度和馈电位置等参数进行了参数扫描,确定了天线的设计参数;根据仿真结果做出了实物,并进行了测试,实测与仿真结果吻合.实测结果表明：该天线在频段2.35~2.53GHz内,S11系数小于-10dB.相比普通单极子天线,设计的背腔式缝隙天线阻抗匹配性能更好,更适宜于室外环境.

基于改进CNN的铝轮毂背腔字符识别

铝轮毂背腔字符分辨率较低、背景噪声较大,对其进行识别时不易提取几何特征和纹理特征。为此,提出一种基于改进卷积神经网络(CNN)的字符识别方法。在原始CNN的基础上引入改进的inception结构对网络构架进行优化,以提升计算资源的利用率,并在保持网络计算资源不变的前提下增加网络的宽度和深度,降低字符识别时间。实验结果表明,该方法训练准确率达99%以上,识别准确率达98.5%,识别效果优于支持向量机、BP神经网络等方法。

背腔式微带贴片天线的近场分布和交叉极化方向图的数值计算

采用矢量有限元———边界积分混合方法针对带有背腔结构的微带贴片天线进行了数值计算。首先计算了E面、H面方向图 ,用于验证该混合方法的正确性 ;接着计算了在第一谐振频点f1=1.96 72 4G、第二谐振频点f2 =2 .85G处天线表面缝隙处的电场分布 ,同时讨论了天线的交叉极化方向图在两个谐振点的变化 ;最后分别针对在失谐状态下、电介质的不同损耗正切角、加有探针负载等情况 ,计算了相应的交叉极化方向图 。

具有稳定方向图的双波束背腔缝隙天线设计

提出一种具有稳定辐射方向图的宽带双波束基片集成波导背腔缝隙天线。天线由4个子腔组成,椭圆形缝隙刻在上表面,同轴探头放在中心,对4个子腔体馈电。由于结构的对称性,实现了4个相对于边射方向完全镜像对称的波束。随着频率的变化,最大辐射方向的变化仅为2°,显示出良好的稳定性。测量结果表明,该天线实现了16.6%(14.9~17.6 GHz)的阻抗带宽,最大增益为7.6 dBi,在工作频带中的增益波动小于0.7 dB。

一种板线馈电背腔式振子馈源的设计

背腔式振子馈源体积小、结构简单、调节灵活、电气性能好等优点,并且采用板线的形式进行馈电后,可以实现良好的宽带匹配性能。这种馈源由辐射振子、反射腔及其馈电部分组成,馈电部分采用板线形式并且具有便于调节的短路片。实测结果表明,这种馈源具有较宽的匹配和方向图带宽。该馈源尤其适用于L波段或S波段等频率较低的频段,用作前馈反射面天线的馈源。