基于六边形AMC结构的60 GHz片上天线的设计

介绍一种基于六边形人工磁导体结构采用标准CMOS工艺的60 GHz片上天线的设计。标准CMOS工艺以金属硅为衬底,但衬底硅的低电阻率(10Ω·cm)和低的电子迁移率特性对天线辐射有较大影响。AMC结构通过合理的设计具有类似于理想磁壁的同相位反射特性。通过在天线与硅衬底之间周期加载AMC结构,可以有效地提高天线的增益、辐射效率等。重点讨论了采用人工磁导体结构的天线优化设计,并基于三维电磁仿真软件Ansoft HFSS仿真比较了不同排列的人工磁导体结构对天线性能的影响。     

基于波导结构的紧凑型电介质加载双极化天线研究

本文提出了一款基于波导结构的紧凑型电介质加载双极化天线.通过采用在传统波导内加载电介质材料的方法,可以有效减小波导尺寸,从而达到天线小型化的目的.针对波导结构口径天线高后瓣辐射的问题,本文提出了一种在波导金属壁上添加矩形槽孔的方法,该方法的原理不同于扼流环结构.相比之下,矩形槽孔具有结构简单、尺寸小、加工方便等优点.通过电磁场全波仿真分析,可以发现所提出的天线具有阻抗带宽宽(大于40%)、增益高(8. 6±0. 6d Bi)、辐射性能稳定等优点,有很大的潜力,可以应用在如卫星通信等X波段的各种应用场景中.     

宽带共面波导馈电"△"形单极天线

提出了一种新颖的共面波导馈电单极天线，“△”形辐射单元馈刻在介质板上，由同一面的共面波导传输线馈电．对此种天线进行了理论分析，加工并测试了一个天线单元，理论值和实验值吻合较好，验证了设计的可行性，实测阻抗带宽达到111．8％(VSWR小于等于2)，天线工作频率为0．788．2．787GHz．此种天线适合于通信领域的应用．     

基于特征模理论的低剖面MIMO立方体天线

基于特征模理论,给出了一种适用于室内环境的16端口多输入多输出(MIMO)立方体天线设计.首先利用特征模理论在对一个矩形金属片进行模式分析的基础上,同时激励金属片的不同模式,设计了一款工作于5. 150～5. 875GHz的高隔离度的4端口MIMO天线单元,并引入人工磁导体(AMC)表面代替原天线的地板,大大降低了天线的剖面.进一步地,围绕立方体环绕一周组成4×4端口的MIMO立方体天线,在较小的空间内实现了天线的多端口与多极化.仿真和测试结果表明:天线在5. 150～5. 875 GHz频段内端口反射系数S_(ii)-10 dB,端口间隔离度|S_(ij)| 20 dB.     

共面波导宽频带微带缝隙天线的设计与分析

为了扩展微带的天线频宽,减小微带天线尺寸,扩大其在小型化宽频带通信系统的应用,提出一种改进的基于共面波导(CPW)的宽频带微带缝隙天线.采用较低介电常数(εr=2.2)和厚度薄(h=0.8 mm)的材料作为微带天线基板,使得天线尺寸缩减了30%.利用CST Microwave Studio仿真软件对其进行仿真,得出输入反射系数曲线S11和辐射方向图,其中心工作频率为3.52 GHz,获得52%的阻抗带宽(S11<-10 dB),频率范围是3.07～4.11 GHz,频带得到展宽.根据对影响天线性能的主要物理参数进行仿真、分析和优化,得到理想天线尺寸.实验结果表明,共面波导宽频带微带缝隙天线比传统微带贴片天线性能有了较大的提高,采用共面波导馈电是可行性和有效性的.     

矿井电磁波能量安全性研究

为了评价矿井射频设备电磁波能量对瓦斯的安全性,提出了井下存在的两种电磁波能量耦合方式:磁耦合共振和电磁波辐射谐振能量耦合.基于磁耦共振模型,分析了磁耦共振方式的最大能量传输效率.针对远场辐射,结合低衰减度传输线模型,从电大型和电小型两方面研究了井下金属结构作为电磁波接收天线可以向负载输送的最大功率.得出了不同能量耦合方式下射频源和耦合结构间的安全距离公式.结果表明:磁耦共振方式能量传输效率随线圈半径和导体半径增加而提高,但变化率与收发线圈间距有关;固定线圈和导体半径,效率随线圈间距的增大而降低.对于电磁辐射能量,安全距离随工作频率先增大后降低.结合井下实际,磁耦共振方式的安全距离为2m,电磁波远场辐射能量的安全距离为25m.     

偏振无关磁光波导的设计

为使隔离器、环行器及其他非互易器件广泛地应用于波导集成光子回路,基于磁光材料的非互易特性,提出了一种偏振无关的磁光波导的简单设计方法.在磁光波导芯区的侧面引入特定高折射率区,造成了场强分布的不对称性,从而达到了非互易波导偏振无关的目的.微扰法和有限差分法相结合的分析表明,当方形单模波导宽度大于0.7μm时,TE和TM模非互易相移的相对误差低于1％.该波导结构具有制作简单、工艺容易实现的优点,适用于偏振无关的非互易磁光波导器件.     

基于分形的小型化宽频带微带天线设计

结合分形理论的优点,仿真设计了2种基于分形技术的微带天线。这2种天线均采用正六边形分形迭代结构,分别使用微带线和共面波导馈电。通过数值仿真,对天线的阻抗特性和方向图进行了研究,结果表明这2种分形天线的阻抗带宽均达到了90％左右,并且在整个工作频段内具有良好的辐射方向性。同时分形结构的引入,实现了天线的小型化。     

磁致伸缩位移传感器Fe57Ni43波导丝的磁电特性研究

磁致伸缩位移传感器(MDS)波导丝的相关特性直接决定了其工程应用的精确性和可靠性. 针对目前MDS波导丝的磁电特性鲜有报道, 以Fe57Ni43波导丝为例, 结合Fe57Ni43的材料特性, 一方面利用有限元仿真软件(ANSYS)建立波导丝的有限元模型对其磁场特性进行了研究; 另一方面, 通过构建基于数字信号处理(DSP)的电子信息系统对波导丝回波电信号特性进行了分析. 最终, 从磁电特性的角度为Fe57Ni43波导丝应用于磁致伸缩位移传感器提供了理论依据.     

基于PMC基底与PBG覆层的新型微带天线的研究

从结构紧凑且方向性高的目的出发,设计了一种既有完全磁导体（PMC）基底又有光子晶体（PBG）覆层的新型电磁晶体贴片天线,用全波模拟方法研究了该新型天线的输入回波损耗、辐射方向图、增益和方向性系数等性能,模拟结果表明,加入PMC结构和PBG覆层以后天线的方向性得到了很大的提高.PMC基底结构将天线的方向性系数由原来的7.0 dB提高到10.16 dB,PBG覆层结构则将天线的方向性系数提高到13.7 dB,既有PMC基底又有PBG覆层结构的新型电磁晶体天线的方向性系数被进一步提高到了14.3 dB,接近于具有相同尺寸和工作频率的天线的理论极限（14.6 dB）.     

Design of Tapered Novel AMC Chessboard Reflector for Broadband RCS Reduction

An artificial magnetic conductor (AMC) chessboard reflector is designed which shows low backscattered radar cross sections (RCS) in a broad frequency band in this paper. Designed by the phase cancellation principle, a conventional chessboard low RCS metasurface can be formed by polarization-dependent mushroom-shaped AMCs. Two new features are added to this design based on the conventional chessboard metasurface. Firstly, the long edge of the metallic patch on the AMC element is concave to obtain a broader bandwidth. Then, the width of the patch in each AMC block is tapered in one direction to further extend the operating bandwidth for RCS reduction. The backscattered RCS of the tapered AMC reflector is numerically investigated and compared with a non-tapered one. It is found that by introducing the above features, an RCS reduction greater than 10.dB can be obtained by the reflectors with relative bandwidth of 46% in the X-band.     

带双负载环形天线的集成光波导磁场探测器

针对电磁兼容测试中对磁场探测的需要,提出一种新型的集成光学磁场探测器,它的探测头是由LiNbO3光波导调制器和双负载环天线构成的。由于电磁感应和电光效应,通过探测输出光强便可得知磁场的相关信息。与传统的磁场探测器相比,它具有体积小,对被测场干扰小的特点,并且能够有效抑制电场的影响,提高了探测准确性。通过设计探测头,得到了满足探测要求的光波导磁场探测器,并对该结构进行了仿真,仿真结果与此前的分析吻合,证实了探测器的设计是合理的。     

充电圆形平行板电容器中位移电流产生的磁场分布

应用磁场矢势的概念讨论了充电圆形平行板电容器中的位移电流所产生的磁场分布 .由结果可知 ,其任一点磁感应强度的大小与离中心轴的距离之间不是简单的正比或反比关系 ,而是一种较复杂的函数关系 .同时磁感应强度与板间距离及场点高度有关     

高斯波束在异向介质棱镜中的折射

为了验证异向介质的左手特性,分别采用棱镜实验和时域有限差分法(FDTD)模拟的方法对高斯波束透过异向介质棱镜的传播特性进行研究.异向介质采用周期排列的金属棒和金属环谐振器(SRR)结构,棱镜实验放在平板波导中测量.异向介质中的金属棒与平板波导上下电壁保持电连续,从而产生很好的电等离子效应.在数值模拟中采用高斯波束代替平面波研究能更好的符合实验中的入射波条件.实验和模拟研究结果都显示,折射波束与入射波束位于法线的同一侧,从而表明高斯波束在异向介质/空气交界面处发生了负折射,并且通过测量折射角求出了异向介质的等效折射率.     

共面波导激励电磁体积力的数值研究

低频微波在共面波导传输线上是以准TEM(Transverse ElectroMagnetic)模的形式传播,其横向分布的电场和磁场相互作用能够激励出沿导带方向的电磁体积力.通过有限元-棱边元法数值分析了不同频率的激励源对共面波导周围场强分布的影响,并研究了处于特定环境下的共面波导周围的电场、磁场以及电磁体积力的分布情况...     

无线Mesh网络中AMC的改进

传统的自适应调制编码（AMC）是单纯根据信道状态自适应的选择速率进行传输。为更好的提高网络性能,提出了一种联合考虑物理层的信道状态和链路层缓冲区队列长度的改进AMC,使系统能够根据实时的信道状态和缓冲区队列长度的大小,选择最合适的速率进行传输。相比较传统的AMC方法,提出的改进AMC方法能更好的提高网络性能。通过对三节点的多跳网络进行建模,在功率与带宽联合分配算法下,得到满足时延要求的最大吞吐量。仿真结果表明提出的新方法可以在满足系统时延要求的前提下,提高网络吞吐量。     

一种二维的自适应调制编码技术

提出了一种新的 AMC概念-- 二维AMC. 将信道信噪比信息和波动信息同时作为信道调 制编码方式的决定因素 ,同时给出了此方案与现有的 AMC方案频谱利用率的仿真结果比较 .尤其 适用于有频率选择性衰落的 OFDM系统或者有时间选择性衰落的单载波系统中高速数据传输的 情形 .     

辛体系下电磁波导的计算分析

为了解决复杂形状横截面的电磁波导问题,根据电磁波导的Hamilton体系,采用有限元半解析横向离散的方法,在辛几何形式下对电磁波导进行求解．该方法可应用于各向异性材料,而且便于处理不同介质间的界面条件．对于各种不同的边界条件都应当保持体系的辛结构．给出了矩形、T隔膜矩形、分层、各向异性等多种波导的具体算例,其数值结果逼近真实解．     

Analysis of the radiation of slotted waveguide antennas using the parallel MoM

This paper numerically analyzes the Ka band slotted waveguide antennas which are involved in engineering using parallel method of moments(MoM). For lack of the match terminator, it is difficult for the MoM to simulate the traveling wave antenna. To deal with this problem, the equivalent principle on the wave ports and the mode match methods are used to construct the model of wave ports. As an improvement, the waveguide and the wave ports are divided into different domains. The affections between the two domains are assumed as the external excitations of each domain. Then, the iteration method can be used to solve the equation. At the same time, the introduction of the parallel calculation technique can improve the ability of the MoM to analyze the electrically large targets. The agreement of the measurement result and numerical result proves that the model of wave ports proposed in this paper can help to solve the problem of the simulation of slotted waveguide antenna validly.