并行矢量有限元法分析新型波导侧面馈电天线

采用并行矢量有限元区域分解法对一种新型波导侧面馈电天线进行有效的分析。计算中采用矢量棱边元消除传统节点有限元存在的伪解问题。当所分析的天线规模较大时,在普通单台计算机上采用传统有限元方法分析会面临着内存不足和效率不高的问题,引入一种非重叠型矢量有限元区域分解法有效地克服了这一问题。该方法将原始大型求解区域划分成一系列小的子区域单独求解,具有很高的可并行性,从而大大缓解了内存需求,提高了计算效率。通过对一种新型波导侧面馈电天线的分析,验证了这种方法的精确性和有效性。     

复杂媒质目标电磁散射问题的有限元分析

采用有限元方法分析含有各向异性、双各向同性以及双各向异性的复杂媒质目标的电磁散射问题.建立了具有通用形式的线性媒质——双各向异性媒质的有限元泛函公式,并推导了其有限元矩阵方程的具体表达式.通过对铁氧体球、手征球、等离子球和Ω媒质体等四类复杂媒质结构的数值分析,证明了本文给出的复杂媒质散射问题有限元分析方法的准确性以及通用性.     

一种分析准周期结构散射问题的有限元区域分解算法

采用区域分解法和矢量有限元法相结合分析准周期性结构的散射问题.将整个计算区域分成若干个非重叠的子区域,各子域形成自己的有限元线性系统;在子域交界面上引入罗宾传输条件来保证相邻子域的场连续性;通过高斯消去法把求解各子域内部未知量的问题转化为求解交界面上未知量的问题,从而降低计算复杂度.对于一些准周期性结构,利用子结构的几何重复性,能够让电大尺寸问题的求解更加快捷.给出的数值算例证明了该方法的正确性和有效性.     

微波无源器件的快速有限元全波分析

从电磁场有限元法出发,采用有限元撕裂对接法将大型复杂模型转化为若干个小型简单模型来进行分析,引入高阶传输条件和并行计算策略进一步提升了有限元撕裂对接法的性能。对基片集成波导和微带滤波器两种典型微波无源器件的S参数进行了仿真分析,数值结果表明了方法的正确性和有效性。     

使用石墨烯的超宽带轨道角动量螺旋天线设计

轨道角动量涡旋波束各个模态之间相互正交,可以很好地解决频谱资源紧张的问题。针对目前轨道角动量天线普遍存在带宽较窄的问题,设计了一种太赫兹频段的超宽带轨道角动量四臂螺旋天线。研究了馈电端口之间连续相位差与生成模态之间的关系,使用了一种石墨烯双环结构并通过调整优化天线的的结构尺寸来提高天线的性能。实验结果表明,通过简单调整馈电相位差,就能够产生模态数为0、1、2和3的涡旋波,并且不同模态下天线的增益均在7.5 dBi以上。同时所设计的天线绝对带宽达到了8.85 THz,在中心频率6 THz处其相对带宽可以达到147%,S₁₁为-50 dB,与传统天线相比改善较大,为太赫兹频段的模态复用提供了一定的现实意义。     

射频EDA仿真软件在无线通信教学中的应用实践

无线通信专业课程教学中，无线电波的抽象性让学生对于无线电波传播内容的理解存在困难。为了让学生直观地了解无线收发天线的工作机理和无线电波的传播机制，提出将射频EDA仿真软件引入无线通信教学中，通过计算机虚拟仿真操作和实验，给学生提供直观清晰的实例体验和工程应用感知。教学实践表明，该方法能够较好地解决无线通信教学中理论教学缺乏实感、实验教学又难以开展的问题。     

一种基于特征值和级联聚类的协作频谱感知方法

为了提高低信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)下频谱感知的性能，使用模糊C均值(Fuzzy C-means, FCM)和高斯混合模型(Gaussian Mixture Model, GMM),提出了一种基于特征值和级联聚类的协作频谱感知方法。从接收信号的协方差矩阵中提取特征值构造特征向量，通过在三维空间中执行聚类得到信道是否可用的分类模型，此过程无需获得主用户(Primary User, PU)信号以及噪声功率的先验信息，避免了复杂的门限计算。FCM聚类用于优化GMM聚类的初始参数，有效解决了在低SNR下GMM容易陷入局部最小值的问题。仿真结果表明，该方法降低了GMM的收敛时间并提高了模型分类的准确性，与其他主流方法相比能够有效提升频谱感知的性能。