数事本与率用
微波测一次风煤粉
浓度实验探头天线的设计与仿真
崔俊浩
(东北电力大学自动化工程学院吉林吉林132012)
设计开发
摘要:微波测量方法作为新兴煤粉浓定测量法中的一种，以其待有的精度高、测量便捷等请多优点。本文设计了一种用于微波法测量电厂一次风煤粉浓度的微波探头,探头采用单械子天线进行微波的发射与接收，工作中心频率为570mhz并利用电磁仿真软件AnsofHFSS对此天线递行了仿真设计和实验分析，结聚明，天线参数良好，基本满足设计要求，可以作为微波探头使用，
关键词:仿真hfs微波天线
中图分类号：TK31 1引言
文献标识码：A
电厂中一次风煤粉浓度的准确测量对电厂锅炉的安全经济运行起着至关重要的作用，如何测量煤粉浓度一直是工程技术人员致力解决的难题，
近年来，微波测量方法作为新兴煤粉浓度测量法中的一种，以其特有的精度高、测量便捷、更换简单、实时性强等诸多优点，越来越为人们所重视，并已作为煤粉浓度测量法的重点研究对象。
微波法测量煤粉浓度的具体原理是输粉管路中用法兰装接-段测量管，沿煤粉流动方向按一定角度对应倾斜布置微波发生器和微波接收器。微波在测量管内与煤粉管颗粒磁撞时会弓引起波束衰减。通过测量其衰减值即可反应煤粉的浓度，
本文通过电磁仿真软件hfs对微波法测煤粉浓度实验中的微波
探头进行了建模，并对影响实验结果的相关参数进行了探讨。 2单极子天线与hfss建模
HFSS是美国的AnSoft公司开发的一个全三维的计算电磁结构的高频电磁仿真软件包，在微波天线领域有着广泛应用，
2.1单极子天线
天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。本应用的天线是单极子天线，也是振子天线的一种。
单极子(Monopole)天线或称为直立天线是垂直于地面或导电平面架设的天线，已广泛应用于长、中、短波及超短波波段。其基本原理结构如图1所示，其由长为h的直立振子和无限大地板组成。地
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图1单极子天线及其等效
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图2单极子天线的hfss模型 le
图3单极子的反射系数曲线
收稿日期：2016-01-26
文章编号:1007-9416(2016)04-0171-01
面的影响可用天线的镜像来代替，这样单极子天线就可等效为自由空间内臂长为2h的对称振子。当然，这样的等效仅对地面上的半空间等效，原因是地板以下没有辐射场。
对于电尺寸接近于四分之一波长时，常被称为四分之一波长单极子天线，此时，单极子天线的输入阻抗接近于50欧姆，此时天线没有副瓣，可以直接和特性阻抗为50欧姆的同轴线相匹配。亦即，可以直接和同轴线相联接，用同轴线馈电
同轴线是常用的信号传输线，一般由金属内芯、绝缘填充材料和金属外层构成，金属内芯用来传输高电平，金属外层与内芯共轴，用来传输低电平，同时起到屏藏作用，同轴线的阻抗和其内外直径
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以及填充材料有关，具体公式，Z=号
其中b为同轴线外层直径，a为同轴内芯直径，ε为同轴填充介质的介电常数，本文选取填充材料为空气，其介电常数约等于1，当同轴线阻抗为50姆时，可以求出同轴内外直径之比为23，即b=2.3a。
2.2hfss建模
HFSS可为天线及其系统设计提供全面的仿真功能，精确仿真计算天线的各种性能。
本文中单极子天线的工作频率设置为570MHZ，振子臂长为1/ 4波长，本文使用的是同轴线馈电的单极子天线，hfs建模如图2所示：
在天线设计中，回波损耗是一个重要的参数，回波损耗是表示信号反射性能的参数。回波损耗说明人射功率的一部分被反射回到信号源，通常要求人射功率越大越好，反射功率尽可能小，这样就有更多的功率传送到负载。典型情况下设计者的目标是至少10IB的回波损耗。对此模型进行仿真，得到天线回波损耗如图3所示：
由上图可以看出在单极子工作频率附近有较大的的回波损耗，说明反射的信号少，大部分信号都被发送出去，满足天线的设计条件， 3结语
本文设计了以570mhz为中心频率的单极子天线，通过单极子天线的相关理论分析并结合电磁软件仿真，解决了单极子天线的馈电问题，使用同轴线馈电基本满足设计条件。可以作为微波发射接
收探头应用于微波测一次风煤粉浓度实验中参考文献
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作者篇介：崔俊浩(1991一)，男，河南商丘人，东北电力大学硕士研究生，研究方向为先进检测技术。
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