董焱章
- 作品数：44 被引量：27H指数：4
- 供职机构：湖北汽车工业学院更多>>
- 发文基金：博士科研启动基金国家自然科学基金湖北省自然科学基金更多>>
- 相关领域：电子电信理学一般工业技术交通运输工程更多>>
- 24GHz高增益超材料覆层型微带天线的拓扑优化设计被引量：4
- 2020年
- 提出了一种基于遗传算法的高增益超材料覆层型微带天线拓扑优化设计方法,设计中对超材料基元和辐射基元采用整体考量的方法,选取微带天线的最大增益值为目标函数,选取超材料覆铜区域离散化后方格子铜贴片的二进制0-1编码为优化变量,建立了24 GHz超材料覆层型微带天线的拓扑优化模型。并采用贴片方格子的冗余设计方法来消除拓扑优化中的单点连接,进而通过合适的遗传算法求解策略对10×10方格子规模的优化设计问题进行求解,获得了一种不含单点连接的新型超材料覆层型微带天线。结果表明,与普通微带天线相比,创新构型的超材料覆层型微带天线具有更佳的工作频率匹配性能,微带天线的增益性能和方向性得到明显提升,其最大增益性能从7.51 dB提升到11.54 dB,提升了53.66%。最后对比研究了12×12和14×14等两种不同方格子规模的超材料微带天线拓扑优化设计问题,结果显示得到的创新构型优化设计结果是趋于收敛的,考虑到制备性价比,10×10方格子规模下的创新构型是制备最佳选择。
- 董焱章董焱章
- 关键词：超材料微带天线增益拓扑优化
- 基于卦型基元的高增益超材料微带天线拓扑优化被引量：4
- 2021年
- 针对超材料微带天线在拓扑优化中存在基元结构复杂导致加工高精度要求等问题,本文提出了一种极简设计理念——卦型基元;并基于卦型基元完成了超材料微带天线的拓扑优化设计,在保证天线高增益性能的同时,超材料结构构型简洁从而具有良好的可制备性。超材料结构由固定的圆弧基元和变化的卦型基元组成,其中卦型基元中每条卦线对应一个设计变量,每个设计变量的取值规则为1对应连续卦线、0对应断口卦线。继而以天线增益最大化为目标函数、工作频率24 GHz为约束建立超材料微带天线设计的拓扑优化模型;并基于遗传算法的求解策略分别研究了对称型和非对称型超材料微带天线算例。分析结果表明基于卦型基元的超材料微带天线增益均得以显著提高,且四重卦线基元结构具有更大的增益;超材料结构的对称性可以保证辐射方向为Z轴主方向;样品制备效果验证了卦型基元超材料微带天线的良好制备性;对拓扑优化设计的深入分析发现,相比方格子基元,卦型基元设计更具有高效性。最后从天线的表面波角度阐释了其高增益性能的机理。
- 董焱章董焱章王永刚
- 关键词：微带天线增益拓扑优化
- 基于拓扑优化的24GHz高增益超材料微带天线
- 一种基于拓扑优化的24GHz高增益超材料微带天线设计方法，它包括天线基板、微带贴片、同轴馈电装置、超材料基元和金属接地板。通过采用聚乙烯的天线基板、金属辐射的微带贴片、同轴线馈电装置和超材料的基元与铜覆层的金属接地板相互...
- 董焱章周精浩王峰林鉴岳
- 文献传递
- 24GHz高增益超材料微带天线
- 一种24GHz高增益超材料微带天线，它包括天线基板、微带贴片、同轴馈电装置、超材料基元和金属接地板组成，通过采用聚乙烯的天线基板、金属辐射的微带贴片、同轴线馈电装置和超材料的基元与铜覆层的金属接地板相互结合组成微带天线，...
- 董焱章周精浩王峰林鉴岳
- 文献传递
- 基于冗余设计的K波段超材料微带天线及设计方法
- 本发明公开了一种基于冗余设计的K波段超材料微带天线及设计方法，所述微带天线包括天线基板，天线基板的下表面设置有金属接地板，上表面中部设置有辐射贴片，辐射贴片中部设置有同轴线馈电探针，辐射贴片的四周环绕设置超材料基元，每一...
- 董焱章周精浩林鉴岳王峰
- 文献传递
- 基于冗余设计的K波段超材料微带天线拓扑优化
- 电磁器件结构的拓扑优化通常会遇到棋盘格式问题,棋盘格式对优化得到的创新构型器件试样制备非常不利。本文采用冗余方格子贴片形式来离散微带天线的超材料基元覆铜设计域、以天线增益性能为设计目标和以天线工作频率24GHz(K波段)...
- 周精浩董焱章
- 关键词：超材料微带天线拓扑优化增益
- 文献传递
- K波段高增益超材料微带天线的拓扑优化设计被引量：5
- 2019年
- 超材料微带天线的设计通常依赖经验,其中超材料基元的设计多以尺寸优化和形状优化为主。研究了常规超材料对微带天线增益性能的影响,发现其对增益性能的提升效果有限。提出了一种基于遗传算法的高增益超材料微带天线拓扑优化设计方法,对超材料基元采用整体设计的方法,以天线增益最大化为设计目标,以覆铜贴片方格子的有无为设计变量,建立了K波段(24 GHz)超材料微带天线的拓扑优化模型。进而基于遗传算法的求解策略,获得了一种新颖的超材料微带天线构型。仿真结果表明优化后的超材料微带天线侧向辐射得以抑制,其最大增益提升到10.5 dB,与普通微带天线相比性能提升了35%。同时通过改变覆铜贴片格子的布置规模对优化设计结果的收敛性进行分析,分析结果显示创新构型超材料微带天线设计结果是收敛的,且10×10方格子规模下的创新构型制备性价比最高。最后研究了超材料基元单独设计与整体设计的天线工作频率匹配对比,对比结果证实了超材料基元采用整体设计对于超材料微带天线拓扑优化是非常必要的。
- 董焱章董焱章
- 关键词：超材料微带天线拓扑优化增益
- 一种基于卦型基元的K波段超材料微带天线
- 本发明公开了一种基于卦型基元的K波段超材料微带天线，包括天线基板、辐射微带贴片、超材料单元、金属接地板、同轴馈电探针，其中，超材料单元过渡圆弧基元为三条具有倒角的相互平行的折线，所述卦型基元为三相互平行的卦线，每条卦线为...
- 董焱章周精浩林鉴岳王永刚
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- 一种覆层型双频毫米波超材料卦形微带天线的设计方法
- 本发明提供一种覆层型双频毫米波超材料卦形微带天线的设计方法，包括如下步骤：S1、为微带天线的介质基板和覆层基板选取适当的板材；S2、对24GHz和77GHz频段的辐射贴片尺寸进行计算，使得双频矩形辐射贴片的长度尺寸对应一...
- 董焱章陆海斌刘启鑫李青峰崔飞蝶王永刚
- 结构电磁有限元分析的网格依赖性研究被引量：3
- 2013年
- 分析了基于有限元方法的超材料电磁性能仿真分析结果对有限元网格的依赖性。通过对仿真结果的分析,发现基于S参数的材料性能参数反演结果对S参数的计算准确度的依赖性巨大,特别是处在谐振频域的S参数误差会导致等效电磁参数的性态误差。针对基于求解频率的网格自适应技术对远离求解频率的谐振频域的分析结果的准确度改善不够这个问题,需要确定合适的求解频率来执行网格自适应。提出了一种改进电磁性能仿真分析准确度的方法,其基本思想是首先给定一个初始的求解频率值,根据Kramers-Kronig关系反演等效电磁参数,进而获得谐振频率的近似值,并把此值作为求解频率来实现网格自适应以获得合适的网格剖分,最后经扫频获得S参数并进行等效电磁参数的反演。数值结果表明,该方法可有效提高仿真分析和参数反演的准确度。
- 刘书田董焱章
- 关键词：S参数参数反演超材料
