基于HFSS的NFC天线研究与设计

针对NFC(near field communication)天线的交互效率不高,导致传输信号不稳定的问题,可以分析天线的参数与电路的结构,使天线性能达到最优。利用Ansoft HFSS(high frequency structure simulator)进行环形天线的建模与分析,讨论了天线的结构参数对天线性能的影响,分析了RLC电路对天线电感的影响,设计了串联匹配电路。对天线的带宽进行了优化,并对设计的耦合天线传输距离进行仿真,确定最佳耦合距离,提高天线的品质因数。结果表明:天线的回波损耗降低至-27.25 dB,最佳耦合距离为20 mm。

基于HFSS的圆极化电磁波虚拟仿真教学案例设计

为提升教学效果,解决学生理解电磁场与电磁波中抽象的圆极化概念带来的教学问题,采用高频结构仿真器模拟圆极化电磁波产生,设计圆极化天线虚拟仿真实验教学案例。在虚拟仿真实验教学中,采用图形和数据解释圆极化波产生过程,学生可理解圆极化天线和分析圆极化波的特性,透彻理解圆极化波的产生和圆极化天线的设计。通过可视化的圆极化波虚拟案例教学,不仅能够帮助学生理解抽象的圆极化概念问题,还能激发学生学习电磁场与电磁波的兴趣。

基于HFSS的电连接器信号完整性仿真分析

针对高速传输电连接器存在特征阻抗偏小且不连续的问题,基于信号完整性理论提出了采用集总端口并设计测试夹具的优化方案,通过三维电磁仿真软件HFSS建立电连接器3D模型,设置终端驱动求解类型,给定材料属性,分配激励及边界条件,设置求解频率和扫频模式进行信号完整性仿真,分析其TDR特征阻抗、插入损耗、回波损耗、近端串扰、远端串扰等信号完整性参数。结果表明:电连接器在10 MHz~5 GHz频率范围内设置集总端口激励、设计仿真夹具的方式下,插入损耗为-12~-6 dB,回波损耗为-1.3~0 dB、近端串扰为-40 dB以下、远端串扰为-45 dB以下,符合HJ30J的标准要求;与波端口激励、无设计夹具仿真进行参数对比,串扰降低10 dB,TDR特征阻抗提升10Ω,性能参数得到提升。

基于HFSS的高速信号阻抗特性设计研究

高速信号上升的时间随着信号频率的提高而不断缩短,且高速信号的信号完整性问题也日益严重。当片上互联线变得越来越长,反射带来的影响也逐渐显现,而阻抗特性对于信号质量的影响也愈发明显。通过应用Ansys的HFSS(high frequency structure simulator)工具提取S参数,重点考虑影响高速信号质量的情形下,分析阻抗突变下信号传输线的差损、回损曲线,结果表明只有在要求的阻抗特征的情况下,高速仿真的差损、回损曲线的效果最好。

Ansoft HFSS仿真分析半波对称振子天线波长缩短效应

利用电磁仿真软件Ansoft HFSS,在5G信号n79波段内,取中心频率分别为4.2,4.4,4.6,4.7,4.8和5.0GHz进行仿真分析,得出这些频率的信号在实际天线中波长分别为64.04,61.22,59,96,58.7, 56.22,67.04 mm。表明,在实际天线中这些信号对应的波长与自由空间波长波长相比缩短率为6.1%。将此结果应用到信号频率分别为5和28GHz的天线仿真设计中,可计算出该频率信号在天线中的实际工作波长分别为117.4和10.06 mm。仿真结果表明,所得天线的谐振频率与预期吻合;天线的回波损耗,相对带宽,输出阻抗和方向增益皆满足移动基站通信天线的要求。

基于HFSS的NFC天线设计与仿真

近场通信(NFC)技术近年来被广泛用于人体生理信号感知测量系统,但是天线结构的不良设计,将会带来回波损耗偏高、带宽不足等问题,进而影响可穿戴设备的用户体验。针对这一问题,文章采用Ansoft HFSS软件对天线进行建模、仿真、分析,借助Smith V2.0工具,设计天线线圈串联匹配电路,使得天线在13.56 MHz时回波损耗降低到-31.58 dB,-10 dB以下的带宽为0.85 MHz,天线的电压驻波比为1.05,有效降低了天线的回波损耗,增加了有效带宽。

基于ADS和HFSS的矿井UWB射频前端电磁联合仿真方法

射频前端是矿井超宽带(UWB)定位系统的重要组成部分,其电磁性能影响定位精度。目前UWB定位系统射频前端设计一般针对单独器件或芯片使用ADS或HFSS进行仿真设计,随着射频前端设计的频段越来越高,分立元件、传输线等三维结构之间引起的寄生效应对射频前端电路性能的影响越来越大,需要研究板级射频前端电磁联合仿真方法。针对上述问题,提出了一种基于ADS和HFSS的矿井UWB射频前端电磁联合仿真方法。首先,采用HFSS软件对无源器件进行建模,并用HFSS软件直接进行仿真得到对应的snp文件。然后,使用ADS软件建立有源器件原理图,将参数读取控件和原理图连接,并将snp文件导入控件中。最后,在ADS中对原理图进行仿真,ADS和HFSS之间通过S参数作为媒介来进行联合操作,实现UWB射频前端电磁特性的联合仿真。综合运用ADS和HFSS对UWB射频前端有源器件、无源器件及整体板级电路进行联合仿真,并根据仿真原理制作测试样品,实验结果表明,联合仿真结果与样品实测结果匹配,可用于UWB射频前端设计和电磁性能综合测试。将以电磁联合仿真方法设计的射频前端制作成PCB样品并用于UWB定位系统进行定位极限距离测试,测试结果表明,以电磁联合仿真方法设计的射频前端完全可以满足实际产品性能需求,在设计阶段对实际产品效果预测准确,提高了设计效率,降低了设计成本。

基于HFSS仿真软件的天线实验课程研究

针对目前高校在天线实验教学中实践环节开设不充分的问题,通过基于HFSS电磁仿真软件的对称振子天线和喇叭天线的仿真设计实例,提出采用HFSS仿真软件代替天线实物教学的实验课程改革,通过仿真得到天线的回波损耗、电压驻波比、输入阻抗及方向图,达到了节省设备资源、提高教学效果、调动学生兴趣的目的。该教学方法的实际教学效果表明,引入仿真实验对学生实践能力的提升起到了良好作用。

基于准对称性的超宽带八端口和差器设计

和差器在雷达领域具有广泛的应用。文中首先对八端口和差器的工作原理进行了介绍,同时提出了端口准对称性的新概念,并进行了理论分析和论证。在端口准对称性的基础上提出一种超宽带八端口和差器的整体设计方案,使多个设计参数简化为一个设计参数,极大地简化了八端口和差器的设计。实际加工了一款基于双面平行带线的超宽带八端口和差器,中心频率为3 GHz,工作频率为1.5 GHz~4.5 GHz(-10 dB以下),相对带宽为100%,相位误差在±4°以内。测试结果与仿真结果和理论分析结果相符,验证了所提理论的正确性。

基于卷积神经网络的微带滤波器的参数预测

提出了一种基于卷积神经网络的微带带通滤波器的参数预测方法,针对一个三频带带通滤波器进行预测。首先利用HFSS电磁仿真软件训练数据得到S参数的数据集作为真实值数据集,将微带滤波器的S参数作为输入,物理结构参数作为输出,通过卷积神经网络进行训练,最后将目标S参数作为输入进行参数预测。相比于简单的全连接神经网络,卷积神经网络不仅能够大幅度地减少网络参数,还有效避免了过拟合情况的出现,解决了全连接神经网络耗时长的问题,并且由于卷积神经网络对于结构参数的预测是直接的,即使对于初学者也可以节省大量设计时间。仿真结果表明,目标S参数与卷积神经网络预测后得到的S参数拟合程度很高,证明了该方法对微带滤波器物理结构参数的预测有较高的准确率。

基于压缩感知结合HFSS软件求解目标单站RCS问题

针对传统数值算法处理多角度入射目标电磁散射问题计算量大的劣势,根据压缩感知理论设计了一种含有丰富入射角度信息的激励源,结合Ansys HFSS商业软件的建模功能,形成一种快速处理目标单站RCS分析方法,通过对理想导电立方体和微带阵列天线等算例的分析,验证了新算法与传统方法相比具有计算效率高、处理复杂目标能力强等优点。

基于HFSS线天线辐射特性的仿真研究

介绍了线天线设计中所关心的参量,使用Ansoft HFSS,以对称阵子为例对线天线进行了仿真,得到了方向图等有效结果,证实了基于矩量法编程仿真结果的正确性,为下一步预测船舶通信系统(天线间)EMC提供了思路。

基于HFSS技术喇叭天线的仿真设计

利用三维电磁仿真软件HFSS设计了一种小口径角锥喇叭天线,适合于小功率微波检测系统中使用。文中对天线的主要设计参数进行了说明,并利用HFSS实现了天线的S参数、方向性、驻波比和3D远场辐射图的仿真。通过理论分析和实际的实验验证,得出天线的工作效率可达到96.88%,且该天线结构简单、辐射方向性好,对小功率微波信号接收天线的设计有很好的借鉴作用。

利用HFSS软件仿真设计微波炉

采用了HFSS仿真软件设计平板微波炉。根据仿真确定的微波炉腔体结构已经在试产中。为了证明仿真手段的真实可信,在冷测状态下,把空载和负载时的仿真结果的反射系数S11与安捷伦公司的网络分析仪极化图进行了对比。结果显示在空载状态下二者稍微有点差别,主要体现在相位出现了一定角度的偏移,但是大小、形状都很相似..负载状态下大小、位置都很相像,证明这个结果是可以接受的。在热测状态下。使用了远红外摄像仪与仿真得到的玻璃板上的电场分布进行了比较,结果显示除了在一点细节上稍有差别之外,二者具有较好的一致性。

激光引信信号处理器屏蔽与互相关组合滤波技术

针对激光引信内部高压源的干扰以及激光引信定距目标回波信号信噪比低的问题,基于激光引信信号处理器研究了屏蔽壳体与互相关滤波技术结合抗干扰方法。该方法首先对带孔的屏蔽壳体与互相关滤波算法进行设计,通过其所受到的电磁干扰可以近似模拟干扰平面波,使用不同孔、材料的屏蔽壳体与互相关组合抗干扰。使用HFSS与ModelSim仿真得到滤波结果,双孔铜制屏蔽壳体与互相关结合滤波提升信噪比约为33 dB,双孔屏蔽壳体与互相关单独滤波提升信噪比分别为23.4 dB和8.9 dB且大于其他组合。结果表明,双孔铜制屏蔽与数字滤波结合的方法可以提升激光引信信号处理器的抗干扰能力。

基于HFSS对目标RCS的仿真研究

雷达散射截面积(radar cross section,RCS)是末制导雷达半实物仿真试验中的重要参数,而敌方目标的RCS数据难以通过外场测量手段获取。利用电磁仿真软件仿真计算成为获取雷达目标电磁散射特性的有效途径。利用HFSS仿真计算了金属球的RCS,仿真结果与理论值很好的匹配,得到HFSS仿真计算目标RCS具有很好的精度。HFSS仿真计算5m2标准体的RCS与暗室实测的结果仅差0.68dB,进一步验证了HFSS仿真计算目标RCS的可靠性和有效性,研究成果可为精确仿真雷达回波提供依据。

雷达收发开关的工程化教学实践

收发开关是雷达装备不可缺少的部分,是“微波技术”课程教学的重点,为达到“概念清、原理通、应用明”的教学效果,构建了基于HFSS电磁仿真平台的雷达收发开关工程化教学实践模式,即从原理分析、建模仿真、加工测试三个方面对雷达收发开关进行讲解,它们相互补充,相互印证,这种教学模式不仅加深了学员对雷达收发开关的理解,提高了学员的工程实践能力,同时还激发了学员对“微波技术”的学习兴趣,使其深刻体会到所学必有所用的课程特点。

高性能微型RFID阅读器天线的设计与优化

为提高射频识别系统的应用范围和传输性能,设计了工作频率在13.56 MHz微型标签天线,该天线采用电感耦合方式进行信息传输,利用三维高频电磁仿真软件(High Frequency Structure Simulator,HFSS)设计出了微型射频识别天线的模型并进行了优化仿真,通过参数化扫描方式对天线的结构、介质板厚度、线间距以及线圈的匝数进行了可视化分析和比较,在模型的基础上完成了天线阻抗匹配。仿真结果表明,设计的微型天线在工作频率13.56 MHz时具有良好的辐射性能,其回波损耗值(S11)达到-58.18 dB,且天线的耦合性能优异,理论传输距离可达30 cm以上。对微型RFID阅读器天线的测试结果表明,该天线工作在13 MHz~15 MHz频段上时明显优于同环境、同类型的其他设计方案,实测回波损耗最小值达到-37 dB。其中在工作频率13.56 MHz时的回波损耗约为-27 dB。设计的微型标签天线在物流运输、图书管理以及可穿戴设备等方面具有广阔的应用前景。

微波烧结腔内电场的HFSS仿真与实测分析

采用基于有限元法的HFSS电磁仿真软件,对TE103单模微波烧结腔模型进行仿真,模拟了BJ-22型腔体的场分布云图,通过精确的图形显示和色彩对比来表征微波电场在烧结腔内的分布。实测了TE103单模微波烧结腔内的微波电场分布情况。研究表明:HFSS电磁仿真软件可以对单模微波烧结腔内的微波电场分布进行仿真,所得结果与实测结果吻合。

一种近似芯片级尺寸的小型化微带点频滤波器

射频滤波器作为具备信号筛选功能的射频器件,对现代通信系统而言具有举足轻重的地位。随着通信技术的不断更新迭代,要求射频滤波器具有小型化以及低成本的特点。目前,利用半导体工艺可制作尺寸极小且性能佳的芯片级滤波器,但研发成本普遍过高。文中使用薄膜工艺,通过对滤波器的结构、材料、性能指标进行综合考量,设计了一款适用于点频源、跳频源模块中使用的微带点频滤波器。通过仿真软件HFSS进行建模仿真并对加工工艺进行误差分析,成功得到了一款通带在12 GHz±15 MHz的微带点频滤波器,其尺寸为2.5 mm×3.5 mm×0.127 mm。测试结果表明,性能曲线达到设计指标,成功验证了设计的可行性。