应用MATLAB协同HFSS设计波导缝隙天线

电磁仿真软件HFSS以其高精度,高可靠性在电磁仿真设计中得到了广泛的应用。而对于复杂天线的模型,没有很好的方法简化建模操作,需要花费大量的设计时间。将HFSS提供的VBScript脚本语言功能作为接口,利用MATLAB调用控制HFSS,从而协同HFSS建立模型,达到快速建模的目的。提出了一套波导缝隙阵天线的设计方法,设计了一个波导缝隙阵天线,运用MATLAB协同HFSS建立天线模型,并进行仿真分析。结果验证了天线设计方法的准确性,以及运用MATLAB调用HFSS建模的可行性。     

波导缝隙天线的设计仿真

电磁仿真软件HFSS以其高精度,高可靠性在电磁仿真设计中得到了广泛的应用。但对于复杂天线的模型,其没有很好的方法简化建模操作,需要花费大量的设计时间。将HFSS提供的VBScript脚本语言功能作为接口,利用Matlab调用控制HFSS,从而协同HFSS建立模型,达到快速建模的目的。提出了一套波导缝隙阵天线的设计方法,设计一个波导缝隙阵天线,运用Matlab协同HFSS建立天线模型,并进行仿真分析。结果验证了天线设计方法的准确性,以及运用Matlab调用HFSS建模的可行性。     

基于MATLAB和HFSS的叠层微带天线优化设计

提出了基于MATLAB和HFSS协同仿真优化设计天线的思路,并以叠层微带天线为例开发了相应的设计软件。利用MATLAB GUI编写了软件的操作界面,通过输入天线的技术指标,进行天线各参数的计算,利用生成的VBScript脚本文件调用HFSS进行快速建模仿真,并通过调用外部优化算法进行天线的最优化设计。该软件提高了叠层微带天线的设计效率,为天线的教学与科研工作提供了有效的辅助工具。     

K波段低副瓣波导缝隙驻波阵设计

本文设计了一种 K 频段低副瓣波导缝隙驻波阵天线,给出了实现低副瓣的方法。设计副瓣电平为-27dB,缝隙幅度分布按-30dB 泰勒分布计算,结合高频仿真软件 Ansoft HFSS 对各缝隙归一化导纳进行计算,建立仿真模型并优化天线各参数。依据设计结果加工实物并测试其方向图及增益。测试结果表明,该天线在工作频带内波束宽度约 3°,副瓣电平小于-27dB,工作频带内增益大于 30.8dB,仿真结果与实测结果相符,设计满足指标要求。     

一种抑制波导窄边缝隙阵列天线交叉极化的方法

为了抑制波导窄边缝隙阵列天线交叉极化电平,采用一种在波导外壁开非倾斜缝隙、在波导内壁开倾斜缝隙的方法。利用电磁仿真软件HFSS进行仿真,得到孤立缝隙与阵中单个缝隙的电导函数。设计了一个47单元X波段波导窄边缝隙均匀直线阵列,与常规缝隙阵列相比,天线交叉极化电平降低了6.8 dB。     

星载Ku波段波导缝隙天线的缝隙特性分析

在星载Ku波段谐振式波导缝隙阵列天线设计中,由于结构空间的限制,采用半高非标准波导。考虑到半高波导中更容易产生高次模影响的特点,以及设计成本和效率问题,将基于有限元法的高频电磁仿真软件Ansoft HFSS与Fortran编程相结合应用于该类天线的设计。采用HFSS研究并描述了宽边纵向辐射缝隙和中心倾斜耦合缝隙的特性,结合Elliott提出的经典平面缝隙阵设计理论,用Fortran编程设计了阵元数为80(8×10)的波导缝隙阵列天线实验件,并用HFSS仿真优化了天线阵整体的性能。对实物天线进行了近场测试,结果表明:天线的E面和H面副瓣电平分别是-29dB和-27.5dB,1.3以下驻波带宽为340MHz,与仿真结果基本吻合。良好的测试结果验证了用HFSS获取缝隙特性曲线的正确性及设计方法的有效性,为后期大型阵列设计提供了一种有效的方法。     

一种波导窄边裂缝天线缝隙倾角的改进方法

为减小波导窄边裂缝天线缝隙间互耦对天线性能的影响, 实现低副瓣的设计, 提出了一种倾角波动分布的设计方法.天线电流分布选用泰勒分布, 利用HFSS软件确定缝隙倾角初值, 在此基础上得到波动分布的倾斜角度, 并通过遗传算法对缝隙倾角进行优化.使用Matlab与HFSS软件联合仿真, 省略了建模、设置参数等大量操作, 提高了设计效率.基于此, 设计了一款长度为1.2 m的X波段波导窄边裂缝天线, 仿真发现副瓣电平比传统设计方法低2.17 dB, 加工了天线实物并进行了测试, 天线实测增益和副瓣电平分别为20.9 dBi和-28.7 dB, 验证了方法的有效性.     

3毫米波段缝隙阵天线的热电一体化设计研究

在3毫米波段雷达导引头系统中,收发组件与波导缝隙阵天线集成装配,其工作过程会使天线温度上升,从而导致天线性能恶化.为了使天线在不同温度下均保持最佳性能,提出一种基于电磁与热一体化的设计方法.通过对天线样机在典型工作温度下的仿真分析与实验验证,证明了此设计方法的有效性和可行性.     

一种新型垂直极化同轴波导缝隙天线

结合波导缝隙和同轴线结构,提出了一种新型同轴波导缝隙结构实现天线小型化。首先,分析了同轴波导缝隙天线内金属摆线上的电流分布,改进了缝隙形式和摆线设计;然后,利用HFSS软件建立不同缝隙数目的同轴波导缝隙天线模型进行仿真,对比分析驻波带宽和方向图带宽;最后,建立不同缝隙数目的同轴波导缝隙天线有限阵列,对比分析阵列中天线增益和效率。     

一种计算波导耦合缝隙有源阻抗的方法

 针对耦合波导缝隙馈电时波导内电磁场复杂且不利于工程应用的问题,提出一种耦合波导缝隙有源阻抗计算方法.根据耦合波导端口处S矩阵与端口处输入阻抗矩阵的关系建立关于耦合波导缝隙有源阻抗方程,且采用牛顿法求解此非线性高阶分式方程,得到计及缝隙间互耦的耦合波导缝隙有源阻抗值.通过提取HFSS软件中耦合缝隙馈电的裂缝天线S矩阵进行仿真计算,结果表明该计算耦合缝隙有源阻抗的方法是有效的且适合大型裂缝天线耦合裂缝设计.     

波导窄边斜缝行波阵列天线设计

为了快速设计波导窄边斜缝行波阵列天线,采用理论计算结合软件仿真的方法。利用电磁仿真软件HFSS模拟实验过程,得到裂缝电导函数。初始设计完成后,比较仿真结果口径分布和理论口径分布的差异,微调裂缝尺寸参数使天线口面幅度逼近设计值。设计了一个47阵元行波线阵,并采用两根波导对称放置抑制交叉极化。Taylor综合副瓣值为-30 dB,仿真得到的最大副瓣值为-24.8 dB,波瓣宽度为2.2°,增益为24.6 dB。     

小型化八边形基片集成波导背腔缝隙天线

提出一款新颖的W波段八边形基片集成波导(SIW)背腔缝隙天线。相较传统的缝隙天线，具有体积小、易加工、Q值高、成本低等优点，且易于成阵。通过调节天线背腔缝隙的长度、宽度，以及SIW腔体的尺寸优化天线的辐射特性，通过电磁仿真软件HFSS对模型进行仿真优化，确定了天线的最优结构。仿真实验结果表明，所设计的天线相对带宽约4.5%，方向性优良，中心频率点谐振深度<-31 dB，天线最大增益达到5 dBi，满足设计要求，验证了设计的正确性。所设计的SIW背腔缝隙天线拓宽了数字通信的可用频谱，是一种新的尝试，可为以后的研究提供新的参考思路。     

宽带单脊波导缝隙天线的设计

根据传输线方程推导了单脊波导辐射缝隙有源导纳的计算公式,结合三维电磁仿真软件HFSS提取了天线阵列中辐射缝隙的有源电导,设计了一个8元单脊波导缝隙线阵,实测结果表明,副瓣为-23.61dB,VSWR≤2时的相对带宽为8%,约为矩形波导缝隙天线的2倍。     

基于粒子群算法的波导缝隙天线的优化设计

通过对基本粒子群算法的原理介绍及波导缝隙天线的基本原理分析,以“电流分布逼近”作为目标函数．将基本粒子群算法引入到波导缝隙天线的设计优化中,通过HFSS软件和Matlab软件相结合的仿真方法取得了比较理想的仿真结果,证明了算法引入的可行性。     

矩形波导TE10模的仿真与分析

针对矩形波导TE10模的特点,为了提高电磁设计性能,设计出矩形波导TE10模的仿真模型。本文首先根据电磁场传播理论,采用直角坐标系分析对无源自由空间电场和磁场采用矢量亥姆霍茨方程分析,得出矩形波导中传输模式及其场分布,然后分析了矩形波导中传输模式的纵向传输特性,最后利用HFSS软件对矩形波导TE10模的场结构进行三维空...     

基于田口优化方法的GPS 微带天线仿真设计

随着现代无线通信技术的发展,人们对天线设计的要求也越来越高。传统的设计方法已经不能满足当今天线设计的需要,使用微波EDA软件进行天线设计已经成为必然趋势。本文详细介绍了具有全局优化功能的田口方法,并提出了将HFSS电磁场仿真软件与田口方法相结合进行天线优化设计的思想。在Matlab环境下编写田口优化算法程序作为外部优化器,通过调用HFSS软件实现了GPS微带天线最优设计;既利用了仿真软件的计算优势,确保了天线求解的正确性,又利用优化算法的快速收敛特性,节省了计算时间,提高了设计效率。     

波导窄边缝隙阵列天线的分析与设计

波导窄边缝隙阵列天线由于效率高、功率容量大、稳定性好及副瓣电平低等特性,在雷达体制上使用广泛。对于单一波导窄边缝的隙线阵,根据设计指标,首先分析其理论模型并给定理想的设计参数,再利用Ansoft公司的HFSS软件的参数扫描及优化功能,通过局部调整设计参数就可以方便地得到缝隙的谐振结构。利用这种设计方法可以快速得出所需要的低副瓣窄边波导缝隙阵列天线。