1GHz-9GHz混波室的结构和统计特性的研究

混波室(Reverberation Chamber)作为一种新型的电磁兼容的测量设备,由于其自身的优越性,受到越来越多的关注.混波室测量技术与混波室中场分布的统计特性有着密切关系.本文提出一种工作频率为1GHz-9GHz的三维混波室结构,采用有限元法(FEM),利用Ansoft HFSS9.2软件进行建模仿真,重点研究了混波室内场分布的统计特性,并与实测结果相比较,与三维混波室理论场分布特性相一致.同时,比较了不同的扇叶取样数下混波室内场分布的情况,指出扇叶取样数对统计特性的影响.     

低频补偿超宽带TEM喇叭天线的研究与设计

设计和仿真了一种组合式的超宽带TEM喇叭天线。通过采用指数渐变的TEM喇叭天线与矩形框的组合形式,扩展了天线的低频截止频率。同时,为了提高高频端天线的增益,对天线口面做圆弧过渡。使用电磁仿真软件CST Microwave Studio进行建模与仿真分析。根据仿真结果制作了天线,在微波暗室内进行测试。结果表明,天线在0.78~20 GHz的频带内反射损耗小于2.5,比带宽达到了25.6∶1,在整个工作频段内平均增益为10 dBi,达到了预期的设计目的。     

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.     

3G系统宽频带室内全向天线研究

随着3G时代的来临,新的移动通信网络的建设正在全面展开,尤其是室内通信网络的建设更加复杂和重要.针对目前室内3G网络覆盖和建设成本问题,设计了一种宽频带室内全向天线,采用不对称双锥结构,在理论分析的基础上,对传统的双锥天线结构进行了改进,应用商业高频仿真软件(HFSS)对天线结构尺寸进行了优化设计,仿真结果与实测数据吻合较好.天线工作频率为800-2 500 MHz,不附加匹配网络,频带内电压驻波比满足1.4: 1,低频段增益在2 dBi以上,高频段增益在5 dBi以上,可以满足2G和3G移动通信室内网络覆盖要求,覆盖范围与现有室内全向天线相比有较大提高,从而可以有效地降低室内移动通信网络的建设成本,提高和扩充整个网络的质量和容量.     

几种超宽带TEM喇叭天线的性能比较

超宽带TEM喇叭天线是近年来研究的一个热门课题.在天线尺寸一定时.研究了3种TEM喇叭天线的特性,经过比较,得出了设计TEM喇叭天线的规律.     

一种基于CSRR结构的超宽带陷波天线设计

设计了一款基于互补金属开口谐振环(CSRR)的具有陷波特性的超宽带天线。所设计的天线采用渐变式馈线,实现了较宽的阻抗匹配,并且通过在辐射贴片上刻蚀2个圆形开口缝隙来实现双陷波特性。天线尺寸为35mm×30mm×1mm。利用电磁仿真软件HFSS 13.0进行了仿真分析,根据仿真结果优化了设计;加工实物进行了测试,结果与仿真具有良好的一致性。仿真和测试结果表明天线在2.7~15.6GHz的频段内电压驻波比(VSWR)小于2,在3.1~3.7 GHz、5.1~5.9 GHz具有陷波特性,分别有效抑制了WiMAX、WLAN信号对超宽带通信系统的干扰。研究表明,该天线在除陷波频段外的其余超宽带工作频段范围内,具有良好的辐射方向性和稳定的增益,且结构紧凑,易于共形,能较好地应用于超宽带通信系统中。     

微带偶极子天线的小型化改进设计

基于传统的偶极振子天线的原理和结构特点,结合微带天线的优势,改进设计了一种中心工作频率为2.45GHz的微带贴片偶极子天线,缩小了天线尺寸。设计过程中使用Ansoft HFSS软件搭建天线的模型并进行仿真。制作的天线利用PNA3621网络分析仪进行了测试,测量结果表明:在2.2GHz~2.7GHz频带范围内,天线方向图对称性较好,旁瓣较少,与仿真结果较为吻合,天线输入端电压驻波比和回波损耗较为理想,实现了较宽的频带。     

高增益平面准八木天线设计

为了实现天线的高增益特性,利用了基于有限元数值计算方法的电磁场仿真软件,设计了一种新颖的高增益平面微带准八木天线.该天线采用单面微带形式,使用了简单的共面波导(CPW)馈电,极大的简化了馈电网络,减小了天线电尺寸.天线通过引入匹配枝节,使其具有了良好的阻抗匹配性能,显著提高了天线的辐射效率.仿真结果证明该天线在保持了较宽带宽的前提下,其增益明显高于同类常规八木天线,达到10.19 dBi.     

超宽带小尺寸介质谐振器天线

研究一种工作于3.1~10.6GHz频段的超宽带叠层介质谐振器天线.将低介电常数薄介质片插入介质谐振器和金属地面之间,可有效降低介质谐振器的Q值,展宽天线带宽.在介质谐振器下部切去1个小四面体,产生1个空气缝隙,进一步展宽天线带宽并提高阻抗匹配.对空气缝隙尺寸进行优化,使各个工作模式的频带相互重叠,产生超宽带工作带宽.在天线一侧短接金属壁,减小天线总尺寸一半以上.对设计的介质谐振器天线进行仿真实验,结果表明:试验和仿真结果一致性较好;介质谐振器天线实现4∶1的带宽(相对带宽约118%),带内增益为4~8dBi.     

低副瓣膜片加载方形棱锥喇叭天线设计

为了降低方形棱锥喇叭天线的E面方向图副瓣电平,该文对具有相同外形尺寸、不同加载方式的方形棱锥喇叭天线进行建模分析.采用基于有限元法的电磁软件,对传统无加载、金属四脊加载、金属膜片非周期阵列对称加载三种方形棱锥喇叭天线的回波损耗、方向图及隔离度仿真特性进行比较分析.研制了中心频率为12 GHz的膜片阵列加载方形棱锥喇叭天线,该天线在10～14 GHz频带上的方向性系数大于14 dB,E面方向图第一副瓣电平比主瓣低17 dB以上,双正交线极化隔离度及工作主模与其它模式的模式隔离度均高于40 dB.仿真和实测结果证明了膜片加载方法对于改善方形棱锥喇叭天线副瓣电平特性的有效性.     

混响室和开阔场中单极子感应电流相关性仿真

为了研究混响室和开阔场中电磁辐射敏感度测试的相关性,采用电磁仿真软件FEKO分别建立混响室和开阔场的物理模型,在混响室和开阔场共同的工作频带(170MHz到1GHz范围)内选取6个频点(200,350,500,650,800,950MHz),在每个频点,对放入混响室和开阔场中一个电小尺寸的单极子天线上的感应电流和其所在位置的电场强度分别进行计算,对计算所得数据进行统计分析。结果表明:混响室和开阔场中单极子归一化感应电流具有很好的相关性。     

混响室和GTEM室中单极子感应电流相关性仿真

为了研究混响室和GTEM室电磁辐射敏感度测试的相关性,采用电磁仿真软件FEKO分别建立混响室和GTEM室的物理模型,在混响室和GTEM室共同的工作频带(80 MHz~1 GHz范围)内选取8个频点(80,150,200,300,400,500,600,700 MHz),在每个频点,对放入混响室和GTEM室的电小尺寸单极子天线上的感应电流和其所在位置的电场强度分别进行计算,对计算所得数据进行统计分析,结果表明:混响室和GTEM室中单极子归一化感应电流最大值的相关性最好,平均值的相关性次之,最小值的相关性最差。     

电磁辐射敏感度混响室量化测试方法

针对混响室环境电磁辐射敏感度定量测试的技术需求,分析了现有测试方法的局限性,指出了存在的问题.从混响室电磁场统计分布规律和电磁辐射效应机理出发,建立了受试设备（EUT）临界干扰场强与混响室测试环境电场强度有效均值、EUT受扰概率和等效天线方向性系数最大值之间的关系.统筹考虑效应类型、等效天线耦合效率等因素,从用频设备干扰与损伤效应、强场电磁辐射效应和测控设备扰动效应等3方面,给出了EUT等效天线方向性系数的选取原则和拟合公式.测试过程中使EUT的干扰概率保持在10%~60%、混响室搅拌位置数在30~50时,混响室与均匀场环境中EUT临界干扰场强测试结果之间的误差在3 dB左右.某型军用超短波通信电台带外强场电磁辐射关机-重启效应、电源模块测控扰动效应临界干扰场强测试结果表明:混响室与均匀场环境EUT的电磁辐射临界干扰场强测试值随辐射频率的变化规律一致,二者之间的最大测试误差为5 dB,能够满足工程测试需求.      

混响室与均匀场临界辐射干扰场强等效测试方法

为解决混响室条件下设备的临界辐射干扰场强测试结果与均匀场相关性较差的问题,提出了一种基于不同测试场地EUT的接收功率相等的临界辐射干扰场强测试方法.首先通过理论推导,得到混响室条件下被测设备临界辐射干扰场强计算公式;然后采用电磁场仿真软件FEKO,建立混响室和均匀场的仿真模型,在理想情况下验证了理论的正确性;最后以ETS 3142E型天线为被测设备,分别在混响室和开阔场中对该方法进行了试验研究.结果表明:该方法得到的临界辐射干扰场强与均匀场有较好的一致性;由于考虑了混响室的全向辐照电磁环境,测试结果具有较小的相对误差.      

混响室条件下场对同轴线缆耦合规律的仿真研究

为研究混响室中场对同轴线缆的耦合规律,使用仿真软件FEKO对其进行建模,对混响室中同轴线缆终端的感应电流进行仿真计算,并提出使用多列波叠加的方法与建立模型仿真得到的结果进行比较。通过不同线缆长度、仿真频率的变化,得到混响室中同轴线缆终端感应电流在其电磁波半波长整数倍频点会形成谐振;同时线缆终端负载的大小不会影响传输线感应电流的响应频点,但感应电流大小会随之改变,而在使用多列波叠加方法替代混响室模型进行仿真时,仿真结果会存在一定误差。     

混响室条件下小尺寸腔体屏蔽效能测试

针对小尺寸腔体屏蔽效(SE)能难以测试的问题,对频率搅拌嵌套混响室法SE测试中天线效率的影响加以修正;并利用感应电动势法对壁面单极子天线的响应进行推导,得出其能够用于检测混响室内场环境的结论.利用该结论,采用频率搅拌+壁面单极子天线的改进测量模式,对某装备电气系统模块箱体的SE进行测试研究.测得的S₂₁参数证明了频率搅拌调节场分布的有效性;而低频段的S₂₁均值曲线说明混响室内能量随频率变化呈现一定震荡特性. SE计算结果表明,箱体在过模状态下(3~13 GHz)的屏蔽效能力从20 dB逐渐减弱到5 dB,并且测试结果与天线位置的选取无关,若忽略天线效率可导致多达10 dB的测量误差,这在实际测试中需要引起重视.      

天线口径大小对混波室测试的影响

为分析非零口径天线的局部平均作用对混波室测试的影响,以统计理论为基础,引入方差函数,从混波室空间相关函数出发,计算出方差函数随间隔长度变化的规律.在实际混波室内x方向移动三坐标场探头,测量不同位置上的电场值,以此来模拟不同口径长度的合成缝隙天线,分析不同口径长度对方差函数和各向异性系数的影响.理论和实验分析结果表明,随着天线口径长度增加,方向函数和各向异性系数减小,局部平均作用增强.     

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.