High Gain Patch Antenna for 2.4GHz using Metamaterial Superstrate

<正>A patch antenna and our proposed metamaterial patch antenna are simulated and compared. A high gain patch antenna using a single layer metamaterial superstrate with a near to zero refractive index(n)is proposed.The simulation results provide that the gain of the proposed antenna is increased by about 7dB. Consequently,the high gain antenna can be easily obtained by using our metamaterial superstrate.     

基于HFSS的缝隙耦合贴片天线仿真

以缝隙耦合贴片天线为研究对象,利用HFSS软件建立了天线的物理模型,求解得到了回波损耗、驻波比等结果.优化缝隙的几何尺寸后,天线的性能得到较大提高.具体表现在:增加了中心工作频率处的回波损耗和驻波比;增加了频带宽度;提高了增益水平.     

玻璃钢天线弯曲破坏分析与改进

某玻璃钢天线的载荷条件发生了较大改变,文中对其进行了弯曲破坏分析及设计改进.利用ANSYS完成静载荷计算,使用Tsai-Wu强度准则进行强度校核,计算发现在60%的极限载荷下天线根部会出现破坏现象,静力试验验证了仿真的准确性.根据有限元分析结果对结构进行了改进,应力较大的底座使用钛合金材料制作,底座和蒙皮之间采用螺钉连接,改进后的天线顺利通过了试验考核.在设计阶段进行有限元分析可提前发现问题,节省研制时间,降低后续试验的风险.     

2.45 GHz印刷倒F天线的研究与实现

针对当前无线通信节点微型化的需求和已有印刷倒F天线存在增益不足、有效带宽较窄、回波损耗偏高等缺陷的现状,设计了一种应用于2.45 GHz无线传感网络的印刷型倒F天线,文中采用Ansoft HFSS建立了天线模型,从理论上对印刷倒F天线的三大结构参数(谐振长度L、天线高度H、两竖臂间距S)进行了仿真研究,并最终推导出了以2.45 GHz为中心频点的最优天线结构参数,即L=16.2 mm,H=3.7 mm,S=5 mm。在该结构参数下的仿真结果展现出了天线优异的辐射性能,其回波损耗低至S11=-47.8 d B,电压驻波比VSWR2的有效带宽为160 MHz。同时,还采用矢量网络分析仪对天线实物的回波损耗特性进行了测试,测试结果与仿真结果吻合。最后,设计出了加载该印刷倒F天线的CC2530无线通信节点,并对其通信性能进行了实际测试,节点的通信性能测试结果表明:加载了该印刷倒F天线的节点在80 m的通信距离内丢包率为0.17%,优于同类无线通信节点。     

某雷达二次天线防水密封改进

某二次雷达天线在调试和实际部署使用过程中,均出现了腔内积水问题。针对此问题,研究了二次雷达天线的防水密封结构和工艺设计,对结构密封设计进行优化,细化工艺要求,并加强外协控制,有效地保证其防水密封。在实际的部署应用中,为大型雷达的正常工作提供有利的保障。     

机载雷达天线座线缆布置改进设计

机载雷达天线座线缆布置已成为天线座设计的重难点,尤其是低温下线缆阻力矩急剧增大等问题,亟需解决。文中通过分析机载雷达天线座布线设计常见方式,并就线缆阻力矩对电机性能的影响进行测试,总结出布线设计存在的主要问题。通过设计新型布线装置改进线缆扭曲,采用新型柔性材料改善低温下线缆变硬问题,对天线座线缆布局进行优化设计,较好地解决了线缆布置设计的常见问题。目前新型设计方法已在多型类似产品上成功运用,取得良好效果,为后续产品设计提供参考。     

60 GHz贴片天线用低温共烧陶瓷基板的微机械加工

为有效提升60 GHz贴片天线及阵列的辐射带宽,提出利用微机械手段加工天线的低温共烧陶瓷(LTCC)基板.通过微切削方法在特定生瓷层上制作贯通结构,充填可挥发牺牲材料,完成基板叠压、烧结,待牺牲层升华排净后最终构成三维微结构.设计、制备了悬臂梁、围框结构和微管道等工艺样品.对天线设计电性能进行全波分析,并测试了微流道散热特性.实验结果表明:提出的方法成功解决了不同轴系各方向收缩率不一致、空腔塌陷等工艺问题,制作出的悬臂梁与围框尺寸高宽比达4∶1,总长为12 mm,总层厚为1.4 mm;内嵌微流道横截面为200 μm× 200 μm,长度达25 cm以上;内部光滑,基板表面贴装发热功率密度达2 W/cm2的功率器件时提供40 K以上的冷却能力;基板经过微机械加工后,天线的辐射带宽可从2.7 GHz增加到5.3 GHz,而增益的损失甚微.这些结果显示,用简单、低成本的微机械加工方法可在不显著增加制造成本的情况下有效扩增毫米波贴片天线的辐射带宽,为贴片天线阵中有源发射功率器件的设计和贴片天线的三维高密度集成提供了有效的技术支持.     

某机载雷达平板裂缝天线结构改进设计

为满足振动环境要求,采用改进功分腔体结构、优化连接设计等方法提高了天线的抗振性。对天线结构强度和刚度进行了有限元分析,初步验证了天线的结构性能。改进后的天线通过了相关试验验证,达到了改进设计的目的。设计中采用的方法可以应用于同类产品的结构设计。     

基于MEMS轻型陶瓷基片X波段微带天线的研究

通过对空中通信节点设备中X波段天线的设计，应用天线理论和MEMS技术进行研究，得到了平面阵列8个单元组成的天线，其性能满足了要求,并为空中通信节点设备中C波段、L波段轻型化天线的设计与制造提供了有效的方法。所研制的微带天线的实验结果，与应用HFSS软件计算仿真的结果基本一致。     

一种小型高频段双极化喇叭天线的结构设计

文中设计了一种小型化高频段的双极化喇叭天线,详细介绍了具体的结构设计方法,充分考虑了加工装配环节对天线性能的影响,完成了理论设计和实物加工。通过暗室实测天线辐射单元的方向图、驻波比、增益等重要电性能指标,发现双极化均能较好满足X ～ Ku频段7 GHz的超宽带工作要求。对测试结果和电磁软件仿真结果进行对比,验证了结构设计对保证电性能的有效性,同时分析了性能差异项的具体原因,并提出了优化方案。该设计为类似小型化复杂天线的结构设计提供了参考。     

多波束球形反射面天线

论证了电磁透镜消球差的基本原理,并提出了解决介质透镜技术和改善透镜修正系统总效率的办法,从而实现了多波束球形反射面天线对大空域指向跟踪.这一技术有广泛的应用前景,在有限空间指向的智能天线上也得以应用.     

过滤器的面片缠绕

依据面片缠绕机理，针对圆柱形过滤器的缠绕成型，对圆柱的缠绕布线进行了研究，提出了端部模式化非测地线缠绕和一套有效的布线方案，并进行了试验验证。     

星载SAR微带天线和波导裂缝天线的结构设计

文中针对星栽SAR天线的结构形式,首先论述了微带天线的结构设计,从效率、材料、工艺三方面总结了微带天线的不足.然后从材料、分层设计、加工方法及可制造性设计方面论述了波导裂缝天线的结构设计.根据星载SAR天线的指标要求,通过设计实例与试验测试相结合的方法,表明设计合理,满足要求,并给出了微带天线和波导裂缝天线的比较,为实...     

双三次曲面的应用研究

曲面造型设计在工业产品设计中已经得到了越来越广泛的应用。本文作者利用双三次曲面理论对工业产品进行造型，能够非常准确地表示产品的形状和有效的进行渲染。     

相控阵天线碗状变形对其辐射性能的影响分析

如何快速而准确地评估天线阵面结构变形对电性能的影响是工程上亟需解决的关键问题。文中根据某大型相控阵天线设计了3种规格的阵列天线,按照典型的天线阵面碗状变形,分别采用HFSS数值计算方法和有源阵元方向图（Active Element Pattern, AEP）计算方法计算阵元Z向误差和指向误差对电性能的影响。结果表明：当Z向偏差小于λ/20（λ为波长）时,碗状变形对副瓣电平和波束宽度的影响显著,对增益影响较小;当Z向偏差增大到λ/20时,天线增益明显恶化;随着阵元规模的增大,得益于阵元互耦效应,碗状变形对电性能的影响减弱。AEP计算方法忽略了阵元方向图的差异性及互耦效应,导致其计算精度不如HFSS数值计算方法的计算精度高,特别是副瓣计算结果差异明显。该研究可为相控阵天线结构设计参数的确定提供指导。     

复合材料胶接修补技术的实验研究

通过静强度和疲劳寿命对比试验,证实了在含裂纹的铝合金的裂纹部位,胶接碳／环氧复合材料补片的修理方法的可行性和有效性。实验结果表明,裂纹板经胶接修补后,其静强度和疲劳寿命均有显著的提高,这为实际结构的胶接修补工作积累了可靠的实验数据。     

某球面阵列天线结构设计

球面阵列天线具有半空间乃至全空间波束覆盖能力,因而受到广泛关注。但是,球面阵列天线的结构形式比其他天线阵面更加复杂,天线阵面的切块分割更加困难,给天线阵面的布局、阵面骨架的架构、天线子阵的划分以及天线单元的结构设计等带来了很大挑战。文中从球面阵列天线结构设计需求出发,提出了一种新的天线阵面结构布局方案,并给出了阵面骨架、天线子阵、天线单元等的设计思路。通过对阵面骨架进行有限元力学仿真,初步验证了球面阵列天线结构设计的合理性,为进一步研究球形阵面骨架打下基础。     

某车载偏馈天线结构设计

随着人类社会的进步和时代的发展,市场竞争日益激烈,高性能、低成本、轻量化和小型化的天线研发越来越受关注,能否研发出性价比高的天线关系到企业的生存发展。文中以车载偏馈抛物面天线为例,分析其结构设计需求,根据其结构特点,并结合工艺、装配、运输和成本等方面的要求,设计了一种低风阻、低成本、高性能的轻薄型天线。对天线的主要部件,比如反射面、天线骨架和调整装置的结构设计做了详细叙述。通过有限元分析软件对该天线进行力学仿真分析,得到了天线结构在工作状态下的应力云图和变形云图。计算结果表明,该天线结构整体性能较好,满足刚强度设计要求,验证了其结构设计的合理性。     

区间模型下声学超材料的可靠性优化

目前对声学超材料的优化设计都是基于确定性的物理模型,忽略了不确定参数对其超常声学性能的影响。针对这一现状,将区间模型引入声学超材料,研究不确定参数对声学超材料声强传递系数和负有效体积模量的影响;接着在此基础上,以声强传递系数为目标函数,以负有效体积模量为约束条件,构造区间模型下声学超材料的可靠性优化模型。数值结果表明,优化后的声学超材料即使受到不确定参数的干扰,仍能保守满足其可靠性约束条件,并改善其声强传递系数和负有效体积模量。     

基于超材料声屏障的 １０kV 开关站噪声控制

对 １０kV 开关站噪音特性进行了测试,在此基础上从声学理论出发设计了分形声学噪声屏障,对具有良好低频隔声性能的三阶隔声屏障进行了仿真分析,通过试验测量了噪声屏障对各频段噪声的衰减效果,验证了此声学超材料的降噪有效性;并且提出了一种结合超材料声屏障的有源噪声控制方法,来补偿声屏障边缘附近的绕射声波以进一步提升降噪性能.最后,设计搭建了一套结合超材料声屏障的噪声实验系统,并进行了试验验证.