首页/文章/ 详情

期刊观察--近场聚焦(NFF)微波天线

2月前浏览1458




将天线辐射的电磁场聚焦在天线近场(NF)区域中的一点是一种众所周知的技术,可以在靠近天线孔径的尺寸有限的点区域中增加电磁功率密度。NFF阵列本质上利用了天线阵列的极大灵活性来控制旁瓣电平,塑造-3dB焦斑,实现多焦点NFF天线,并对焦点进行电子扫描。

参考文献



   

[1] P. Nepa and A. Buffi, “Near-Field-Focused Microwave Antennas: Near-field shaping and implementation,” IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 59, no. 3, pp. 42–53, Jun. 2017, doi: 10.1109/MAP.2017.2686118.





NFF天线

As shown below👇


NFF天线技术

菲涅耳波带片透镜天线、发射阵列和反射阵列也被认为可以实现NFF平面透镜天线,这些天线可以被认为是能够塑造传统馈电天线辐射的电磁场相位前沿的设备。

所有这些都是为了避免电大NFF微带阵列馈电网络带来的复杂性和损耗。在发射阵列和反射阵列中,通过适当修改准周期发射/反射表面晶胞的一个或多个几何参数来获得所需的相移。

NFF天线解决方案还包括在天线孔径前带有电介质透镜的金字塔或圆锥形喇叭、椭球反射天线和漏波(LW)天线。将辐射场聚焦在天线NF区域中某一点的经典方法由弯曲的LW引导结构组成。为了避免笨重的弯曲引导结构,可以使用锥形直线LW引导结构。NFF LW天线也可以通过使用嵌入散射体层中的非周期散射体来获得,这会导致沿波导层传播的渐逝波散射,使得散射场在所选焦点处同相。在NFF LW天线中,泄漏模式的固有色散特性允许对焦点进行频率扫描。

由开槽波导天线、径向线槽天线和开口波导阵列制成的NFF天线与印刷天线技术相比,波导天线显示出更好的效率和更高的功率处理能力。最近,也有研究使用介电谐振器天线和表面集成波导技术的NFF天线。






用于短距离无线系统的NFF天线

与传统的聚焦 FF 天线相比,NFF 天线在辐射功率密度水平以及场振幅峰值周围点区域较小尺寸所保证的空间分辨率方面的优势,使 NFF 天线对许多无线系统具有很大的优势。

无线远程识别系统

在射频识别(RFID)应用中,标记物品的预期位置非常靠近阅读器天线,所以标签位于阅读器天线NF区域。因此,相对于传统的FF聚焦天线,NFF RFID阅读器天线可能更有优势。


工业微波应用

在非接触式、非破坏性的微波材料检测中,当测量大样品中材料特性的小空间变化或测试小材料样品时,聚焦场可以有效地提高传感器灵敏度。NFF阵列也可用于微波辐射测量的温度传感。其他应用包括工业微波加热、地下探测、隐蔽武器探测、有损介质内异物探测、等离子体加热、非致命微波武器和短程、高数据速率点对点通信。


局部热疗和成像系统

聚焦技术已被应用于生物医学工程,以提高成像系统的空间分辨率或提高尺寸有限的斑点区域的温度。例如,在微波热疗施加器中,沉积的功率密度必须在患病组织周围的有限区域内最大化,而不会使周围的健康组织过热。进一步的应用可能存在于无线内窥镜胶囊的通信/跟踪系统或用于远程监测生命体征的天线中。


无线电力传输系统

在非辐射无线电力传输系统中,接收和发射天线的尺寸都需要与工作距离相当。然后,在上述距离不够小的应用中,辐射耦合是强制性的解决方案;与传统的FF聚焦天线相比,NFF天线可以提高接收天线处的功率传输效率。多焦点NFF天线也可应用于移动电子设备的多点无线充电系统,或用于同时进行无线信息和电力传输的智能天线。


天线测量设施中的NFF天线

在焦平面中,靠近天线轴,当焦点从FF区域向天线孔径移动到不低于天线孔径的距离时,NFF天线呈现出类似FF的辐射图案,看起来像同一天线的非聚焦版本的FF图案。类似FF的图案(特别是具有深零点和小波束宽度的图案)只出现在焦平面附近,而当观察平面靠近阵列平面或进入天线FF区域时,这种特征就会消失。






End



   

NFF天线在短程无线微波系统中受到了相当大的关注,因为在所有那些电大微波天线仍能满足物理尺寸要求的应用中,NFF天线相对于传统的FF聚焦天线来说都是一种有利的解决方案。-3dB焦斑的三维尺寸、焦移、聚焦增益和焦斑区域周围的次级波瓣水平是用于表征NFF天线的指标

       

来源:灵境地平线
电力电子通信材料控制
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-09-01
最近编辑:2月前
周末--电磁仿真
博士 微波电磁波
获赞 22粉丝 14文章 163课程 0
点赞
收藏
作者推荐

工具软件--CST Studio Suite

CST Studio Suite是一款由CST公司开发,并由达索系统(SIMULIA)提供的高性能三维电磁仿真软件包。它广泛用于设计、分析和优化电磁(EM)部件及系统,涵盖了电磁全频段应用的多个电磁场求解器,且所有求解器都集成在一个用户界面中,便于用户操作。cst介绍As shown below👇CST Studio Suite主要功能与特点电磁场分析:CST Studio Suite能够模拟和分析电磁场的行为,包括电场、磁场、辐射场等。用户可以通过设置边界条件、材料属性和激励源来模拟各种电磁现象。天线设计:提供强大的天线设计工具,支持天线参数优化、辐射图案分析、阻抗匹配等功能。用户可以设计各种类型的天线,如微带天线、小型化天线等。射频和微波电路仿真:支持射频和微波电路的仿真和优化,用户可以通过建模电路元件、设置边界条件和激励源来分析电路的性能,如S参数、功率传输等。电磁兼容性分析:能够模拟和分析电磁兼容性问题,如电磁干扰和敏感性。用户可以评估设备的抗干扰能力,设计和优化电磁屏蔽措施。多物理场耦合:支持多物理场的耦合仿真,如电磁场和热场的耦合,用户可以模拟电磁场对热场的影响,实现更真实的仿真结果。优化和参数化建模:支持优化和参数化建模,用户可以通过设置设计目标和约束条件来自动优化设计。同时,可以使用参数化建模工具来快速创建和修改模型。cst优势软件优势单一用户界面:所有求解器都集成在一个用户界面中,方便用户操作和管理。强大的求解器:提供多种先进的求解器,适用于不同的电磁仿真场景。全面的后处理功能:支持将模拟结果用于广泛的分析,提供多种后处理模板和自定义工作流程。与其他软件的协同设计:支持与SOLIDWORKS等CAD软件的协同设计,实现电磁仿真与设计流程的无缝集成。End CST Studio Suite提供多种版本,包括教育版和企业版等。教育版通常面向学生和教育机构,提供有限的功能和限制,但价格较为亲民。企业版则面向商业用户,功能全面且强大,但价格相对较高,一般在数十万元以上,具体价格根据用户所选版本、许可证类型以及功能模块组合的不同而有所差异。CST Studio Suite是一款功能强大、应用广泛的三维电磁仿真软件包,为工程师、科研人员和学生提供了强大的电磁仿真工具。 来源:灵境地平线

未登录
还没有评论
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习 福利任务 兑换礼品
下载APP
联系我们
帮助与反馈