版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
本文格式为Word版,下载可任意编辑——半波偶极子天线的HFSS仿真设计天线原理与设计华中科技大学
半波偶极子天线的HFSS仿真设计
一、试验目的
1、学会简单搭建天线仿真环境的方法,主要是熟悉HFSS软件的使用方法;2、了解利用HFSS仿真软件设计和仿真天线的原理、过程和方法;
3、通过天线的仿真,了解天线的主要性能参数,如驻波比特性、smith圆图特性、方向图
特性等;4、通过对半波偶极子天线的仿真,学会对其他类型天线仿真的方法;
二、试验仪器
1、装有windows系统的PC一台2、HFSS13.0软件3、截图软件
三、试验原理
1、首先明白一点:半波偶极子天线就是对称阵子天线。
图1对称振子对称结构及坐标
2、对称振子是中间馈电,其两臂由两段等长导线构成的振子天线。一臂的导线半径为a,长度为l。两臂之间的间隙很小,理论上可以忽略不计,所以振子的总长度L=2l。对称振子的长度与波长相比较,本身已可以构成实用天线。
3、在计算天线的辐射场时,经过实践证明天线上的电流可以近似认为是按正弦律分布。取图1的坐标,并忽略振子损耗,则其电流分布可以表示为:
式中,Im为天线上波腹点的电流;k=w/c为相移常数、根据正弦分布的特点,对称振子的末端为电流的波节点;电流分布关于振子的中心点对称;超过半波长就会出现反相电流。
4、在分析计算对称振子的辐射场时,可以把对称振子看成是由无数个电流I(z)、长度为dz的电流元件串联而成。利用线性媒介中电磁场的叠加原理,对称振子的辐射场是这些电流元辐射场之矢量和。
0
半波偶极子天线设计
图2对称振子辐射场的计算
如图2所示,电流元I(z)所产生的辐射场为
其中
5、方向函数
四、试验步骤
1、设计变量
设置求解类型为DrivenModel类型,并设置长度单位为毫米。提前定义对称阵子天线的基本参数并初始化
2、创立偶极子天线模型,即圆柱形的天线模型。
其中偶极子天线的另外一个臂是通过坐标轴复制来实现的。
3、设置端口鼓舞
半波偶极子天线由中心位置馈电,在偶极子天线中心位置创立一个平行于YZ面的矩形面作为鼓舞端口平面。
4、设置辐射边界条件
要在HFSS中计算分析天线的辐射场,则必需设置辐射边界条件。这里创立一个沿Z轴
放置的圆柱模型,材质为空气。把圆柱体的表面设置为辐射边界条件。
5、外加鼓舞求解设置
分析的半波偶极子天线的中心频率在3GHz,同时添加2.5GHz~3.5GHz频段内的扫频设置,扫频类型为快速扫频。
1/6
半波偶极子天线设计
6、设计检查和运行仿真计算
7、HFSS天线问题的数据后处理
具体在试验结果中阐释。
五、试验结果
1、回波损耗S11
回波损耗是电缆链路由于阻抗不匹配所产生的反射,是天线设计需要关注的参数之一。
图中所示是在2.5GHz~3.5GHz频段内的回波损耗,设计的偶极子天线中心频率约为3GHz,S11<-10dBd的相对带宽BW=(3.25-2.775)/3*100%=15.83%
2、电压驻波比
驻波比,一般指的就是电压驻波比,是指驻波的电压峰值与电压谷值之比。
由图可以看到在3GHZ附近时,电压驻波比等于1,说明此处接近行波,传输特性对比理想。3、smith圆图
史密斯圆图是一种计算阻抗、反射系数等参量的简便图解方法。采用双线性变换,将z复平面上实部r=常数和虚部x=常数的两族正交直线变化为正交圆并与反射系数|G|=常数和虚部x=常数套印而成。
2/6
半波偶极子天线设计
从smith圆图可以看到,在中心频率3GHz时的归一化阻抗约为1,说明端口的阻抗
特性匹配良好。4、输入阻抗
传输线等电子电路等的输入端口所浮现的阻抗。实质上是个等效阻抗。只有确定了输入阻抗,才能进行阻抗匹配。
图中所示的输入阻抗分别为实部和虚部,在中心频率3GHz时,输入阻抗对比的理想,简单实现匹配。5、方向图
方向图是方向性函数的图形表示,可以形象描绘天线辐射特性随着空间方向坐标的变化关系。辐射特性有辐射强度、场强、相位和极化。寻常探讨在远场半径为常数的大球面上,天线辐射(或接收)的功率或者场强随位置方向坐标的变化规律,并分别称为功率方向图和场强方向图。天线方向图是在远场区确定的,所以又叫远场方向图。电场方向图:
3/6
半波偶极子天线设计
由图可以看到,电场方向以Z轴为对称轴,在XOY平面上电场最强,且沿四周均匀辐射。但沿着Z轴方向电场强度很弱。
磁场方向图:
磁场方向图在XOY平面上接近一个圆,虽然看上去有
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 某公司安全管理制度
- 各种手表竣工环保验收监测调查报告
- 公司级员工安全培训试题附参考答案【预热题】
- 项目部安全培训试题及参考答案(综合卷)
- 车间职工安全培训试题含下载答案可打印
- 厂里厂里安全培训试题带答案(B卷)
- led显示屏承包合同
- 园区绿化管理与养护技能测试考核试卷
- 声学器件的障碍物探测与清扫路径规划考核试卷
- 初级银行从业《初级风险管理》考前模拟真题及答案B卷
- 地质公园调研分析报告
- 刺猬杰斐逊和一桩悬案
- 浙江省A9协作体2023-2024学年高二上学期期中联考英语试题2
- 《恐龙世界》课件
- 如何提高学生的学习解决问题能力
- 基于同伴互评反馈机制的高中英语写作教学实证研究
- 小学阅读教学中随文练笔的思考与探索
- 跑分后挂式卡取钱判决书
- 医院网络设备故障应急预案
- 设计质量管理和质量保证措施方案
- 中国专利法英文版
评论
0/150
提交评论