基于拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)涵HF多波段八木天線塔自研建設(shè)

遺傳算法應(yīng)用于天線設(shè)計(jì)時(shí),需要和電磁場(chǎng)的數(shù)值方法相結(jié)合。從pocklington方程出發(fā),采用矩量法分析計(jì)算了八木天線各振子的電流分布、增益及方向圖特性,以八木天線增益為目標(biāo),采用遺傳算法對(duì)天線振子長(zhǎng)度及振子間距進(jìn)行了優(yōu)化,得到了具有最佳增益的八木天線結(jié)構(gòu)尺寸。實(shí)物測(cè)試結(jié)果表明該算法的可靠性及正確性。

為了滿足新型無(wú)線通信系統(tǒng)的需要,設(shè)計(jì)了一種寬帶方向圖可重構(gòu)準(zhǔn)八木天線.可重構(gòu)準(zhǔn)八木天線以基本準(zhǔn)八木天線的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),在基本準(zhǔn)八木天線結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中,激勵(lì)振子的兩臂分別印制在介質(zhì)板兩側(cè),從而簡(jiǎn)化了饋電結(jié)構(gòu),減小了天線尺寸.該天線具有寬頻帶及工作頻帶上增益變化相對(duì)較小等優(yōu)點(diǎn).控制開(kāi)關(guān)的通斷狀態(tài),天線在xoy面的方向圖可以分別指向4個(gè)方向.用電磁仿真軟件對(duì)所提出的天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析與優(yōu)化,并對(duì)所設(shè)計(jì)的天線進(jìn)行了實(shí)際制作和測(cè)試,測(cè)試與仿真結(jié)果吻合較好,驗(yàn)證了該天線的可行性.

混沌思維進(jìn)化算法將混沌搜索和思維進(jìn)化算法相結(jié)合,有效地解決了思維進(jìn)化算法中初始種群產(chǎn)生的盲目隨機(jī)性和冗余性以及現(xiàn)有搜索方式易陷入局部最優(yōu)的問(wèn)題。該算法與標(biāo)準(zhǔn)思維進(jìn)化算法相比,能有效地避免局部收斂,具有更快的收斂速度。把混沌思維進(jìn)化算法應(yīng)用到八木天線的優(yōu)化設(shè)計(jì)中。通過(guò)在hfss和matlab中的建模和優(yōu)化設(shè)計(jì),得出具有優(yōu)良性能的天線結(jié)構(gòu),也驗(yàn)證了混沌思維進(jìn)化算法在天線工程領(lǐng)域具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

運(yùn)用八木天線原理、微帶天線理論和介質(zhì)重疊技術(shù),開(kāi)發(fā)研究出了一種新型介質(zhì)埋藏微帶貼片八木天線。該天線變平面式微帶貼片八木天線為立體式結(jié)構(gòu),由原來(lái)平面式橫向排列變成立體式縱向重疊,解決了平面式微帶貼片八木天線的主波瓣不能與微帶天線平面垂直的問(wèn)題。經(jīng)測(cè)試,這種天線性能優(yōu)于平面式微帶貼片八木天線。

在密距天線原理、折合振子技術(shù)和遺傳算法電磁領(lǐng)域的應(yīng)用研究基礎(chǔ)上,利用遺傳算法對(duì)融合了折合振子與八木天線技術(shù)的新型八木天線結(jié)構(gòu)——雙折合八木天線進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化,找到了一條切實(shí)可行的八木天線小型化途徑。理論和仿真證明,4單元雙折合八木天線單元間距和振子長(zhǎng)度都得到了有效減小,同時(shí)超短間距天線普遍存在的失配和效率問(wèn)題得到了解決,獲得了較為理想的增益和輸入阻抗。

設(shè)計(jì)了一種寬帶微帶貼片八木天線。通過(guò)采用正方形貼片形狀、附加寄生貼片等方法,獲得了較大的相對(duì)阻抗帶寬和較好的方向性。該天線工作頻率為12ghz,三維電磁仿真軟件ansofthfss仿真結(jié)果表明:這種改進(jìn)型天線在其它參數(shù)不變的情況下,其相對(duì)阻抗帶寬達(dá)到27.5%(vswr≤2),實(shí)現(xiàn)了天線頻帶的超寬性,滿足了某項(xiàng)目中無(wú)線通信設(shè)備的需要。

在對(duì)傳統(tǒng)八木天線分析的基礎(chǔ)上,為提高天線使用的靈活性和工作帶寬,設(shè)計(jì)了1種以2.4ghz為中心工作頻率的參數(shù)可變的18單元八木天線。設(shè)計(jì)過(guò)程中利用vb軟件設(shè)計(jì)了一款天線計(jì)算器,便于天線尺寸參數(shù)的計(jì)算和優(yōu)化調(diào)整,使用hfss軟件搭建天線的模型,并對(duì)其中1種參數(shù)方案進(jìn)行仿真優(yōu)化。制作的天線利用pna3621網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)量結(jié)果表明:在2.3～2.5ghz頻率范圍內(nèi),天線方向圖較好,與仿真結(jié)果較為吻合,天線輸入端電壓駐波比和回波損耗較為理想。

在ramadana.alhalabi設(shè)計(jì)的準(zhǔn)八木天線基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì),采取增加展寬天線帶寬的兩個(gè)寄生貼片和振子耦合枝節(jié)和提高天線增益的天線背面引向振子組,減小天線體積的饋線結(jié)構(gòu)等改進(jìn)措施,從而達(dá)到展寬天線相對(duì)帶寬的目的。使用ansofthfss軟件對(duì)改進(jìn)天線進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)旰蛯?duì)實(shí)物天線進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果表明:這種改進(jìn)型天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,其相對(duì)帶寬都大于20%(vswr≤2),在2.4ghz處的增益都大于10db,天線具有良好的性能,從而拓寬了該準(zhǔn)八木天線的應(yīng)用范圍,而且緊湊的結(jié)構(gòu)和較小的尺寸便于天線組陣。

介紹了應(yīng)用密距原理設(shè)計(jì)的密距八木天線,采用t形匹配天線來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的用于激勵(lì)器的折合振子和用于反射器及引向器的半波偶極子,通過(guò)減小t形匹配天線之間的距離來(lái)實(shí)現(xiàn)天線的小型化設(shè)計(jì)。以中心頻率為500mhz密距八木天線為例,說(shuō)明了天線的設(shè)計(jì)過(guò)程,設(shè)計(jì)結(jié)果表明,該天線具有較為理想的技術(shù)指標(biāo),同時(shí),相對(duì)于傳統(tǒng)的八木天線,該設(shè)計(jì)使天線尺寸明顯減小。

八木天線在被用作彈體引向天線時(shí),由于一側(cè)柱體反射的影響,天線增益惡化嚴(yán)重。利用nec軟件,考慮了一側(cè)柱體的影響,對(duì)工作在l波段的微帶八木天線的增益進(jìn)行了優(yōu)化,使得天線增益達(dá)到15db,并用cst仿真其結(jié)果。

準(zhǔn)八木(quasi-yagi)天線是一種基于傳統(tǒng)八木天線的寬帶平面微帶天線,具有良好的增益特性。為了實(shí)現(xiàn)超寬帶系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離通信,該天線在準(zhǔn)八木天線基礎(chǔ)上增加了引向器,從而在對(duì)天線剖面影響較小的前提下提高了天線單元的增益。利用寬帶饋電網(wǎng)絡(luò)組陣,使天線陣列具有良好的阻抗匹配性能,顯著提高了天線的輻射效率。仿真和測(cè)試結(jié)果均表明:準(zhǔn)八木天線有效地實(shí)現(xiàn)了超寬帶、小型化、高增益,并且在水平方向上天線的能量輻射范圍比較大,而在垂直方向上能量輻射相對(duì)集中,從而在遠(yuǎn)距離地面通信中有效增加了輻射能量的利用率,可以實(shí)現(xiàn)定向遠(yuǎn)距離地面寬帶通信。

在對(duì)傳統(tǒng)八木天線分析的基礎(chǔ)上,為提高天線使用的靈活性和工作帶寬,設(shè)計(jì)了一種以2.4ghz為中心工作頻率的參數(shù)可變的18單元八木天線。設(shè)計(jì)過(guò)程中利用vb軟件設(shè)計(jì)了一款天線計(jì)算器,方便了天線尺寸參數(shù)的計(jì)算和優(yōu)化調(diào)整,還使用hfss軟件搭建天線的模型,并對(duì)其中一種參數(shù)方案進(jìn)行仿真優(yōu)化。測(cè)量結(jié)果表明:在2.3ghz～2.5ghz頻率范圍內(nèi),天線方向圖較好,與仿真結(jié)果較為吻合,天線輸入端電壓駐波比和回波損耗較為理想。

八木天線的結(jié)構(gòu)看起來(lái)似乎并不復(fù)雜，但是實(shí)際制作起來(lái)卻不容易，尤其是要想真正獲得良好的收發(fā)效果，就需要耐著性子下一番苦功夫。為提高成功率，避免過(guò)多的無(wú)用功，我們自行制作時(shí)，最好按照天線工作的中心頻率，去搜尋相關(guān)的工程理論書(shū)籍或其他參考資料上提供的現(xiàn)成尺寸，認(rèn)真參照模仿，才能事半功倍。筆者給大家介紹一款小巧實(shí)用的八木天線設(shè)計(jì)軟件——yagi，在它的幫助下，你能輕松設(shè)計(jì)出任意頻率的高增益八木天線。

設(shè)計(jì)了一種新型的用于柱面共形的微帶準(zhǔn)八木天線.天線共形在一段圓柱體表面,通過(guò)共面波導(dǎo)饋電,避免平衡不平衡轉(zhuǎn)換,簡(jiǎn)化了天線結(jié)構(gòu).采用蝶形偶極子作為輻射源,增加天線帶寬.采用分段結(jié)構(gòu)引向器,提高天線增益,調(diào)節(jié)輸入阻抗,達(dá)到匹配.實(shí)測(cè)結(jié)果表明:天線在790～1080mhz頻帶內(nèi),回波損耗s11≤-10db,相對(duì)阻抗帶寬為30%,最大輻射增益為3.8db.

采用雙種群遺傳算法(dpga)結(jié)合時(shí)域有限差分法(fdtd)優(yōu)化八木天線的單元間距和長(zhǎng)度,以實(shí)現(xiàn)更優(yōu)方向圖。dpga由全局與局部?jī)蓚€(gè)種群分工協(xié)作完成進(jìn)化任務(wù),可對(duì)每個(gè)種群選取不同的目標(biāo)函數(shù)、適應(yīng)度評(píng)價(jià)指標(biāo)和遺傳運(yùn)算方法。在dpga優(yōu)化過(guò)程中fdtd的任務(wù)是對(duì)每一個(gè)進(jìn)化出的天線設(shè)計(jì)進(jìn)行性能評(píng)估。通過(guò)優(yōu)化兩種八木天線結(jié)構(gòu),得到了較文獻(xiàn)中更優(yōu)的結(jié)果,證明此方法的可行性。

這一切都開(kāi)始于一次關(guān)于wvaraarrl戶(hù)外日的討論。杰森（kf6emb）問(wèn)吉姆（k6ei）：“既然三段八木可以同時(shí)工作在三個(gè)波段上，那么為什么三臺(tái)收發(fā)機(jī)還需要使用三副獨(dú)立的天線呢？為什么它們不能使用同一個(gè)呢？”

提出了一種采用二維電磁帶隙結(jié)構(gòu)地板為反射器的微帶八木天線。對(duì)所構(gòu)造電磁帶隙結(jié)構(gòu)的電磁傳輸特性進(jìn)行了研究,通過(guò)hfss仿真和優(yōu)化,使所設(shè)計(jì)天線的諧振頻率落在電磁帶隙地板阻帶范圍之內(nèi),有效地提高了天線的增益和阻抗帶寬。實(shí)測(cè)結(jié)果表明,在2.3～2.75ghz頻率范圍,所設(shè)計(jì)天線的回波損耗s11≤-10db,其阻抗相對(duì)帶寬為18%,最大輻射方向增益達(dá)10.1dbi,而相同結(jié)構(gòu)但采用普通金屬地板為反射器的對(duì)比天線,其阻抗相對(duì)帶寬為12%,增益為8dbi。研究結(jié)論對(duì)平面、高增益天線的設(shè)計(jì)具有很好的參考價(jià)值。

從貯木場(chǎng)自動(dòng)化原木生產(chǎn)系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)、建設(shè)原則、系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)成果和取得成果等方面,進(jìn)行詳細(xì)的論述,并就如何建設(shè)一個(gè)符合教學(xué)、科研和社會(huì)服務(wù)要求的生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究探討。

在土木工程教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能幫助學(xué)生更好了解相關(guān)土木工程知識(shí)，從而有效提高學(xué)生專(zhuān)業(yè)水平，以此，保障土木工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量有著重要作用。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，我國(guó)土木工程教學(xué)水平雖然有了較大進(jìn)步，但是受人為因素及外部客觀因素的影響，依然存在較多問(wèn)題，難以較好達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)，致使學(xué)生在土木工程相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)中遇到較大困難。主要對(duì)基于數(shù)值仿真的土木工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)與實(shí)踐進(jìn)行了分析，提出了一些建議。

微帶準(zhǔn)八木天線已經(jīng)在一個(gè)很寬的頻帶內(nèi)表現(xiàn)出很好的性能。文章介紹了一種中心頻率為3gh的微帶準(zhǔn)八木天線,這種天線的輻射性能非常好,其前后比大于18db,交叉極化電平小于-18db,這些性能都已經(jīng)通過(guò)fdtd仿真得到驗(yàn)證。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息技術(shù)在教育領(lǐng)域具有重要作用,是教育信息化的重要組成部分。根據(jù)土木工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn),分析了土木工程專(zhuān)業(yè)開(kāi)展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要性?，F(xiàn)以土木工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)為例,介紹虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)如何在高校土建類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)過(guò)程中發(fā)揮特長(zhǎng)與優(yōu)勢(shì),以及東南大學(xué)在構(gòu)建多層次、模塊化的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,服務(wù)于本科土建類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才能力培養(yǎng)的建設(shè)思路。論述了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)所起的促進(jìn)作用。

以東南大學(xué)土木工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的教學(xué)資源建設(shè)為例,介紹虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源如何在高校土建類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)過(guò)程中發(fā)揮特長(zhǎng)與優(yōu)勢(shì),以及東南大學(xué)構(gòu)建多層次、模塊化的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源體系,服務(wù)于本科土建類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才能力培養(yǎng)的建設(shè)思路。介紹了\"三層次、四模塊、五結(jié)合\"的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,重點(diǎn)對(duì)\"四模塊\"的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)給出實(shí)驗(yàn)實(shí)例。