基于微带阵列的天线设计与仿真

研究天线优化问题,为了达到高增益性能,采用天线阵列方法所设计的天线增益在达到一定范围后无法做进一步的提高,带宽偏窄,且占用相当的大小体积.针对上述问题,设计了一款工作于ISM频段的平面微带阵列天线.天线采用的是底边馈电方法对阵元贴片进行馈电,增加天线辐射面积,从而提高天线的增益并减小了天线大小.通过HFSS电磁仿真软件对天线进行仿真与优化,可以得到天线的高增益,并且具有良好的带宽范围.对仿真结果分析可得天线的带宽,增益及方向图性能均要优于传统的的微带阵列天线,空间利用率也高于传统馈电天线,达到优化天线的效果.     

低轨卫星通信终端微带天线设计与实现

针对低轨卫星通信系统中微带天线的特性要求,首先利用高频结构仿真软件HFSS建立微带天线模型,并对该模型运用电磁理论和优化理论进行仿真优化,得到了最佳的微带天线结构和电参数.然后根据设计参数研制了符合要求的中心频率为398 MHz的微带天线,并且缩减尺寸至可以植入卫星通信中的便携式终端设备.利用矢量网络分析仪对该天线各参数实测结果表明,研制的微带天线的性能与实际要求的指标吻合,证明了设计的有效性.     

基于HFSS的漏波长槽波导天线的口径场诊断

介绍HFSS在漏波长槽波导天线口径场诊断中的应用,通过合理的子网格设置仿真得到辐射长槽上精确的口径场。采用提取的口径场分布反演得到天线远场方向图,将其与仿真得到的方向图相比,非常吻合,证明这种诊断方法正确有效。根据口径场诊断结果,对天线结构进行调整优化,达到明显的优化效果,天线副瓣明显降低,负载吸收率与理论设计非常吻合。     

基于HFSS的超高频传感器采集天线特性分析

应用仿真方式,探究一种局放超高频传感器天线部分的选择方法。利用相关文献的优化设计,并应用标准设计软件HFSS,针对阿基米德螺旋天线、三阶Hilbert分形天线和四阶Hilbert分形天线三种典型的天线设计方案,进行建模,并仿真优化得到对应的最优模型。并从谐振频率、通频带宽、方向性和增益比较三种天线最优模型各自的特点。通过仿真结果,归纳了三种天线的优缺点,为超高频信号采集天线选型提供依据。     

基于遗传算法的高频标签天线的优化设计

本文对标签天线的集成化技术进行研究,并且采用遗传算法对片上天线的几何参数和工艺参数进行优化,快速得到满足性能要求的天线尺寸.仿真结果表明,在工艺方法确定的情况下,采用此优化算法得到的天线可以更好地提高电路的工作效率,并且,如果工艺方法可选,此优化算法还可以对工艺参数进行优化,进一步提高电路工作效率.     

新型电磁材料结构的微带天线设计

使用基于Matlab的遗传算法程序结合HFSS仿真,设计了一种具有表面波带隙特性的新型电磁材料结构,将其用于微带天线能够抑制表面波、提升增益.对优化记录进行保存和查询,有效地加快了算法优化进程.通过仿真对比表明:添加该新型电磁材料结构后的微带天线工作在5.8 GHz时,增益提升1.8dB,背瓣降低3.8dB,提升了天线对电磁信号的采集能力.     

Vivaldi天线及其改进方法的仿真研究

选择强方向性Vivaldi天线作为研究对象,基于等效电路等理论分析确定了天线的结构参数,采用高频仿真软件Ansoft HFSS 11对天线的电性能进行定量分析。提出在天线两侧开栅栏和尾部加抗流栅栏的优化方法,将天线金属贴片上的表面电流汇聚于槽线部分,明显改善了天线的辐射特性,在350 MHz和830 MHz的增益分别达到5.7 dBi和8.7 dBi。     

基于遗传算法的低副瓣阵列天线综合

为得到更低副瓣的方向图,建立16单元线天线阵和32×32单元面天线阵遗传算法模型,并对这两类阵列天线方向图进行综合。将综合仿真结果与Chebyshev、Taylor两种传统综合方法进行比较。比较结果表明,遗传算法优化方向图的第1副瓣电平可达-40dB,且优化效率比传统方法高很多。为遗传算法在阵列天线方向图综合中的应用提供了技术支持。     

通过精练教学内容提高“HFSS软件的使用”课堂教学效果

对于无线技术专业的学生,掌握HFSS软件的使用很有必要,通过精练教学内容、突出重点,使学生理解、掌握HFSS的基本原理与操作方法,本文简单介绍了"HFSS软件的使用"课程理论讲授内容和实验内容,并以传输线仿真、阵列天线仿真为例进行了说明。     

机载多天线系统的电磁仿真分析

为了研究机载多天线系统的电磁兼容特性,针对天线系统性能优化问题,分析各天线之间的干扰程度和引起天线间干扰的因素得到提高系统性能的方法。分别建立飞机平台的简化模型和三维实体模型对天线耦合度进行仿真,采用遗传算法着重分析在固定工作频率下天线的位置对耦合度的影响,并用时域有限差分算法进行仿真验证,分析所得结果吻合。模型中综合考虑了多根天线的影响,最终获得待挂载天线的最佳位置,为多天线系统设计提供了依据。     

Analytical calculation for input impedance of a circularly‐polarized ferrite disk antenna including higher order modes

We propose an accurate analytical model for a circularly polarized antenna comprising a normally magnetized, grounded ferrite disk with a metalized top surface. The antenna is assumed to be excited by a conventional current probe. In the case of a thin ferrite disk, the electromagnetic fields of the dominant mode of the antenna do not vary in the direction normal to the disk. However, with increasing thickness of the ferrite disk, higher order modes start to affect antenna characteristics such as resonance frequency. This work presents an analysis of the structure that takes into account all higher modes of the antenna. To validate the theoretical calculations, HFSS simulations are performed. The antenna can be tuned by changing the magnetic bias field.     

汽车雷达微带阵列天线设计

为提高汽车雷达性能,设计了一款汽车雷达天线,采用4×8微带阵列天线形式,设计中心频率为24.1 GHz,采用指数加权的方式设计馈电网络,以降低副瓣.在HFSS电磁仿真平台上对其进行仿真、优化.仿真结果显示天线最大增益为21.4 dBi,副瓣电平低于-15 dB,H面半功率波束宽度约为10°,在24 ～ 24.5 GHz频段性能稳定.天线整体长约70 mm,宽约36 mm,体积小.将该天线应用于汽车雷达可以探测车辆和障碍物的速度、距离、角度等信息,从而实现防撞预警、盲点侦测等功能.     

某型模型验证机机载系统电磁干扰抑制设计

针对某型模型验证机机载系统设计中出现的电磁干扰现象,分析了系统中电磁干扰产生的原因,讨论了系统设计中的屏蔽技术、滤波和接地防护技术,以及各子系统间的布局、布线方法对系统电磁兼容性能的影响,详细讨论了电磁干扰抑制方法在系统优化设计中的应用.通过飞行试验验证表明,所采取的电磁干扰抑制设计方法很好地避免了不同电子系统之间的电磁干扰,有效地提升了系统的可靠性和模型验证机飞行的安全性.     

Design of a linear array antenna for shaped beam using genetic algorithm

A linear array antenna design with desired radiation pattern has been presented based on genetic algorithm (GA) approach. Examples of cosecant and flat‐topped beam patterns are illustrated to show the flexibility of GA to solve complex antenna synthesis problems by suitably selecting the fitness function, even with a simple GA. The results have been validated by IE3D electromagnetic simulation. The antenna arrays with different element geometries can also be implemented using the proposed technique. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Int J RF and Microwave CAE, 2008.     

Kμ波段硅基MEMS可重构微型天线设计

在硅衬底上设计了频率分别为11.7 GHz和12.7 GH的双波段缝隙天线,此设计利用RF-MEMS开关来实现天线的频率重构;天线结构紧凑、共平面波导馈电,采用IC工艺制作,为下一代无线通讯和天线集成具有重要的参考价值.采用3D电磁模拟软件HFSSR模拟了天线在低频和高频的反射损失分别为29.5 dB和25 dB;并且天线在低频和高频都有较高的辐射效率.     

双驱动端口的中高频RFID双层天线设计

为了提升天线线圈在空间中产生的磁场强度,提出一种双驱动端口的双层天线方案.首先,从理论出发介绍了设计双层天线时应该考虑的各个参数;其次,改变双层天线的参数,通过三维电磁仿真软件Ansoft HFSS进行建模仿真,探究两线圈的匝数、间距、半径以及相对位置对双层天线的影响;最后,对仿真结果进行分析,找出了最优的双层天线设计方案,对实际设计的中高频RFID读写器天线具有一定的参考价值.     

混合流水车间调度的遗传下降算法

针对混合流水车间调度问题(Hybrid Flow Shop Scheduling,HFSS)建立了混合整数规 划模型,提出了遗传下降算法(Genetic Descent Algorithm,GDA).GDA与HFSS工件在机器上 最优分配规则相结合,不但能够产生初始可行解,而且保证交叉和变异后解仍然可行;同时在遗 传算法中嵌入邻域下降策略.为了验证GDA算法的有效性,随机产生了230组数据进行实验. 实验结果表明:对于HFSS问题,在小规模情况下,GDA算法与最优解之间的平均偏差为0.1%; 对于较大规模的情况,GDA比NEH算法平均改进10.45%.     

基于石墨烯材料的太赫兹波段频率可重构八木天线

传统天线中使用电子开关或PIN二极管开关等方式实现天线可重构功能,但是在太赫兹波段上会面临切换速度慢,偏置电路复杂等问题。石墨烯具有优异的电磁性能,可运用于太赫兹可重构天线中。根据石墨烯表面电导率模型,研究其电导率随频率、化学势的变化关系,证明了石墨烯在可重构天线设计中的可行性。设计了一款太赫兹波段石墨烯频率可重构八木天线,通过改变石墨烯贴片偏置电压改变石墨烯化学势,从而改变天线的工作模式。在HFSS软件中进行仿真优化,天线具有300GHz和500GHz两种频率的工作模式,最大增益分别达到9.29dB和10.28dB,表现出良好的辐射特性。