《电磁波与天线仿真与实践》课件-电波与天线知识1 电磁波概述

《电磁波与天线仿真及实践》课件第二岗位生产管理产品销售售后服务综合测试辅助设计第一岗位

调试

装配检验维修电磁波及天线相关基本知识微波器件及天线相关安装和调试能力电波与天线为什么学本门课程？无线网卡天线PC机通过无线网卡以无线方式传送资料，共享网络资源。

电磁波与天线和生活密切相关手机天线手机天线RFID天线射频识别（RFID）系统中，识读器和标签通过RFID天线发出的无线电波接收读取数据。汽车天线很多汽车都有天线，用于听收音机、GPRS等。电磁波与天线和生活密切相关微波炉中不能用金属器皿，为什么？视频信号为什么一般用同轴电缆传输？一段导线如何传输信号？短波收音机晚上收到的台多，为什么？你能回答这些问题吗？电磁波与天线和生活密切相关（续）电磁辐射对人体有影响吗？飞机为什么会隐身？F117俯视图电磁波与天线和生活密切相关（续）天气对信号传输有影响吗？什么是天线？电磁波与天线和生活密切相关（续）电视接收天线为什么水平放置？——极化什么是回波损耗？——对匹配传输有何影响？远距离通信是靠什么？什么是电磁波？序号

教学内容1绪论2电磁场：电场/磁场/电磁场/电磁波特点及传播3传输线：常见传输线/传输线技术指标4微波器件：常见微波器件/微波器件技术指标5天线：天线作用/分类/基本参数/常见天线6仿真和实验7机动教学内容课程考核方法

过程考核期末考核40%20%40%实验考核考核中强调：主动参与教学环节、分析与解决问题的能力以及对学生职业素质的考核。

课程考核方法考核内容平时综合表现自制天线及小组答辩实验情况仿真设计文件期末考试合计比例20%小组长和老师一起给分10%小组长和老师一起给分10%根据报告10%根据表现10%老师当场打分40%100%说明：1、自制天线和答辩PPT要求每个小组都交，平面波及天线的HFSS仿真设计要求每个人都完成；2、平时综合表现根据平时及网上学习情况；3、实验报告在实验上完后每个人最迟一周后由课代表统一交到老师办公室，老师给分；4、每个小组都要交自制天线，每组答辩当天老师会问每组的每位学生所做工作，由小组长和老师一起给分；答辩小组由各小组长组成。小组专题讲座要求每个小组要制作一个课程相关“十万个为什么”或“军事或生活中的电磁波或天线”PPT，并上台讲解。预计每次课讲一组。课程最后答辩PPT要求说明：1、PPT要求是关于自制天线的详细介绍，包括该天线相关基本概念、仿真模型截图、仿真结果（性能参数）、该天线实物图片、测量结果、特点等，答辩当天将ppt和仿真设计文件拷到讲台电脑桌面上；2、PPT要求：大纲结构正确且各部分内容表达正确除了达到以上要求，还包含图片等，文字无错误、整体感觉舒适除了达到以上要求,文字经过推敲，语句通畅、准确仿真自制对称振子天线的要求仿真实验任务的具体要求：每一组（按组长学号大小定组号）仿真自制对称振子天线或其它天线，若是同种天线，要求天线中心频率不一样，例如，具体如下第1组对称振子天线的中心频率为400MHz；第2组对称振子天线的中心频率为500MHz；第3组对称振子天线的中心频率为600MHz；第4组对称振子天线的中心频率为700MHz；第5组对称振子天线的中心频率为800MHz；第6组对称振子天线的中心频率为900MHz；第7组对称振子天线的中心频率为1000MHz。如何得到不同中心频率的对称振子天线？先根据相关理论得到天线仿真模型变量初值再通过仿真软件对天线仿真模型变量进行参数扫描，找到变化规律，得到恰当变量值。答辩方法答辩小组由各小组长组成。答辩小组成员每人提1-2个问题，时间一般为5—10分钟，侧重课题关键内容提问，内容可包括：PPT内容所涉及的问题，有关基本理论、基本知识和基本技能方面的问题，例如：天线增益的定义是什么。实验报告要求报告内容（要求手写）实验一、用网络分析仪测量滤波器参数实验二、用网络分析仪测量功分器参数实验三、用网络分析仪测量自制天线回波损耗实验四、天线方向性的测量

课程特点专业基础课，能开阔视野，锻炼思维，提高专业素质内容新，内涵广，需要有一定的空间概念。(高等数学，空间解析几何，物理)

课程要求强调基本概念，基本知识，物理意义，训练不多，技巧不多，多思考课前预习；课后及时复习，自己做作业。

电磁技术的发展简史1820

奥斯特发现电流可使磁针偏转…1864：麦克斯韦提出电磁波的存在/麦克斯韦方程1885-1889：赫兹实验证明电磁波的存在，并发现了无线电波1895年马克尼和波波夫分别进行了最初的无线电通信1920年世界上的第一座广播电台建立20世纪30年代：微波点对点通信，横跨英吉利海峡微波中继通信•20世纪二次世界大战：雷达20世纪60年代：卫星通信（基于50年代火箭技术的进步）20世纪70年代：雷达，简易卫星通信，微波中继接力通信20世纪80年代，尤其进入90年代后，互联网、移动通信

赫兹实验将一小段导线弯成圆形，线的两端点间留有小缝隙。因电磁波应在此小线圈上产生感应电压，而使小缝隙间产生火花。电磁波的特点电磁波是客观存在的一种物质形式，通过专门设备可以感觉到它的存在。

传播速度快

f=v波长λ有关波的几个概念（1）振幅A波源偏离平衡位置的最大距离振幅A（2）波长λ两相临波峰（或波谷）之间的距离振动强弱波在一个周期T内传播的距离（3）周期T波源振动一次所需时间（4）频率f波源1s钟振动的次数T＝1f波长λ波在一个周期T内传播的距离设波的传播速度为V有V＝λTV＝λf或振动快慢电磁波的特性（2）电磁波能在真空中传播，其传播速度等于光速：c＝3×108m/s不同频率的电磁波真空中的传播速度相同（1）电磁波是在空间传播的周期性变化的电磁场电磁波的波粒二象性（2）粒子性：在量子物理中把电磁波看成是由静止质量为零的光子组成。（1）波动性：时变电磁场在空间呈现波动性，电磁波的波动性还表现在它具有偏振、折射、反射、绕射、衍射等特征。电磁波谱按照频率或波长的顺序把这些电磁波排列成图表，称之为电磁波谱图10241018101610141010106f(Hz)λ（m）电磁波谱fλ微波宇宙射线

射线X射线紫外线可见光红外线微波毫米波厘米波分米波超短波短波中波长波无线电波电磁波谱电磁波谱包括:γ射线、X射线、光波（包括紫外线、可见光和红外线）微波和无线电波等特点：频率高的波长短无线电波频率

，波长

。低长γ射线频率

，波长

。高短无线波段的划分波段名称波段范围频率范围频段名称甚长波长波中波短波超短波(米波)10000～l00000m1000～10000ml00～1000m10～100m1～10m3～30kHz30~300kHz0.3～3MHz3～30MHz30～300MHz甚低频VLF低频LF中频MF高频HF甚高频VHF

微波

分米波厘米波毫米波亚毫米波10～100cm1～10cm1～10mm0.1～1mm0.3～3GHz3～30GHz30～300GHz300～3000GHz特高频UHF超高频SHF极高频EHF超极高频波段代号频率范围波长范围L1~2GHz30~15cmS2~4GHz15~7.5cmC4~8GHz7.5~3.75cmX8~12GHz