超低频天线最优波束成形设计研究

针对现有超低频天线发射端单一化缺陷和通信距离受限瓶颈,为实现超低频电磁发信系统的小型化和远距离传输,该文对旋转式永磁体机械天线的超低频电磁发信技术进行了理论创新和工程实践。探究多输入单输出(MISO)场景下超低频多机械天线电磁辐射理论,建立了基于三相感应电机的多机械天线阵列的空间磁场分布模型。仿真结果表明：利用三相感应电机组成的2元机械天线阵列可使磁感应强度在近场提高3 dB。该文还提出了多天线超低频近场最优波束成型技术。仿真结果表明：当天线之间的初始相位相等时径向接收磁场分量场强最大。设计高精度同步技术并搭建原理样机进行测试,实验结果表明：发送端采用2元天线组阵,信号功率提高6 dBm,传输距离可达50 m。     

基于有限元方法模拟电机旋转磁场

本文采用有限元方法对三相交流电机内部磁场的实际运动情况进行了模拟仿真,仿真结果很好地展示了电机磁场正反转的实现方法、不同极对致电机的磁场分布以及磁场旋转速度与极对数之间的关系.分析结果在教学中的应用可对学生掌握和熟悉电工学课程中三相交流电机内部磁场分布、正反转实现以及磁场旋转速度有一定的帮助.     

基于磁偶极子模型的管道机器人定位技术研究

分析了低频电磁波发射天线的磁场分布,为了便于工程实现将发射天线简化为磁偶极子模型;给出了磁偶极子磁场分布的数值计算结果;结果表明,垂直于发射天线轴线方向的磁感应强度幅值随位置的改变呈双峰变化的规律.提出了一种基于低频电磁波磁场幅值信号双峰变化规律的管道机器人定位方法.实验结果表明,该方法的定位精度为±5 cm,可用于管道机器人管内位置的管外定位.     

基于电驻极体运动的小型化低频发射天线

低频电磁波具有较低的传输损耗,但是传统的谐振式天线往往尺寸较大,工程应用的难度很大。运流电流可以产生时变的辐射电磁场,并且工作频率不再受传统谐振天线的尺寸限制,这为小型化的低频发射天线提供了一种有价值的思路。通过理论计算,研究了振动电驻极体的电磁场和等效模型,通过仿真进行验证,并对基于电驻极体机械运动的小型化的低频天线进行了有益的探索。研究表明,振动的电驻极体可实现类似于微小电流元的辐射特性。     

引信电磁感应系统电磁兼容性设计

电磁兼容性设计在引信中越来越引起重视.对发射中引信与平台快速信息交联的电磁感应系统进行电磁兼容性设计,目的是提高系统的抗干扰性和优化结构.用图解及解析分析法分析20 MHz载波发射线圈的电磁场特性,对单、双组绕线感应磁场进行数值仿真表明,双组绕法电磁场更稳定.建立感应系统发射场和接收系统的Ansys有限元模型,通过仿真...     

一种近场调制型芯片天线特性的研究

近场直接天线调制（NFDAM）技术是新近出现的一种高安全性宽频带调制技术,它改善了传统调制技术中系统结构复杂、通信的安全性差等特点。应用NFDAM 技术所设计的近场调制型芯片天线能够发射一种与方向相关的信号,所辐射的远场信号由于天线近场电磁边界条件的改变而进行调制,本论文通过在主天线附近放置具有开关的反射器的方式实现改变天线辐射特性,开关的闭合和断开的控制改变反射器的反射特性,从而形成不同组合的天线形式。本文设计完成了一个工作在60GHz 的最简化近场调制型芯片天线,利用CST 电磁仿真软件和MATLAB 软件对天线远场的辐射特性进行了仿真和分析,对近场调制型芯片天线的调制作用及通信的安全性进行了验证。     

电小线圈近场分析

天线的近场分析在近场通信(NFC)、电磁兼容(EMC)、阵列天线设计等领域越来越受到关注。准确高效的近场分析方法对于近场的分布控制和引导机制等有着重要的作用。本文针对典型天线磁偶极子(电小线圈)的近场进行了初步的理论研究,主要分析了磁偶极子的近场平均能量密度分布、有功功率和无功功率的关系和分布。并通过磁偶极子的场分量计算平均坡印廷矢量,从而定性分析了线圈"储能"和"辐射能量"的关系,同时根据平均坡印廷矢量给出了电小线圈的近场"储能"中能量流动的物理图像。本文还计算了磁偶极子的平均电场能量密度和平均磁场能量密度,并进一步分析了二者的分布以及比较了二者的大小关系。     

基于旋转永磁体的低频通信技术研究

旋转永磁体天线作为一种新型低频磁天线,克服了传统低频线圈体积大、功耗高、效率低的缺点,主要应用于近场低频磁通信中。该文利用FEKO分析了天线近区磁场随方向的变化规律,探究了近场范围内无限大地面对天线近区磁场分布的影响,结果表明:天线在其径向辐射强度最大,在其轴向辐射强度最小。并且在较近的通信距离范围内,地面对磁场信号的影响较小。分析了转动惯量和磁矩之间的关系,对永磁体结构参数进行了优化,研制了两款样机,并对优化前后的旋转永磁体天线功耗进行测试,实验结果表明:在质量大30 g的情况下,优化后的永磁体天线比优化前的天线平均功耗低5.5 W左右。利用直接天线调制方式磁场的2FSK调制,通过非相干解调恢复码元信息,测试结果表明:复杂电磁环境下,优化后的永磁体天线可以在20 m范围内实现码元速率为3.5 bps的超低频通信。     

自动门用直线感应电机设计与仿真

直线感应电机传动结构在自动门中的应用越来越广泛。本文设计出一种自动门用的直线感应电机,并进行了有限元软件的电磁场仿真和运动仿真,将电磁设计结果与仿真结果进行比较,两者相吻合。从而验证,该直线电机电磁设计具有可行性。     

舰载相控阵天线杂散发射辐射的统计电磁学分析

舰船上的有源相控阵天线各个单元收发组件的杂散发射及其辐射的电磁环境电平是典型的随机量,无法直接 利用适合于确定性问题的计算电磁学方法进行求解。本文建立了舰船环境下相控阵天线的电磁仿真模型,应用电磁场全波分 析结合蒙特卡洛方法的数值统计电磁学方法,分析了舰载相控阵天线杂散干扰的随机特性,给出了相控阵天线杂散发射辐射 的环境电场值随着各个天线单元杂散发射随机特性变化的概率密度统计分布。该方法对于其他随机因素引发的相控阵天线 指标的统计特性分析也具有参考意义。     

地下磁感应通信阵列天线传播特性分析

针对地下磁感应通信系统中单个磁性天线路径损耗大、通信效率低、传输距离短的问题,研究了双线圈天线与3D天线两种协同式天线的电磁传播特性.基于Matlab对根据天线数学模型得到的磁感应强度进行了仿真和分析,并将两种天线的传输性能与单一磁性天线进行了比较.研究表明,两种天线的磁场强度都有很大提高,并具有方向性和对称性,双线圈...     

无线磁感应透地通信传输距离分析

无线磁感应透地通信通过准静态磁场耦合的方式实现信息传输,可以有效解决传统电磁波透地通信中信道不稳定、传输距离近、天线尺寸大等问题。建立了磁感应透地通信模型,分析了磁感应透地通信中产生的磁场在不同方向上的衰减规律,以及发射天线主要参数、接收机的位置、接收机传感器灵敏度、大地磁导率对透地传输距离的影响,得到了透地传输距离关于上述参数的函数关系。通过仿真与分析得出结论：磁感应透地通信具有传输距离远、受地层介质影响小等优点,在合适的参数配置下穿透深度可达600 m以上。     

三相异步电动机旋转磁场显示仪

采用RC低频振荡器 ,降低交流电的频率 ,设计了三相异步电动机旋转磁场显示仪。实现了三相异步电动机旋转磁场的可视化     

Circularly polarized log-periodic dipole antenna for EMImeasurements

Two types of broad-band antennas are widely used for electromagnetic interference (EMI) measurements in the frequency range from 30 to 1000 MHz. Log-periodic dipole antennas (LPDA) are mainly used for the range above 300 MHz and biconical antennas for the range less than 300 MHz. These two antennas have linear polarization. However, EMI measurements can sometimes be more conveniently made with an antenna having circular polarization and so we propose an improved LPDA, which has circular polarization. This LPDA has a second array of dipoles so arranged that each dipole of the second array has a quarter-wavelength phase difference from that of the corresponding dipole of the standard LBDA array for the given radiation field. For this reason, we named it a cross-element LPDA. The cross-element LPDA does not need a broadband 90° hybrid junction to produce circular polarization. We calculated the height pattern and the frequency characteristics of the classical site attenuation (CSA) for the cross-element LPDA when used for both transmitting and receiving, as well as the antenna factor. Moreover, we calculated the normalized site attenuation (NSA) when the cross-element LPDA is used for receiving or for both transmitting and receiving     

井筒套管对井间电磁成像测井信号传输的影响

通过模拟柱状三层介质中电磁波传播特性,得到了井筒套管对井间传输的电磁信号的影响。将发射天线看作位于无限长圆柱形井筒套管中央的垂直磁偶极子,井筒套管内外是分布均匀的柱状三层介质,把电磁场用磁赫兹矢量位表示,推导了各个区域的电磁场积分表达式,利用数值积分计算了不同情况下的电磁场分布,分析了井筒套管电导率(材料)、厚度及测井工作频率对井间电磁成像测井信号的影响。     

基于阻尼振荡法的甚低频天线阻抗测量

为了准确测量甚低频发射天线在实际工作环境和工作频点上的输入阻抗,本文提出了一种基于RLC阻尼振荡法的阻抗测量方法,并推导了天线阻抗、电容、电感和电阻的测量公式;该测量方法可通过提高测量电压来提高测量信噪比和测量精度;测量系统谐振于被测天线的工作频点或其附近,使甚低频发射天线输入阻抗的测量值更接近天线在实际工况下的真实值.试验表明,本文提出的测量方法简单可行,具有较高的精度和稳定性,可实现甚低频发射天线输入阻抗的现场测量.     

Performance of induction motor with free-rotating magnets insideits rotor

This paper presents a new induction motor that has free-rotating magnets inside a rotor. The magnets can revolve freely against the rotor with the shaft. In this motor, the airgap flux is provided by both rotating permanent magnets and the stator coil current. A prototype motor was fabricated by modifying the rotor of a conventional three-phase four-pole 400 W squirrel-cage induction motor. The experimental results of a prototype motor showed superior performance in comparison to conventional motors in terms of the power factor, efficiency and torque characteristics. The power factor can be controlled to be unity, leading or lagging by changing the supply frequency and/or source voltage. The efficiency of the motor, over a wide output power range, is remarkably higher than that of the same size conventional induction motor. A high torque can be obtained in a high speed area     

一种采用吸波透波超表面的天线RCS宽带减缩新方法

设计了一款具有吸波/透波双重特性的超表面,并将其用于微带天线的覆层,实现天线雷达散射截面(radar cross section, RCS)的宽带减缩. 将传统的结构性吸波材料金属单元用氮化钽材料置换,提升了吸波带宽. 同时,将吸波材料与频率选择表面相结合,实现了覆层对于不同来波方向的电磁波分别呈现吸波/透波两种截然不同的电磁特性. 将覆层置于天线上方,当天线工作时,天线辐射的电磁波可以完美穿过覆层,因此对于天线的辐射特性不会造成影响. 当雷达波照射至天线时,覆层所呈现的宽带吸波特性可最大程度降低天线的RCS. 仿真结果表明:使用本文所设计的吸波/透波超表面作为天线覆层时,天线的辐射特性几乎未发生变化;而天线的单站RCS最大减缩量可达20 dB以上,减缩带宽可达5～19 GHz;同时,天线的单、双站RCS在较宽的角度范围内也得到明显的缩减.