基于高频结构仿真器的微波天线设计及其比吸收率的数值仿真研究

目的:设计一种工作在2.45 GHz频率的新型喇叭天线辐射器。方法:基于喇叭天线理论,设计辐射器参数,运用高频结构仿真器仿真软件建立圆锥喇叭天线模型,模拟计算人体头部组织的电磁场分布及单位质量电磁能量吸收率。结果:设计的喇叭天线辐射器在中心频率2.45 GHz下,天线输入端电压驻波比基本小于1.5,回波损耗小于-13 d B,人体头部组织在电磁辐射下的比吸收率最大限值为1.7 W/kg,满足设计的技术指标。结论:该辐射器有较好的方向特性,输出的微波能量满足体外理疗的要求。

基于S波段弹载遥测系统的微带天线

随着信息技术快速发展,在炮弹落地测试仪器不好回收的情况下,研发了弹载遥测系统,针对遥测系统对天线的特殊要求,采用了理论分析、软件仿真、模拟实验相结合的方法,设计了S波段微带贴片天线,通过HFSS13软件进行仿真,并对仿真结果进行分析,进一步实现了对所设计天线的优化,确保天线方案可行,通过弹载姿态测试仪与天线联调模拟实验,验证了本设计可以应用于实际测试中,可以很好的完成数据的无线传输,实现对测试装置的监控。

混沌思维进化算法在八木天线优化设计的应用

混沌思维进化算法将混沌搜索和思维进化算法相结合,有效地解决了思维进化算法中初始种群产生的盲目随机性和冗余性以及现有搜索方式易陷入局部最优的问题。该算法与标准思维进化算法相比,能有效地避免局部收敛,具有更快的收敛速度。把混沌思维进化算法应用到八木天线的优化设计中。通过在HFSS和MATLAB中的建模和优化设计,得出具有优良性能的天线结构,也验证了混沌思维进化算法在天线工程领域具有较高的应用价值。

Ku波段的新型分形小型化天线

天线的小型化对于微波封装系统集成度的提高,性能的改善,成本的降低有着重要作用。将分形结构引入传统折叠槽天线,通过加载自相似的分形结构使天线的面积缩小,进一步利用高阻衬底取代了背部镂空结构使得天线面积缩小为原先镂空衬底下的22%,不仅提高了天线的性能,而且增强了结构可靠性。天线工作在Ku波段,使用ANSYS HFSS进行建模和仿真。最后通过MEMS加工平台做出了二阶分形结构的样品,给出了详细的工艺流程,并就关键步骤进行介绍,最后给出了仿真结果与测试结果的对比。

地网对VHF天线性能影响的分析研究

基于VHF频段射电天文干涉阵列的天线,研究地网以及不同环境对天线辐射特性包括增益、方向图、谐振点等参数的影响。结果表明,无地网条件下,天线在干燥土壤和沙地的增益分别是3.06 dB和1.44 dB,且存在明显的旁瓣和后瓣;天线在潮湿土壤和沙地的增益分别是4.33 dB和4.25 dB。增加地网后,天线在干燥土壤和沙地的增益分别是4.87 dB和4.97 dB,潮湿土壤和沙地分别是4.39 dB和4.40 dB,方向图不存在明显的后瓣和旁瓣,谐振点稳定在27.0 MHz和69.5 MHz处,且在此之间的频段上,驻波比均满足银河噪声限制条件。由此可以得出结论:在干燥土壤和沙地上铺设地网时,VHF天线性能最好,噪声最低,这对大规模的VHF天线阵列的基础构建环境选择至关重要。

超宽带Vivaldi天线的设计及分析

针对机载、弹载等平台的空间有限,设计了一种双指数渐变结构的超宽带Vivaldi天线。天线由微带渐变线馈电,通过矩形共面带线阻抗变换器将小型的超宽带巴伦与天线集成,从而获得2~18GHz的带宽。仿真结果表明:在2~18GHz的工作频段内,天线的回波损耗小于-10dB,天线增益最高可达到10.5dB以上,实测结果与仿真结果基本吻合。将所设计的Vivaldi天线放置于一金属腔体内,对金属腔体对天线性能的影响进行了研究与分析。仿真结果表明:将天线单元放置于金属腔体后,辐射方向相对于原来的辐射方向发生了一定程度的偏转,但随着频率增高,偏转角度逐渐减小。

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°。

非均匀间距的低副瓣宽带微带阵列天线设计

为降低天线副瓣电平(SLL)和展宽带宽,设计了一款谐振频率为14.25 GHz的16阵元非均匀间距的耦合馈电微带阵列天线。天线采用多层设计,通过在接地板开矩形槽进行耦合馈电,并引入空气层,降低天线Q值,增大带宽。区别于均匀间距阵列天线的激励幅值加权,从阵元间距角度入手,利用差分进化算法降低副瓣电平,构建非均匀间距并联线阵天线。用槽面辐射的能量近似代替阵元接收的能量,观察阵元功率分配情况,并建立馈电网络所有馈线段的数学关系,保证非均匀间距条件下所有阵元为等幅同相激励。测试结果显示,天线在14~14.5 GHz范围内电压驻波比小于2,满足了卫星动中通的带宽要求;工作带宽内增益大于16 dB,副瓣电平低于-16 dB,性能优于均匀间距阵列天线。

基于TRIZ创新方法的微带天线阵列设计

发明问题解决的理论(teoriya resheniya izobreatatelskikh zadatch,TRIZ)作为一种理论工具和创新的现代技术,是一种科学创新方法,它提供了一套完整的创新工具,从不同角度分析问题并寻找的解决方案。本论文将TRIZ创新方法和天线设计相结合,通过运用TRIZ中最佳理想解定义和系统功能分析两种方法,导出天线设计中关键的需要优化参量;以此作为设计的出发点,基于高频天线结构仿真(high frequence structure simulator,HFSS)平台设计出一款工作于5.8 GHz的嵌入式微带单元天线阵列,经过仿真、实物制作、测试和优化,回波损耗(S11)达到-15 dB以下,并且具有较好的方向性及较窄的带宽。本论文为TRIZ运用于专业实践设计提供了一定的方法参考。

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。

一种新式小型多频段终端天线

在对终端天线进行研究的基础上,设计了一种新颖的小型单馈电点平面倒F天线。该天线可工作在GPS(1575.42MHz)、DCS(1710～1880MHz)、PCS(1850～1990MHz)、UMTS(1920～2170MHz)以及WLAN(2400～2480MHz)等五个主要的无线通信频段。根据仿真设计结果加工了实物模型,进行了天线性能测量,并对天线安装在载体上的实际性能进行了测量,给出了测试方向图。实验结果表明,该天线完全适用于多频段无线通信系统。