电磁仿真软件HFSS在天线设计中的应用

文章以微带天线的设计为例,介绍了计算机模拟仿真技术在工业设计领域的应用。通过应用先进的EDA软件HFSS进行天线结构建模、模拟电磁仿真、分析优化等操作,实现了天线工业设计的智能化,缩短了从设计到实现的时间。     

GPS接收机抗干扰自适应阵性能仿真研究

自适应天线技术是提高GPS接收机抗干扰能力的一种重要措施。为了指导自适应天线系统的优化工程设计,以及把握系统的特性和设计中的关键要素,按照工程设计中自适应算法的实际实现方式对自适应天线系统进行了数值仿真研究。采用自适应算法进行仿真,验证了算法实现方案的可行性,并检验了系统的抗干扰效果。在不同的干扰条件下,通过仿真计算得到了直线阵和平面圆阵的稳态权值,进而得出阵列的稳态方向图。比较了直线阵和圆阵的特点,并给出了实际应用中设计天线阵列的一般方法。     

FEKO在天线设计中的应用

一、引言 天线设计是根据无线电系统提出的要求设计满足性能指标的天线,其典型的设计过程一般分为选型阶段、详细设计阶段、测试阶段、定型阶段和生产阶段5个过程.由于电磁场仿真软件不仅可以代替试验来获得天线性能指标,节省大量的人力、物力和财力,而且可以大大缩短产品研发时间,从而在天线设计中得到了广泛的应用.电磁场仿真软件主要应用在选型论证阶段与方案设计阶段:在选型阶段可以利用仿真软件对意向型号进行初步分析论证,从而保证选择可行的方案;在详细设计阶段可以利用仿真软件,一方面可以分析不同方案的天线电性能指标,另一方面可以针对特定目标对感兴趣的参数进行优化设计,从而提高产品的性能,缩短设计时间.     

低旁瓣反射面天线设计

反射面天线设计在追求高增益的同时,往往也要求天线具有较低的旁瓣水平,以防止对其他系统产生干扰。通过分析不同天线形式反射面天线旁瓣的影响因素,研究了低旁瓣反射面天线设计时参数选取原则和方法,总结了低旁瓣反射面天线的设计方法。给出了一个实际工程应用的超低旁瓣双偏置反射面天线的设计实例和性能仿真计算,天线仿真的口径效率优于59%,旁瓣优于-40dB,验证了分析与设计方法的正确性,该方法可用于指导低旁瓣反射面天线的工程设计。     

双频微带天线设计

基于微带贴片天线在无线引信中的应用,根据微带天线原理,通过HFSS天线仿真软件,设计了中心频率为6.14GHz和7.2GHz的同轴馈电圆形微带天线。仿真结果表明:该天线谐振频率、回波损耗等性能参数符合设计要求。     

一种基于分形结构的超宽带天线研究

基于微带天线和分形天线的基本理论,采用正方形和圆形交替的方法设计了用于超宽带（UWB）通信的分形天线。利用电磁仿真软件CST软件对所设计的天线进行仿真、优化,并分析了影响天线阻抗特性和辐射特性的关键参数。从仿真实验结果可以看出,所设计的天线有较好的全向辐射特性和宽的阻抗带宽,能够满足超宽带通信需求。     

一种频率可重构圆极化微带天线的设计

提出了一种新型频率可重构圆极化微带贴片天线的设计。采用一种方环形贴片结构,在贴片对称缝隙中添加4个RF MEMS开关,通过调节开关的通断来实现对天线频率的可重构。同时天线采用4馈点馈电来实现右旋圆极化波,并利用仿真软件HFSS 13.0对天线特性进行了仿真验证。仿真结果表明,在开关断开时,天线可接收GPS L1、GLONASS L1和BDS B1信号,在开关闭合时,天线可接收BDS B3信号,且天线的回波损耗和轴比都能满足要求。     

一种频率可重构天线的设计

研究了一种基于对称结构的新型频率可重构微带贴片天线。通过在贴片上对称开槽加载PIN开关二极管,实现了良好的频率可重构特性。利用仿真软件HFSS13.0对天线进行仿真验证,仿真结果表明,天线可以很好地工作在DSC-1800、PCS-1900、UMTS 3个频段,且方向图几乎保持不变。此类的可重构天线非常适合于无线通信领域的应用。     

基于北斗的警犬天线设计及优化

为了有效完成铁路沿线的安全监测,基于北斗警犬状态远程监测系统应运而生,目前存在着监测系统中天线受环境影响大、接收性能差等问题,针对上述问题设计了一种平面微带天线。本文以单支节调配器为主线,以应用角度出发,分别对其平面及馈线弯折等情况进行了仿真分析,克服铁路特殊环境北斗天线安装困难、频带窄易受干扰等缺点。采用ANSOFT HFSS软件进行天线性能仿真,仿真结果表明,设计的北斗天线有效中心频率为1571MHz,电压驻波比小于1.5,符合警犬状态远程监测的实际应用要求。     

基于工程化参数优化的遥测伺服系统仿真分析

针对试凑法研制的XX设备的天线伺服系统无法得到最优化的PID参数情况,研究该设备伺服系统的PID参数优化。首先从设备原始资料及说明书着手,分析设备的组成原理、各元器件的性能以及天线伺服系统指定角度跟踪的机理,其次查阅相关资料,分析该系统关键部件的传递函数模型从而建模整套天线伺服系统,从系统的三环结构依次按照工程化设计的原则对天线伺服系统的参数进行理论优化,最后,采用Matlab/Simulink软件对优化后的整套伺服系统进行仿真分析。仿真分析结果表明采用工程设计优化后参数其总体天线伺服系统的阶跃动态响应性能相比于当前天线的伺服系统性能更佳。该方法从理论上对天线伺服系统的控制性能优化提出了一定的指导作用,对设备到的优化和性能提升提供了一定的实用价值。     

柱形等离子体天线系统设计

基于表面波在等离子体中的传播性质,给出了柱形等离子体天线耦舍腔体的结构设计.应用高频仿真软件研究了等离子体天线开启后激励频率在耦合腔体中电磁场分布以及腔体双端口在HF/VHF频段的S参数特性,根据仿真结果实现了柱形等离子体天线的系统设计.     

基于FDTD的机载短波天线辐射特性分析

机载天线辐射特性的研究对于机载天线的设计与布局具有重要的意义。机载天线在机身的影响下会改变其原有辐射特性,针对上述问题采用时域有限差分法(FDTD)对机载短波天线的辐射特性进行了分析,并应用FDTD对某型号机载短波天线进行了仿真:使用软件建立整机模型,应用自适应网格对其进行了剖分,设置了PML吸收边界,添加激励并计算得出增益方向图,最后将仿真结果与实测结果进行了比较,二者在天线工作频带内吻合,验证了FDTD对机载天线辐射特性进行分析的有效性与实用性。     

一种叠双菱形天线的改进设计

在对菱形天线结构和工作原理进行分析的基础上,为缩小天线尺寸结构,提高天线的方向和增益特性,设计了一种以2.4 GHz为中心工作频率的带反射板的叠双菱形天线。设计过程中利用VB软件制作了交互式天线计算器,方便天线尺寸参数的计算和优化调整,并使用4NEC软件搭建天线的模型及仿真优化。在天线测试平台上利用PNA3621网络分析仪对制作的天线进行了测试。测量结果表明,在2.35 GHz～2.45 GHz频率范围内,天线方向图较好,与仿真结果较为吻合,天线输入端电压驻波比和回波损耗较为理想。     

多频段圆极化微带天线的设计

设计了一款应用于导航卫星系统的多频段圆极化微带天线。天线采用复合左右手传输线移相器作为馈电网络,展宽阻抗带宽并且实现了良好的右旋圆极化辐射。该天线工作在导航卫星系统GPS、BDS-2和GLONASS工作波段。采用Ansoft HFSS 13.0软件仿真,仿真结果表明该天线能够满足导航卫星信号的要求。该天线具有结构紧凑、频带宽、体积小、易于加工等特点。     

基于无源RFID标签天线转向架表面裂纹检测研究

在高速列车长期、快速行驶中,其转向架金属结构会因疲劳、应力、环境等因素影响,产生金属裂纹。为了在高速列车中的转型架金属表面实现远距离无损检测并判断是否存在裂纹,设计了一种应用在超高频频段的微带贴片型射频识别（Radio Frequency Identification,RFID)抗金属标签,配合RFID芯片,标定RFID阅读器与标签天线的位置和其发射天线的功率,当金属表面存在裂纹时标签天线谐振频率会向低频移动,并产生影响导致RFID系统识别距离的改变,从而实现金属表面裂纹检测。使用高频结构仿真(High Frequency Structure Simulator,HFSS)软件对天线结构进行优化,使其与芯片阻抗匹配,模拟了天线在金属表面存在裂纹的情况。由仿真结果可以分析得出：设计的无线有芯片微带贴片型RFID转向架表面裂纹检测标签能够有效地实现远距离监测金属表面裂纹长度、方向的变化情况。     

双驱动端口的中高频RFID双层天线设计

为了提升天线线圈在空间中产生的磁场强度,提出一种双驱动端口的双层天线方案.首先,从理论出发介绍了设计双层天线时应该考虑的各个参数;其次,改变双层天线的参数,通过三维电磁仿真软件Ansoft HFSS进行建模仿真,探究两线圈的匝数、间距、半径以及相对位置对双层天线的影响;最后,对仿真结果进行分析,找出了最优的双层天线设计方案,对实际设计的中高频RFID读写器天线具有一定的参考价值.     

YZ18J压路机震动偏心块分析

在工程设计中,需要对设计的机构进行运动和动力分析,从而预知所设计的传动机构是否满足要求,保证设计的可靠性.UG软件是一个集计算机辅助设计、制造和工程分析于一体的三维参数化软件,其机构应用模块提供了强大的静态、运动、动力分析计算以及动态仿真功能.     

SAW温度传感器测温系统中的天线设计

为实现对电力设备接点的测温,设计了基于声表面波的无源无线温度传感器的测温方案,具体研究其天线设计以及天线和传感器的匹配方法。方案中读写器天线采用平面倒F天线,传感器天线采用法向模螺旋天线。通过仿真分析和优化设计使得两款天线的谐振频率均为915 MHz,驻波比均小于1.5,达到了系统要求。通过改变馈点位置实现了平面倒F天线的匹配,法向模螺旋天线的匹配采用了Smith v2.0软件,最终两款天线的阻抗均为50Ω。     

阵列天线方向图仿真系统设计与研究

针对阵列天线的布阵问题,设计了一种阵列天线仿真系统,实现了阵列天线设计的可视化操作.通过设置阵元数、波长、阵元间距等天线相关参数,系统能够实现直线、平面、圆形和圆柱四类阵列天线的仿真分析.针对四类阵列天线稀疏布阵问题,系统采用遗传算法,对稀疏阵列天线的方向图特性进行研究.通过系统的仿真,用户可以直观地观察阵列天线方向图...     

宽频带高增益RFID微带天线阵设计

设计了一种宽频带高增益微带天线单元并组成了4元阵列。通过在普通矩形微带贴片加载2个对称切角、改变贴片表面电流分布实现天线单元的双频工作,调节切角尺寸使两个频点相互靠近融合,展宽频带。在此基础上确定合适的阵元间距,采用等副同向并联馈电,馈电网络由T型结功分器组成,并使用同轴探针馈电方式,实现天线阵列的设计。通过高频电磁结构仿真软件HFSS对天线进行仿真和优化,结果表明阵列天线性能良好。