超宽带引信天线时域建模与仿真

 针对超宽带引信天线的带宽及体积因素, 利用电磁场仿真软件进行超宽带天线建模与仿真。在频域中分析超宽带引信天线的驻波比曲线、天线增益; 在时域中分析超宽带引信天线的辐射信号特性及天线方向图。通过两者结果可以得出, 针对超宽带引信天线, 采用时域分析法为主、频域分析法为辅的方法可得到理想的分析仿真结果。     

一种新型缺陷地结构的双陷波超宽带天线

针对超宽带系统易受窄带信号干扰的问题,设计了一种新型双陷波平面超宽带(UWB)天线,地板采用新型的缺陷地结构(DGS)扩展带宽,通过在八边形天线的辐射贴片上加载2个U形槽实现了3.4~3.9 GHz和5.2~5.8 GHz频段内的双陷波特性,并在馈线上加载枝节改善天线的陷波特性.利用仿真软件研究了2个U形槽对陷波特性的影响,分析了天线的方向图和增益特性,并将其加工成实物.仿真和测试结果表明,该天线形状新颖,结构简单,性能优良,易于集成,能够广泛应用于超宽带无线通信设备中.     

具有带阻特性的可穿戴超宽带单极子天线的研究

为降低窄带信号对超宽带的干扰,对具有带阻特性的超宽带天线进行了研究,提出了一种对WiMAX频段具有带阻特性的超宽带单极子天线.该天线采用了聚四氟乙烯玻璃纤维柔性材料作为介质基板,以铜作为辐射贴片和接地板材料,通过在天线的辐射贴片上刻蚀出开口谐振环,使得天线在3.25-3.9 GHz频段出现阻带,有效抑制了WiMAX无线通信(工作频段为3.3-3.7 GHz)窄带信号对超宽带的干扰.天线的整体尺寸为32 mm×40 mm×0.8 mm.仿真分析结果表明,天线带宽为2.7-12.3 GHz,阻带为3.25-3.9 GHz,实现了辐射方向图H面的全向特性和E面稳定性.通过建立人体组织模型,改变天线与人体的距离对天线工作特性进行对比分析,验证了可穿戴天线的可行性.     

两种宽缝超宽带天线的脉冲波形保真度比较

设计了两种小型宽缝结构超宽带天线,一种采用接地CPW馈电方式,另一种采用带状线馈电方式.结果表明这两种天线都有较宽的阻抗带宽.分析了两种天线的特性参数,并比较两种天线的增益和辐射特性,给出两种天线在远区场的脉冲波形比较,并得出不同天线结构对脉冲波形的保真度的影响,这对实际超宽带脉冲天线的设计与应用意义重大.     

用于超宽带通信的镜像Bow-ti微带电路天线设计

介绍了一种用于超宽带通信的平面型的小型天线.该天线采用相对介电常数为2.65的微带电路制作,天线尺寸为3.8 cm×2.8 cm.天线输入阻抗50 Ω,在3～10 GHz之间的驻波系数小于2.首先介绍了各种用于超宽带通信的平面型天线,讨论了镜像Bow-ti微带电路天线设计过程.最后用数字仿真软件对该天线进行了优化设计,并分析了天线的频域和时域特性,结果表明该天线能够满足超宽带通信的要求.     

机载相控阵雷达前视圆面阵天线的方向图的合成

执行地面目标检测任务的机载相控阵雷达通常采用前视阵．介绍了机载相控阵雷达中的前视圆面阵的结构，推导了天线的方向图的计算模型，并就口径场分布为均匀分布的情况下的方向图进行了仿真分析．所得结果有助于研究基于前视圆面阵的空时自适应处理.     

基于枝节谐振器的体域网超宽带陷波天线优化设计

为满足无线体域网(wireless body area network,WBAN)应用中对超宽带天线的陷波要求,采用在槽孔型的辐射贴片上添加十字型枝节谐振器的方法优化设计了一款超宽带陷波天线.天线使用共面波导方式馈电,使天线获得较宽的带宽.通过嵌入十字型枝节谐振器调谐天线的阻抗,实现陷波特性.通过仿真分析确定谐振器横、竖枝节的尺寸范围.利用量子进化算法对谐振器的横、竖尺寸进行优化,获取使天线的陷波频带达到最佳要求的谐振器尺寸参数.根据优化结果制作实物天线,天线的带宽为3.4-9.9 GHz,陷波频段为5.2-5.8 GHz.由天线回波损耗及方向图的仿真和测试结果表明,该优化设计方法是有效的.     

超宽带单极子天线脉冲传输特性的分析

以超宽带单极子天线为对象,提出一种实验测量结合数值模拟的简便方法,并将其推广用于脉冲体制超宽带通信系统的设计与性能分析,测量天线系统在特定频段上的频域传输幅度和相位特性并将其转换成时域传输特性.然后利用实验数据,结合数值仿真,分析了几种脉冲信号在系统中的传输特性.接着通过比较系统采用不同收发天线对情况下的传输特性,探讨了超宽带天线的性能评估和选择.实验与仿真结果表明,这种方法对脉冲信号的波形设计、超宽带天线的性能评估与优选具有良好的效果.     

机载相控阵天线建模及辐射特性的研究

针对机载相控阵天线电磁辐射特性预测难的问题,利用HFSS对相控阵天线的方向图特性进行了研究。对单元天线进行了物理建模,得出了方向图特性曲线,结合天线绕射理论分析了机载平台对天线辐射特性的影响。研究结果表明,利用HFSS仿真结合天线绕射理论可简化相控阵天线电磁辐射特性的预测。     

细线天线的瞬态响应特性的研究

利用FDTD（时域有限差分方法）对多根细线天线的瞬态响应特性进行了数值模拟。分析了其他细线天线的存在对馈源为电磁脉冲的细线天线辐射特性的影响以及对入射波为电磁脉冲时细线天线中心电流响应特性的影响。指出了MIMO（多输入多输出）技术在超宽带领域应用时,天线之间的距离所应当满足的条件。     

用复射线法分析高斯型口径辐射的误差特性研究

高斯型口径分布所产生的辐射场可以近似地用复射线法来分析。本文利用从口径辐射平面波谱积分解中所导出的关系，系统地考察了这一近似分析的误差特性。有关结论将有助于正确地理解和运用复射线分析方法。     

基于合成孔径聚焦的超声SH导波成像检测

超声水平剪切(shear horizontal,SH)导波成像检测旨在解决平板检测中检测距离增加时分辨力降低的问题。该文运用合成孔径聚焦原理,构建了16通道超声SH导波成像检测实验系统,通过分析阵列信号时频域特征揭示了声波与缺陷间相互作用的规律,对SH导波合成孔径聚焦成像算法进行了讨论,阐明了导波阵列信号时空域信息合成在聚焦成像中的应用。研究结果表明:合成孔径聚焦可用于超声SH导波成像检测,所成图像能够表征钢板中检测距离2 m以上、尺寸当量大于5 mm的缺陷信息,为深入开展工业在役大尺度结构板材的缺陷成像检测和结构健康监测提供了基础。     

分布式STBC在UWB系统中的应用及其性能分析

基于STBC(space-tim e b lock cod ing)可以实现发射天线数确定的完全发射分集,并且仅仅对接收信号进行线性处理的非常简单的最大似然译码算法特点,文中将分布式STBC技术应用到UWB(u ltra w ideband)系统中,构建一个分布式STBC-UWB系统,以此来获得更好的系统性能。考虑只有单个中继节点的情况下,推导出该系统的误比特率表达式。在S-V信道模型环境下,利用MATLAB仿真了分布式STBC-UWB系统误码率性能,并与传统UWB系统进行比较,发现采用分布式STBC-UWB系统比传统系统在误码率性能上明显提高。     

林地场景下的超宽带无线信道模型研究

为了研究超宽带信号在林地中的传播特性,依据信道频域测量数据,提出了符合中国超宽带(UWB)技术频率使用规定的林地场景信道模型.信道总体模型采用修正S-V模型.在信道测量信号的后处理中,使用过渡带为高斯滚降特性的类高斯窗来提取符合中国超宽带频谱规范的测量信号,利用CLEAN算法得到高分辨率的离散信道响应,并为信道时域测量信号提出了一种基于小波分析的分簇算法,最后统计提取出了信道模型参数.仿真结果表明,提出的林地超宽带信道模型和实测数据有着相近的时延扩展特性和主要多径个数.     

爆炸冲击波致颅脑冲击伤数值模拟研究

爆炸冲击波作用头部导致的颅脑冲击伤已成为战斗医学救治中的“标志性损伤”,而爆炸冲击波作用头部时与头部相互作用过程及致伤机理尚不明确. 为了找出爆炸冲击波与头部相互作用时空气压力场变化规律及颅脑动态响应特性,进行了爆炸冲击波作用头部数值模拟研究. 建立了具有典型人体头部结构的三维有限元模型,针对Nahum尸体头部撞击实验对头部有限元模型的有效性进行了验证;基于验证的头部有限元模型,对爆炸冲击波作用头部进行数值模拟,得出了冲击波与头部相互作用时空气压力场变化规律;对头部颅内压变化情况进行分析,得出了冲击波从正面作用头部后额叶、顶叶脑组织压力会出现高频的正负压周期性波动,且会出现较高的压力峰值,为易受损区域.      

E面扇形喇叭天线对电磁脉冲响应特性的分析

运用时域有限差分法（FDTD）,计算和分析了E面扇形喇叭天线对超宽带（UWB）电磁脉冲、高空核爆电磁脉冲（HEMP）和高功率微波（HPM）的响应特性,并且通过瞬态近远场变换计算了天线对入射脉冲产生的远区场响应,并利用傅里叶变换得到了响应频谱.经分析得出入射脉冲不但会对天线的连接设备造成损伤,而且由于E面扇形喇叭天线所具有的高增益特性,使得进入天线口径后产生反射的电磁脉冲幅值被增大,在远区场形成较大场强,从而将会对接收设备造成物理损伤.     

Vivaldi超宽带天线时域特性的FDTD分析

针对典型 Vivaldi超宽带天线时域特性分析较难的问题,设计了适用于3.1～10.6 GHz 的Vivaldi天线,并利用时域有限差分算法(FDTD)进行建模和计算.仿真结果表明,该Vivaldi天线电场信号的脉冲延续时间约为0.5 ns,振铃效应较小,高频部分比低频部分相位失真严重.FDTD分析为该天线校正相位、改进消除波形失真的方法提供了理论依据.     

矿井浪涌脉冲辐射电磁场研究

研究煤矿井下浪涌脉冲电流激励下电缆的辐射电磁场,运用推迟矢量位和行波天线理论推导了浪涌脉冲电流激励下电缆的辐射电磁场时域数学模型,给出了辐射场强的解析表达式,并进行了仿真计算.时域结果表明,浪涌脉冲电流在电缆附近会产生很高的瞬态辐射场强,但随着距离电缆的径向距离的增加,辐射场强迅速衰减;辐射场强的大小与浪涌电流峰值成正比;在巷道径向距离内,同一横截面辐射场强与距离成反比;在浪涌电流峰值为1kA时,距离电缆径向距离4m处瞬态辐射电场强度峰值达到15kV/m,磁场强度峰值达到40A/m.因此在不采取屏蔽措施的情况下,瞬态浪涌辐射会对井下巷道内监控及通信系统的正常工作造成影响.