电磁场及微波实验2012-9

1、Copyright By 杭州电子科技大学光纤通信网实验室 2011电磁场与微波实验仿真部分Page 2实验九实验九 引向天线设计引向天线设计Page 3教学内容安排教学内容安排实验目的实验目的实验要求与原理实验要求与原理实验步骤实验步骤实验内容及实验报告要求实验内容及实验报告要求Page 41、了解常见引向天线2、了解引向天线引向原理2、掌握引向天线建模基本方法3、掌握引向天线设计的方法Page 5引向天线引向天线 引向天线又称波道天线或八木天线，它由一个由一个有源半波振有源半波振子子和一至两个和一至两个反射器反射器和若干个和若干个引向器引向器构成构成，它具有结构简单、馈电方便、易于制作和外

2、形美观等特点。Page 6Page 7Page 8 实际中的反射器引向器是无源的，其上电流是从有源实际中的反射器引向器是无源的，其上电流是从有源振子感应得到的。在作为电视接收天线时，反射器与引振子感应得到的。在作为电视接收天线时，反射器与引向器都将从空间获得感应电流。向器都将从空间获得感应电流。 反射器只是将一部分能量反射回来，反射器只是将一部分能量反射回来， 引向器也将部分能量引向自己一侧，引向器也将部分能量引向自己一侧，三个振子之间距离不一定为四分之波长三个振子之间距离不一定为四分之波长 。Page 9这个例子说明了如何这个例子说明了如何利用利用MWO创建一个电磁结创建一个电磁结构（构（E

3、M structure）并仿真）并仿真。它包含一下几个。它包含一下几个步骤：步骤： 创建创建 EM structure 建立建立 天线天线 enclosure结构结构 创建层创建层 定义端口定义端口 修改端口属性观察修改端口属性观察E面，面，H面方向图面方向图 观察场时间变化特性观察场时间变化特性 将将EM structure添加到原理图并仿真添加到原理图并仿真1. 改变阵元激励或者阵元排列观察其方向特性改变阵元激励或者阵元排列观察其方向特性Page 101.1 新建工程新建工程Page 111.2 设置仿真频率范围设置仿真频率范围1米 = 39.3700787 英寸 Page 12Page

4、131.3 生成生成 EM结构结构 1. 菜单栏选择菜单栏选择 Project Add EM Structure New EM Structure. 将出现将出现 New EM Structure 对话框对话框. 2. 输入一个名称，例如输入一个名称，例如 “Endfire Array”，列表中选择仿真器：，列表中选择仿真器： AWR EMSight, 点击点击 Create. 工作空间将出现工作空间将出现 EM structure window. Page 14设定设定EnclosurePage 15Page 16Page 17Page 18Page 19绘制天线阵列，绘制天线阵列，5个阵元

5、坐标如下：个阵元坐标如下：1 xy:(4.6,5.5) dxdy:(0.1,1.2) (无源振子，不需要添加端口无源振子，不需要添加端口)2 xy:(5.2,6.1) dxdy:(0.1,0.6) (有源振子，需要添加端口。有源振子，需要添加端口。该坐标为振子上半部分，下半部分需要复制粘贴该坐标为振子上半部分，下半部分需要复制粘贴)3 xy:(5.9,6.1) dxdy:(0.1,0.6) (有源振子，需要添加端口。有源振子，需要添加端口。该坐标为振子上半部分，下半部分需要复制粘贴该坐标为振子上半部分，下半部分需要复制粘贴)4、 xy:(6.6,6.1) dxdy:(0.1,0.6) (有源振

6、子，需要添加端口。有源振子，需要添加端口。该坐标为振子上半部分，下半部分需要复制粘贴该坐标为振子上半部分，下半部分需要复制粘贴) 5 xy:(7.4,5.6) dxdy:(0.1,1) (无源振子，不需要添加端口无源振子，不需要添加端口)Page 20对中间三个振子添加端口（对中间三个振子添加端口（internal port）Page 21Page 22添加输出方向图添加输出方向图Page 23添加测量量添加测量量Page 24输出方向图输出方向图Page 25新添输出图新添输出图Page 26添加测量量添加测量量Page 27添加测量量添加测量量Page 28输出输出H面方向图面方向图Page 29继续增加输出图继续增加输出图Page 30添加测量量添加测量量Page 31输出方向图输出方向图Page 32新增图新增图Page 33添加测量量添加测量量Page 34添加测量量添加测量量Page 35添加测量量添加测量量Page 36输出输出S11Page 37添加动画添加动画Page 38 以上仿真可见辐射方向图与激励的相位有关。方向图以上仿真可见辐射方向图与激励的相位有关。方向图还与激励的相对幅度、阵元间距，阵元尺寸结构，阵元还与激励的相对幅度、阵元间距，阵元尺寸结构，阵元排列形状有关。感兴趣的同学可以稍微改变下研究天线排列形状有关。感兴趣的同学可以稍微