多根细线天线对超宽带信号的瞬态响应特性

利用FDTD(时域有限差分)方法对多根未加载的细线天线以及加载的细线天线瞬态响应特性进行了数值模拟。分析了其他细线天线的存在对馈源为电磁脉冲的细线天线辐射特性的影响以及入射波为电磁脉冲时细线天线中心的电流响应特性的影响。指出了在确定天线是否相关时,天线之间的距离所应当满足的条件。     

传输线端接复杂电路的电磁耦合时域分析方法

该文基于时域有限差分(FDTD)方法和传输线方程,结合Ngspice软件,提出一种高效的时域混合算法,能够快速模拟空间电磁场作用传输线端接复杂电路的电磁耦合问题.该算法的优势在于实现了空间电磁场辐射与端接复杂电路瞬态响应的协同计算,且避免了对传输线和复杂电路结构的直接建模.首先,将复杂电路通过传输线的特性阻抗进行等效,采用FDTD方法结合传输线方程,求解得到特性阻抗上的入射电流响应.然后,在每个时间步上,将该电流引入复杂电路作为激励源,联合电路模型建立网表文件.最后,使用Ngspice软件读取网表文件,并仿真得到电路各元件上的瞬态响应.通过相应计算实例的数值模拟,与电磁场仿真软件CST的计算结果以及耗用内存和时间进行对比,验证了算法的正确性和高效性.     

三角形天线瞬态响应特性的模拟与改进

利用时域有限差分方法(FDTD)对三角形天线的瞬态响应特性进行了分析,通过改变天线形状以及在天线表面开槽来改善天线的辐射特性的方法,设计了一种在表面开槽的扇形天线,该天线可以有效地减少天线在远场辐射的电(磁)场随时间变化波形尾部的震荡.     

含集总元件的微带电路FDTD仿真

从Maxwell旋度方程出发，根据集总元件的伏安特性，推导了电阻、电容、电感、二极管、三极管等基本微波电路元件的单网格和多网格FDTD模型。单网格模型是不论集总元件的形状和大小都只占据一个网格的处理方法；多网格模型则是根据集总元件的实际形状和大小将元件跨接在多个网格上，显然这种处理方法更符合实际情况。最后仿真了一个由单个元件组成的简单微带电路——上限限幅器。仿真结果与理论结果吻合得很好，证明了仿真结果的正确性。     

采用FDTD法研究微带天线雷达散射截面的减缩

采用时域有限差分法(FDTD)方法以及新的含有内阻的磁流环激励同轴馈电模型研究了微带天线的辐射及散射特性,分析了集总负载加载和贴片表面开槽对微带天线雷达散射截面(RCS)的影响,研究了微带天线RCS减缩前后的回波损耗、增益及方向性的变化.研究表明,集总负载加载能降低谐振频率点的RCS,开槽方法能在天线辐射性能改变不大的情况下对微带天线的RCS具有较好的减缩作用.     

一种小型化超短波单极子天线设计

超短波天线在舰船飞机上应用很广,天线的小型化有利于提升其隐蔽性、稳固性,因此对天线的小型化设计显得异常重要。采用加载集总元件和宽带匹配网络的方式,设计了一款新型超短波天线。将宽带匹配网络做成一个微带电路结构与天线辐射单元直接相连的一体化设计,进一步减小了天线的长度;采用 Matlab 和 HFSS 软件联合仿真,并运用遗传算法优化计算全部集总元件的具体数值。天线在100 MHz~400 MHz频段范围内的驻波系数 VSWR(电压驻波比)小于3,水平方向全向辐射。天线和匹配网络总的物理长度仅为255 mm,实现了小型化的要求。制作了天线实物并测量,实测天线参数与仿真参数吻合较好,达到了设计目标。     

传输线端接复杂电路的电磁耦合时域分析方法

该文基于时域有限差分(FDTD)方法和传输线方程,结合Ngspice软件,提出一种高效的时域混合算法,能够快速模拟空间电磁场作用传输线端接复杂电路的电磁耦合问题。该算法的优势在于实现了空间电磁场辐射与端接复杂电路瞬态响应的协同计算,且避免了对传输线和复杂电路结构的直接建模。首先,将复杂电路通过传输线的特性阻抗进行等效,采用FDTD方法结合传输线方程,求解得到特性阻抗上的入射电流响应。然后,在每个时间步上,将该电流引入复杂电路作为激励源,联合电路模型建立网表文件。最后,使用Ngspice软件读取网表文件,并仿真得到电路各元件上的瞬态响应。通过相应计算实例的数值模拟,与电磁场仿真软件CST的计算结果以及耗用内存和时间进行对比,验证了算法的正确性和高效性。     

电磁脉冲对金属机箱的孔缝耦合特性研究

本文利用时域有限差分方法(FDTD)研究了电磁脉冲对带孔缝机箱的耦合特性.为减少存储空间而采用非均匀网格法,分别对腔体上开有不同形状(正方形,圆形,蜂窝形)和不同数目孔缝时的耦合效应进行分析,并进一步研究了电磁干扰信号与机箱内的PCB板电路作用而产生的感应电流的变化情况.     

一种集总元件加载极端电小折叠单极子天线设计

针对无线通信等领域对电小天线的应用需求，设计了一种基于加载集总元件技术的极端电小折叠单极子天线结构。该天线在平面单极子天线的基础上，增加短路枝节拓展电流路径扩展带宽，采用集总元件加载技术，在辐射贴片上串联电阻元件增加输入电阻，并联电抗元件以改善输入电抗，实现了天线的极端电小特性。仿真表明，这种结构可以达到0.053λ×0.022λ×0.000 8λ(94 mm×40 mm×1.5 mm,λ为低频170 MHz处的波长)的极端电小尺寸，电压驻波比(Voltage Standing Wave Ratio, VSWR)在170～910 MHz时小于2,具有超宽带特性，并在工作频带内天线都具有良好的全向辐射特性。仿真分析了350 MHz、550 MHz、750 MHz三个频点处的方向图，且对应增益分别能达到-28.8 dBi、-16.7 dBi、-10.4 dBi。加工制作了该极端电小天线模型，实验测试验证了该天线的电小特性和超宽带特性，且方向图和增益测试结果均与仿真结果吻合良好。     

一种短波鞭状宽带天线的设计

设计了一种短波鞭状宽带天线,天线体高度为10 m,直径为10 cm,利用FEKO电磁仿真软件建立了仿真模型。通过对天线体进行两点集总元件加载来改善天线低频段阻抗特性,利用遗传算法优化了加载点和加载位置,并在天线馈电端运用改进实频法进行匹配网络设计,使得天线在3³0 MHz频段内阻抗平稳。计算了天线的驻波比、增益和效率,并实际制作了一副天线进行了测试,实测天线驻波比和仿真计算结果相吻合,最大驻波比不超过2.8,可以和宽带发射机良好匹配,实现了天线的宽带化。     

超宽带TEM喇叭天线阻抗加载的时域分析

基于时域有限差分法中的阶梯近似方法,分析了超宽带TEM喇叭天线辐射场的时域波形.为了改善宽带TEM喇叭天线拖尾效应,文中利用集总元件的时域有限差分法,详细分析了不同阻抗加载条件下TEM喇叭天线辐射场的时域波形.计算机模拟结果表明,加载吸收电阻可以有效地解决TEM喇叭天线由于低频反射引起的拖尾振荡,改善辐射电场的波形特性.     

双极化口径耦合微带天线FDTD分析

本文应用时域有限差分法（FDTD）分析了双极化口径耦合多层微带贴片天线。文中结果表明,FDTD在分析多层复杂结构的微带天线时是非常有效的。采用Gauss脉冲激励,通过FFT,一次计算就可得到天线谐振频率、耦合、频带宽度、增益等参数的宽频带特性。计算结果对天线的优化设计具有一定的指导作用。     

微波热疗天线在生物组织中温度分布的模拟

模拟微波肿瘤热疗条件下生物组织中的温度分布,对临床治疗中微波热疗天线的设计、选择及治疗方案的确定具有重要意义.本文结合电磁场的时域有限差分(FDTD)和温度场的有限差分方法模拟了微波热疗天线在生物组织中产生的温度分布.通过单极子天线对等效组织模型的加热温度模拟结果与实验测量结果比较,对微波热疗天线在生物组织中产生的温度场模拟程序进行了验证.     

宽带平面Balun偶极子天线的FDTD分析

研究了应用时域有限差分法（FDTD）方法分析了平面了Balun偶极子天线。结果表明，FDTD方法分析平面结构的天线非常有效。通过计算，可以得到天线的回波损耗和辐射特性，同时与实验结果相比，具有较好的一致性，对于天线的分析与优化设计具有一定的指导意义。     

一种新型探地天线的优化设计

设计了一种新型超宽带平面天线.用FDTD研究了近地面天线的模拟计算问题,给出了天线的近场辐射性能.通过与平面蝶形偶极天线对比,结果表明该天线具有波形保真度好,对称的辐射方向图及后向辐射小等特点,进一步通过加载集中电阻优化设计,改善了天线的驻波特性.此天线不仅适用于探地雷达,还可以广泛地用于宽带通信和冲激雷达等系统.     

FDTD分析探地雷达天线的辐射特性

探地雷达系统一般采用超宽带短脉冲信号,因而其天线系统必须具有较好的宽带性能。只有几种类型的宽带天线能够用于探地雷达系统中,如电阻加载的蝶形天线、TEM喇叭天线及其变形形式。本文将给出一种新型的探地雷达天线,该天线为置于镜像面上且具有离散指数电阻加载的单偶极子。文中将采用FDTD计算和分析该天线在自由空间和有耗媒质上方时的辐射特性。结果表明,通过选择一定的电阻加载形式,可使天线具有较好的辐射波形,从而能够满足实际探地雷达的需要。最后,通过地下目标散射场的理论结果和实验结果说明了本文所采用方法的正确性。     

基于FDTD的雷电脉冲对飞机介质舱体内干扰作用的研究

该文提出一种利用时域有限差分计算雷电磁脉冲对飞机碳纤维介质舱体内的干扰作用的分析方法。将雷电通道等效为垂直于无限大导体地面的线天线,利用天线场区划分的概念将雷电电磁场划分为近区场和远区场。在远场情况下,通过在舱体侧设置平面波源来分析雷电脉冲对舱内的干扰;在近场情况下,通过在舱体一侧设置延伸至完全匹配层(PML),并与PML外金属边界相接的线电流来模拟一段雷电通道,有效避免了传统设置线电流时的静电积累效应,并分析近距离雷电对舱体的干扰。计算结果与解析结果吻合较好。分析解决了雷电脉冲的近场和远场情况下飞机碳纤维舱体内的电场分布及变化情况,为飞机介质舱体的电磁加固提供依据。     

瞬变等离子体中电磁波频率漂移特性研究

推导一维瞬变磁化等离子体的时域有限差分(FDTD)递推式,并以一维金属谐振腔作为计算模型,分析了瞬变等离子体中电磁波频率漂移特性。从理论分析出发,得到了一维瞬变等离子体对电磁波作用的解析解。通过选取相同的模型和参数,将FDTD数值解与解析解进行对比,验证了所用FDTD方法的准确性,在此基础上研究了瞬变等离子体中电磁波的频率漂移规律。     

对数周期天线时域特性分析

应用FDTD分析对数周期天线的时域辐射特性和馈电端反射特性，通过FFT得到频域辐射方向图及馈电端输入驻波比，计算结果和测试结果相当吻合，证明方法的有效性。