基于HFSS和无线充电的线圈天线设计

本文基于无线充电,通过基于有限元法的电磁仿真软件(HFSS)对线圈天线进行3D建模。在二端口网络分析法的基础上,建立谐振式无线充电的等效电路模型,求解出系统最大传输效率时的表达式。基于以上方法,研究本文设计的线圈天线传输特性,包括线圈天线的S参数、驻波比、充电效率和3D电磁场分布图,得出线圈天线在中心频率2.8 GHz处发生谐振,输入回波损耗最小,为–29.11 d B,且充电效率可达到84.15%。此外,线圈天线具有成本低、结构简单等优势,因此该设计对无线充电的研究有很好的借鉴作用。     

船用可调式倒L VHF天线设计

考虑到船用棒状天线的窄波段局限性,设计一种简易船用可调式倒L单极天线,以满足宽频段的正常通信,进行天线结构设计及机理分析;分析天线结构参数对天线特性的影响;分析接地材料及馈点高度影响下的天线地面效应;运用ANZYS HFSS电磁仿真软件对天线进行结构优化并标定天线基本参数。结果表明,该倒L天线依据参数标定表可以有效满足整个VHF(30～300 MHz)频段的要求。     

单相电力变压器高频传输特性研究

本文对单相电力变压器高频信号传输特性进行研究。首先建立了描述变压器高频传输特性的电路模型,模型考虑了变压器的高频寄生参数的影响。针对不同频段各种寄生参数对变压器传输特性的不同影响,将等效电路化简为不同频段的简化低阶谐振电路,并得出主导谐振点的频率计算公式。根据谐振频率法求取变压器的寄生电容参数,同时对电感参数及电阻参数也进行提取。试验与计算结果的对比验证了在50Hz～500kHz频率内所建立的电路模型具有较好的准确性。     

海水中环天线的辐射特性研究

使用电磁波进行水下通信具有传播速率高等优势,文章针对电磁波水下通信中环天线的设计,在对电磁波传播特性进行研究的基础上,分析了传播速度和波长对环天线的影响,推导出了水下环天线的辐射功率和辐射阻抗的解析表达式,仿真分析了水下环天线的辐射特性,得出了天线尺寸和工作频率对辐射特性的影响,为环天线的设计和应用提供了参考。     

舰船结构对天线辐射性能影响程度的分析

基于物理光学法及物理绕射理论,应用专用舰船电磁仿真软件Ship-EDF,定量计算分析舰船典型结构对天线辐射性能的影响。分析研究舰船结构对天线反射或散射所引起天线辐射方向图的畸变情况,重点讨论天线上舰前后方向图特性对比和舰船桅杆对天线辐射特性的影响。     

基于非谐振单元的小型化带通频率选择表面设计

提出一种从等效电路角度出发设计基于非谐振单元频率选择表面(FSS)的方法。该方法所用的FSS单元尺寸仅为自由空间中电磁波波长的1/10左右,其采用最简单的金属贴片和十字栅格作为多层FSS单元交错层叠,实现类比集总带通滤波网络的特性;利用成熟的集总滤波网络理论并借助高频电路仿真软件ADS设计相应的等效电路模型,并在电磁场全波仿真软件HFSS中进一步小范围优化FSS单元的参数以达到设计目标。该方法可简化传统方法中繁琐的解析计算,有效缩短FSS的设计周期。根据设计和仿真的结果制作样品,并在搭建的测试环境中测试样品的透过率,发现结果与预期相符,其性能满足作为隐身雷达天线罩的要求,可以有效降低带外的雷达散射截面。     

舰载宽带单极套筒天线的FDTD建模及设计方法研究

为了实现舰载天线的可视化分析与设计,采用时域有限差分法(FDTD)建立了细同轴天线的电磁模型,并基于此模型设计了100~400MHz舰载单极套筒天线。通过仿真计算研究了天线几何参数对天线电性能的影响,仿真结果表明该天线具有宽频带特性,但驻波比在高频段不够理想,因此进一步对天线顶端进行了阻抗加载。研究表明,在天线增益不高的前提下该加载方法有效地将驻波比控制在2.5以下。文中所采用的天线建模、设计、仿真以及电抗加载方法,对舰载天线的优化设计与电磁兼容分析均有一定的参考意义。     

压强调控的太赫兹反射器的设计

基于一维光子晶体air/(AB)~N/air(其中A为GaAs,B为SiO_2)的结构设计了简单的太赫兹反射器,并用传输矩阵法对该结构的反射特性进行了TE与TM两种模式电磁波的理论推导与数值模拟仿真研究.利用结构中只有GaAs的介电常数能被外部压强进行调节,通过理论计算与数值仿真,分别对GaAs的厚度、TE与TM两种模式电磁波的入射角和外部压强等参数进行了其反射特性研究.理论计算与数值模拟仿真的结果表明,基于一维光子晶体air/(AB)~N/air的结构能制备成外部压强调控的大角度和全向性的太赫兹反射器.     

导弹意外点火火灾特性数值分析

为掌握导弹意外点火的火灾特性,采用标准k-epsilon模型,运用计算机软件对不同位置火源点的弹药舱进行三维建模,通过计算及仿真的形式再现火灾场景,获得被研究弹药舱内各探测点处温度、压力以及烟雾质量分数等参数的实时数据、参数变化规律等,掌握被研究弹药舱导弹意外点火火灾特性规律。     

舰船天线辐射仿真计算研究

预设计是实现舰船总体电磁兼容性先进的设计方法,而天线辐射效能的仿真计算是预设计手段之一。针对舰船天线布置及设计需求,提出一种天线的建模方法,并根据该方法进行天线辐射效能的仿真计算。首先运用FEKO软件对舰船的一种组合天线进行三维空间参数建模和电激励参数建模,然后根据舰船不同的工作状态进行仿真计算,预测该工作状态下天线的辐射效能,最后对仿真计算结果进行对比分析。为舰船天线设计提供定性的建议和定量的数据,为舰船天线优化布置提供了参考依据。     

导管声子晶体结构带隙特性研究

海洋平台导管结构常受到洋流、台风等激励而振动,低频振动控制是评估海洋平台安全性的重要指标。针对海洋平台导管受低频振动控制问题,设计了基于布拉格机理的一维声子晶体导管。利用有限元法得到周期结构的带隙特性,然后分析一维周期声子晶体导管结构的纵向能带特性,在一维周期导管结构能带结构的基础上,进一步研究了周期结构单元的密度、弹性模量等材料参数和晶格常数、组分比、厚度等结构参数对一维周期导管结构的纵向振动带隙特性影响规律。结果表明:晶格常数和材料的组分比对带隙的起止频率、带隙宽度和中心频率影响明显;导管壁厚、导管密度和弹性模量对带隙的起止频率、带隙宽度和中心频率影响很小。     

对海水天线的初步研究

在未来的电子战战场上,可重构、低反射截面的天线具有较高的战术应用价值。海水具有上述特征,且具有丰富的来源,但很少有资料探讨海水天线的可行性。该文利用HFSS工具对海水天线进行了初步研究,计算了圆柱形海水天线的辐射特性,分析结构参数对天线的辐射效率、输入阻抗的影响,获得了一些有意义的结果。     

跨江桥梁中拱形独立式防撞装置水动力特性研究

为研究拱形独立式防撞装置的水动力特性,通过水动力学软件AQWA,建立了频域动力学模型,基于三维势流理论和时频转换关系分析计算了装置水动力特性,计算得到了不同浪向角、不同波浪周期下的幅值响应算子RAO;不同水深、不同波浪周期下的附加质量、辐射阻尼和一阶波浪力的水动力参数,对比分析了各项参数三自由度方向上对拱形独立式防撞装置的影响。结果表明：各项水动力特性参数对防撞装置的运动影响极其复杂,在纵荡、横荡、垂荡方向上均受到不同程度的影响。各水动力特性呈现的不规律性,将引起拱形独立式防撞装置的非线性运动,考虑防撞装置的水动力特性对准确评估防撞装置的影响具有重要意义。     

复杂地形对微波超视距雷达传播的影响

采用分步傅里叶算法求解抛物方程,重点分析阻抗边界条件的数值处理方法,构成分段线性地形,通过改变电磁和环境参数进行仿真计算,研究天线参数与地形环境对电波传播特性的影响。     

短波对数周期天线及其阵列的方向性

运用矩量法进行分析，从单个对数周期天线人手，讨论了分析问题的理论依据，给出了进行计算的表达式，分析了单个对数周期天线的方向特性及其与振子数目的关系，并对不计互耦影响情形下阵列的方向特性进行了计算。     

磁耦合谐振式无线电能传输天线仿真设计

磁耦合谐振式无线电能传输系统有着传输效率高、传输距离远以及传输功率大等优点。天线作为该系统的核心部分,直接影响到系统的传输效率。用HFSS软件仿真设计螺旋半径50～100 mm之间的6组天线模型,研究了发射和接收天线在能量传输过程中发生频率分裂的现象,通过电容值调节使发射和接收天线达到良好匹配,提升了原谐振频率点处的传输效率,同时分析了天线传输效率与螺旋半径之间的关系。     

简单雷达目标空域瞬态极化特性研究

极化是电磁波的一种矢量属性。不同目标对极化波的散射特性与目标的形状、材料、空间位置分布、运动状态以及入射电磁波的频率都有密切的关系。论文从最简单的复杂目标（两点散射模型）出发,利用几何绕射理论（GTD模型）建立了极化宽带散射模型,分析了模型的极化散射特性随入射电磁波频率变化的规律,并用矩量（MOM）方法进行了仿真,验证了结论的正确性,这对雷达目标的成像、散射特性的测量以及目标识别的描述有重要意义。     

EMC天线近场预测的一种新方法

提出了一种由天线远场参数反演天线近场参数的方法,给出了其数学模型,并通过计算机仿真,验证了此方法的有效性.该方法简单,可适用于各种类型的天线,在估算天线近场特性和EMC近场预测中可望得到应用.     

甚高频频段电磁骚扰转移技术

为了保证船舶的航行安全,船用电子设备应满足电磁兼容性要求.针对船舶甚高频(VHF)通信频段辐射限值的特殊要求,从箱体谐振、电源线谐振以及缝隙谐振等方面研究了电子设备在该频段产生电磁骚扰的机理;利用三维电磁场仿真软件,从上述三方面对船用电子设备VHF频段电磁骚扰转移技术进行分析研究,得出了一系列结论.将结论应用于实际船用电子设备电磁兼容性设计中,缩短了设计周期,节省了设计成本,提高了产品性能.     

船舶外壳材料成型三维仿真研究

常规船舶外壳材料成型三维模拟过程,无视船舶外壳材料的导流性能,导致仿真图像密度矢量较低,因此,提出船舶外壳材料成型的三维仿真研究。计算PVC金属导流成型范围内的描述误差,确定弧形三维外壳构件参数,利用参数搭建仿真层级体系,建立三维实体CAD等效仿真模型,对仿真模型结构进行多层化处理后,通过Visual-mesh软件对材料成型后的三维结构进行有限元网格化处理,结合多点匀时拟合成型技术,描述出船舶外壳材料成型图像,以此实现三维仿真过程。最终的实验结果表明:设计方法与2种常规方法进行比较,仿真图像密度矢量均高于常规方法。