Ansoft软件在天线电磁兼容中的应用实例

北京航空航天大学RF/EMC研发培训中心致力于射频和电磁兼容领域的研发和培训，该中心实验室研究的领域涉及天线分析和设计、电磁兼容性分析、射频电路设计、目标特性计算和隐身材料和技术研究等。各研究领域均以电磁场为理论基础，因此基于计算电磁学技术的Ansoft 软件产品在本实验室的研究中发挥了巨大作用。为进一步推动Ansoft软件产品在电磁领域的应用，北京航空航天大学与Ansoft公司联合成立了北京航空航天大学-Ansoft培训中心，培训中心于2003年10月29~30日在北京航空航天大学举行了第一期培训。本文将对北航Ansoft培训中心在使用Ansoft软件解决天线、电磁兼容和射频韦伯等领域的工程问题的实例进行介绍。

一. 天线问题

Ansoft 软件可用于天线分析和设计问题的工具是HFSS和Ensemble。本中心采用这两种仿真工具对多种不同形式的天线进行了仿真，部分天线进行了优化设计。主要有喇叭天线和阵、对数周期天线、有源集成天线、分形技术天线、螺旋天线、微带贴片天线、多种柱体和锥体共形天线、GPS天线、通信用马刀天线等。

二. 射频和电磁兼容问题

采用serenade设计了某带通滤波器，其仿真S21曲线和实测曲线如图所示，吻合很好。采用Ensemble 软件对某新型塔康滤波器进行了仿真设计。

使用HFSS软件对多种电磁兼容问题进行了分析，包括机载天线辐射特性分析，机载天线电磁兼容性分析、机载天线隔离度计算，机体缝隙屏蔽效果分析，机上通信、干扰天线特性分析等。

三. 目标特性计算和隐身材料及技术

计算目标的雷达截面RCS，掌握目标的反射特性一直是人们关心的问题。本实验室对金属球体、金属平板以及吸波材料的RCS特性使用HFSS进行了仿真计算。

下图为5个波长的金属正方形平板在垂直入射，水平极化和垂直极化平面波入射下的后向归一化RCS的dB值，频率为10GHz，左图为水平极化，右图为垂直极化。该结果与文献结果吻合。

大量的工程实际问题在Ansoft软件工具的协助下，得到了解决，Ansoft软件在解决电磁计算问题方面性能优越，表现非凡。北京航空航天大学射频电磁兼容实验室很多科研项目的展开得益于Ansoft 软件的正确使用。

Ansoft公司是全球最大的提供以电磁技术为核心的专业EDA厂商，是全球最大的专业射频/微波、信号完整性、电磁兼容和电磁干扰、电磁场及机电元件和系统仿真软件供应商。Ansoft产品被广泛应用于电子设备、集成电路、通讯、航空、航天、汽车、船舶及国防军事等部门。Ansoft软件是从事射频/微波、EMI/EMC、信号完整性、以及电机/变压器、机电系统领域设计人员的首选工具。

作者：杨争光、苏东林、翟禹、戴飞，北京航空航天大学电子信息工程学院