北京航空航天大學(xué)RF/EMC研發(fā)培訓(xùn)中心致力于射頻和電磁兼容領(lǐng)域的研發(fā)和培訓(xùn)，該中心實驗室研究的領(lǐng)域涉及天線分析和設(shè)計、電磁兼容性分析、射頻電路設(shè)計、目標(biāo)特性計算和隱身材料和技術(shù)研究等。各研究領(lǐng)域均以電磁場為理論基礎(chǔ)，因此基于計算電磁學(xué)技術(shù)的Ansoft 軟件產(chǎn)品在本實驗室的研究中發(fā)揮了巨大作用。為進一步推動Ansoft軟件產(chǎn)品在電磁領(lǐng)域的應(yīng)用，北京航空航天大學(xué)與Ansoft公司聯(lián)合成立了北京航空航天大學(xué)-Ansoft培訓(xùn)中心，培訓(xùn)中心于2003年10月29~30日在北京航空航天大學(xué)舉行了第一期培訓(xùn)。本文將對北航Ansoft培訓(xùn)中心在使用Ansoft軟件解決天線、電磁兼容和射頻韋伯等領(lǐng)域的工程問題的實例進行介紹。

一. 天線問題

Ansoft 軟件可用于天線分析和設(shè)計問題的工具是HFSS和Ensemble。本中心采用這兩種仿真工具對多種不同形式的天線進行了仿真，部分天線進行了優(yōu)化設(shè)計。主要有喇叭天線和陣、對數(shù)周期天線、有源集成天線、分形技術(shù)天線、螺旋天線、微帶貼片天線、多種柱體和錐體共形天線、GPS天線、通信用馬刀天線等。

二. 射頻和電磁兼容問題

采用serenade設(shè)計了某帶通濾波器，其仿真S21曲線和實測曲線如圖所示，吻合很好。采用Ensemble 軟件對某新型塔康濾波器進行了仿真設(shè)計。

使用HFSS軟件對多種電磁兼容問題進行了分析，包括機載天線輻射特性分析，機載天線電磁兼容性分析、機載天線隔離度計算，機體縫隙屏蔽效果分析，機上通信、干擾天線特性分析等。

三. 目標(biāo)特性計算和隱身材料及技術(shù)

計算目標(biāo)的雷達(dá)截面RCS，掌握目標(biāo)的反射特性一直是人們關(guān)心的問題。本實驗室對金屬球體、金屬平板以及吸波材料的RCS特性使用HFSS進行了仿真計算。

下圖為5個波長的金屬正方形平板在垂直入射，水平極化和垂直極化平面波入射下的后向歸一化RCS的dB值，頻率為10GHz，左圖為水平極化，右圖為垂直極化。該結(jié)果與文獻結(jié)果吻合。

大量的工程實際問題在Ansoft軟件工具的協(xié)助下，得到了解決，Ansoft軟件在解決電磁計算問題方面性能優(yōu)越，表現(xiàn)非凡。北京航空航天大學(xué)射頻電磁兼容實驗室很多科研項目的展開得益于Ansoft 軟件的正確使用。

Ansoft公司是全球最大的提供以電磁技術(shù)為核心的專業(yè)EDA廠商，是全球最大的專業(yè)射頻/微波、信號完整性、電磁兼容和電磁干擾、電磁場及機電元件和系統(tǒng)仿真軟件供應(yīng)商。Ansoft產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備、集成電路、通訊、航空、航天、汽車、船舶及國防軍事等部門。Ansoft軟件是從事射頻/微波、EMI/EMC、信號完整性、以及電機/變壓器、機電系統(tǒng)領(lǐng)域設(shè)計人員的首選工具。

作者：楊爭光、蘇東林、翟禹、戴飛，北京航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院