半波偶極子天線的HFSS仿真設(shè)計

oo天線原理與設(shè)計華中科技大學(xué)半波偶極子天線的HFSS仿真設(shè)計一、實(shí)驗?zāi)康?、學(xué)會簡單搭建天線仿真環(huán)境的方法，主要是熟悉HFSS軟件的使用方法；2、了解利用HFSS仿真軟件設(shè)計和仿真天線的原理、過程和方法；3、通過天線的仿真，了解天線的主要性能參數(shù)，如駐波比特性、smith圓圖特性、方向圖特性等；4、通過對半波偶極子天線的仿真，學(xué)會對其他類型天線仿真的方法；二、實(shí)驗儀器1、裝有windows系統(tǒng)的PC一臺2、HFSS13.0軟件3、截圖軟件三、實(shí)驗原理1、首先明白一點(diǎn)：半波偶極子天線就是對稱陣子天線1、首先明白一點(diǎn)：半波偶極子天線就是對稱陣子天線圖1對稱振子對稱結(jié)構(gòu)及坐標(biāo)2、對稱振子是中間饋電，其兩臂由兩段等長導(dǎo)線構(gòu)成的振子天線。一臂的導(dǎo)線半徑為a，長度為1。兩臂之間的間隙很小，理論上可以忽略不計，所以振子的總長度L=2l。對稱振子的長度與波長相比擬，本身已可以構(gòu)成實(shí)用天線。3、在計算天線的輻射場時，經(jīng)過實(shí)踐證實(shí)天線上的電流可以近似認(rèn)為是按正弦律分布。取圖1的坐標(biāo)，并忽略振子損耗，則其電流分布可以表示為：1(^)=lmsinA(/-fz|)=J\，sin*(Z-z)I乙1(^)=lmsinA(/-fz|)=J式中，Im為天線上波腹點(diǎn)的電流；k=w/c為相移常數(shù)、根據(jù)正弦分布的特點(diǎn)，對稱振子的末端為電流的波節(jié)點(diǎn)；電流分布關(guān)于振子的中心點(diǎn)對稱；超過半波長就會出現(xiàn)反相電流。4、在分析計算對稱振子的輻射場時，可以把對稱振子看成是由無數(shù)個電流I(z)、長度為dz的電流元件串聯(lián)而成。利用線性媒介中電磁場的疊加原理，對稱振子的輻射場是這些電流元輻射場之矢量和。半波偶極子天線設(shè)計半波偶極子天線設(shè)計#/6RadiationPattern1?儂HFS3Deggn1士RadiationPattern1?儂-Qj-HeiWsTM]9?娜1wBgwmPiBq--3SI-tf[RiH-Mifl由圖可以看到，電場方向以Z軸為對稱軸，在XOY平面上電場最強(qiáng)，且沿四周均勻輻射。但沿著Z軸方向電場強(qiáng)度很弱。RadiationPattern2?1@磁場方向圖:RadiationPattern2?1@dB{CunTataTi

LkMAwpy-K-

FiwgCGtlx1Thria.m.g磁場方向圖在XOY平面上接近一個圓，雖然看上去有些誤差。說明磁場在XOY平面上輻射較為均勻。三維增益方向圖：這張圖可以很具體的看出半波偶極子天線沿著Z軸對稱輻射的情況。6、2）過小網(wǎng)-10WIP+?舟皿叱曬6、2）過小網(wǎng)-10WIP+?舟皿叱曬-T.qm^iKKi-1方際近甌■2.1皿aIHJ-E.-3ZWS+WJ-B.SBFQbffil一明工網(wǎng)『KIJT.2年i的其他參數(shù)利用HFSS軟件仿真還可以得到天線在該輻射表面上得最大輻射強(qiáng)度、方向性系數(shù)、最大強(qiáng)度及其所在方向等參數(shù)。

六、實(shí)驗分析設(shè)計一個天線，無論是作為發(fā)射天線還是接收天線，我們都很關(guān)心其方向參數(shù)、輸入阻抗參數(shù)、增益參數(shù)、頻帶寬度等參數(shù)。這里也主要就上述幾個參數(shù)來討論半波偶極子天線的優(yōu)缺點(diǎn)。1、半波偶極子天線在軸向無輻射；2、半波偶極子天線的輻射與其電長度密切相關(guān)。當(dāng)電長度小于0.5時，波瓣寬度最窄，在垂直與軸向的平面內(nèi)輻射最強(qiáng)，隨著電長度的增加，開始出現(xiàn)副瓣，主瓣寬度變寬，最大輻射方向發(fā)生偏移；3、半波偶極子天線的輸入阻抗受頻率影響很劇烈，說明寬頻帶時其較難實(shí)現(xiàn)負(fù)載匹配，所以相對應(yīng)的頻帶寬度也較窄；4、在諧振頻率附近時，我們從圖中可以看到，天線的輸入阻抗接近傳輸線的特性阻抗，實(shí)現(xiàn)匹配較易，而且在中心頻率附近，電波的傳輸特性也最好，從而可以實(shí)現(xiàn)較大效率的功率傳輸；5、通過對實(shí)驗得到結(jié)果的分析，不難發(fā)現(xiàn)，半波偶極子天線的諸多特性與電長度關(guān)系很