實(shí)驗(yàn)五 對(duì)稱振子天線的設(shè)計(jì)與仿真及實(shí)驗(yàn)小學(xué)學(xué)校鄉(xiāng)村少年宮建設(shè)中長(zhǎng)期規(guī)劃-

實(shí)驗(yàn)五對(duì)稱振子天線的設(shè)計(jì)與仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)稱振子天線2.查看并分析該對(duì)稱振子天線的反射系數(shù)及遠(yuǎn)場(chǎng)增益方向二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備裝有HFSS13.0軟件的筆記本電腦一臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)原理1、電流分布對(duì)于從中心饋電的偶極子，其兩端開(kāi)路，故電流為零。工程上通常將其電流分布近似為正弦分布。假設(shè)天線沿z軸放置，其中心坐標(biāo)位于坐標(biāo)原點(diǎn)，如圖所示，則長(zhǎng)度為l的偶極子天線的電流分布為：I(z)=Imsink(l-|z|)，其中Im是波腹電流，k波數(shù)。對(duì)半波偶極子而言l=λ/4.則半波偶極子的電流分布，可以寫成：I(z)=Imsin（π/2-kz）=Imcos（kz）。首先明白一點(diǎn)：半波偶極子天線就是對(duì)稱陣子天線。2、輻射場(chǎng)和方向圖已知半波偶極子天線上的電流分布，可以利用疊加原理來(lái)計(jì)算半波偶極子天線的輻射場(chǎng)。式中，稱為半波偶極子的方向性函數(shù)。3、方向系數(shù)：對(duì)稱振子是中間饋電，其兩臂由兩段等長(zhǎng)導(dǎo)線構(gòu)成的振子天線。一臂的導(dǎo)線半徑為，長(zhǎng)度為I。兩臂之間的間隙很小，理論上可以忽略不計(jì)，所以振子的總長(zhǎng)度L=21。對(duì)稱振子的長(zhǎng)度與波長(zhǎng)相比擬，本身己可以構(gòu)成實(shí)用天線。在計(jì)算天線的輻射場(chǎng)時(shí)，經(jīng)過(guò)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，忽略振子損耗。根據(jù)正弦分布的特點(diǎn)，對(duì)稱振子的末端為電流的波節(jié)點(diǎn)；電流分布關(guān)于振子的中心店對(duì)稱;超過(guò)半波長(zhǎng)就會(huì)出現(xiàn)反相電流。在分析計(jì)算對(duì)稱振子的輻射場(chǎng)時(shí)，可以把對(duì)稱振子看成是由無(wú)數(shù)個(gè)電流I(z)，長(zhǎng)度為dz的電流元件串聯(lián)而成。利用線性媒介中電磁場(chǎng)的疊加原理，對(duì)稱振子的輻射場(chǎng)是這些電流元輻射場(chǎng)之矢量和。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容利用HFSS軟件設(shè)計(jì)一個(gè)近似理想導(dǎo)體平面的UHF對(duì)稱振子天線。中心頻率為0.55GHz，采用同軸線饋電，并考慮平衡饋電的巴倫結(jié)構(gòu)。最后得到反射系數(shù)和二維輻射遠(yuǎn)場(chǎng)仿真結(jié)果。五、實(shí)驗(yàn)步驟.建立新工程了方便建立模型，在Tool>Options>HFSSOptions中講DuplicateBoundarieswithgeometry復(fù)選框選中。2.將求解類型設(shè)置為激勵(lì)求解類型：（1）在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>SolutionType。（2）在彈出的SolutionType窗口中(a)選擇DrivenModal。(b)點(diǎn)擊OK按鈕。3.設(shè)置模型單位（1）在菜單欄中點(diǎn)擊3DModeler>Units。（2）在設(shè)置單位窗口中選擇：in。4.設(shè)置模型的默認(rèn)材料在工具欄中設(shè)置模型的默認(rèn)材料為copper。5.創(chuàng)建對(duì)稱振子模型（1）創(chuàng)建ring_1。創(chuàng)建圓柱ring_inner：中心在坐標(biāo)原點(diǎn)，半徑為0.31in，高為5in；創(chuàng)建圓柱ring_1:中心在坐標(biāo)原點(diǎn)，半徑為0.37in,高為5in；用ring_1將ring_inner減去，使之成為一個(gè)圓環(huán)柱體。（2）創(chuàng)建ring_2。(a)Ctrl＋A選中ring_1。(b)在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Copy。(c)在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Paste。(d)在3D模型的操作歷史樹(shù)中將ring_2的CreateCylinder半徑改為0.5in；ring-inner1的CreateCylinder半徑改為0.435in，。（3）創(chuàng)建Arm_1。長(zhǎng)方體的起始點(diǎn)位置坐標(biāo):X：-0.1，Y：-0.31，Z：5.0；長(zhǎng)方體的X、Y、Z三個(gè)方向尺寸：dX：0.2，dY：-4.69，dZ：-0.065（4）將已建立的模型組合起來(lái)。將建立好的ring_1、ring_2及Arm_1組合成為一個(gè)模型。（5）創(chuàng)建Centerpin，即同軸線的內(nèi)導(dǎo)體，半徑為0.1inch，高度為5.1inch。（6）創(chuàng)建對(duì)稱振子的另一臂Arm_2。長(zhǎng)方體的起始點(diǎn)位置坐標(biāo)：X：-0.1，Y：0.0，Z：5.1；長(zhǎng)方體的X、Y、Z三個(gè)方向尺寸：dX：0.2，dY：5.0，dZ：-0.065（7）創(chuàng)建Groundingpin。圓柱中心點(diǎn)的坐標(biāo)：X：0.0，Y：1.0，Z：0.0；圓柱半徑：dX：0.0625，dY：0.0，dZ：0.0；圓柱的高度：dX：0.0，dY：0.0，dZ：5.1（8）將已建立的模型組合起來(lái)。6.創(chuàng)建波端口（1）創(chuàng)建端口圓面模型，半徑為0.31in。（2）設(shè)置波端口，并將該端口命名為p1選擇NewLine，在坐標(biāo)欄中輸入:X：0.31，Y：0.0，Z：0.0；dX：-0.21，dY：0.0，dZ：0.07.創(chuàng)建輻射邊界（1）設(shè)置默認(rèn)材料為真空（vacuum）。（2）創(chuàng)建Air。長(zhǎng)方體的起始點(diǎn)位置坐標(biāo)：X：-5.0，Y：-10.0，Z：0.0；長(zhǎng)方體X、Y、Z三個(gè)方向的尺寸：dX：10.0，dY：20.0，dZ：12.0（3）設(shè)置輻射邊界，將輻射邊界命名為Rad18.創(chuàng)建地板gnd_plane9.輻射場(chǎng)角度設(shè)置在InfiniteSphere標(biāo)簽中，做如下設(shè)置：Name：ff_2dPhi：（Start：0，Stop：90，StepSize：90）Theta：（Start：-180，Stop：180，StepSize：2）10.求解設(shè)置（1）設(shè)置求解頻率。SolutionFrequency:0.55GHzMaximumNumberofPasses:10MaximumDeltaSperPass:0.02（2）設(shè)置掃頻。SweepType:FastFrequencySetupType:LinearCountStart:0.35GHzStop:0.75GHzCount:40111.保存工程12.求解該工程13.后處理操作（1）S參數(shù)（反射系數(shù)）。(a)繪制該問(wèn)題的反射系數(shù)曲線，該問(wèn)題為單端口問(wèn)題，因此反射系數(shù)是S11。(b)在Trace窗口中做以下設(shè)置：Solution:Setup1:Sweep1Domain:Sweep(c)點(diǎn)擊Y標(biāo)簽，選擇：Category:Sparameter；Quantity:S(p1，p1)；Function:dB，然后點(diǎn)擊AddTrace按鈕。點(diǎn)擊Done按鈕完成操作（2）2D輻射遠(yuǎn)場(chǎng)。(a)在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Results>CreateReport。(b)在創(chuàng)建報(bào)告對(duì)話框中做以下選擇：ReportType:FarFieldsDisplayType:RadiationPattern六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果仿真圖如下：對(duì)稱陣子的反射系數(shù)曲線如下：由上圖可知，在天線的中心頻率0.55GHz，反射系數(shù)S_11約為-16.03dB。轉(zhuǎn)換成駐波比指標(biāo)，ρ約為1.36，滿足實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求。對(duì)稱陣子的遠(yuǎn)場(chǎng)增益方向圖如下：由上圖可知，由于理想導(dǎo)體平面的存在，存在水平角φ=0.90時(shí)天線都被抬高了。最大輻射方向出現(xiàn)在仰角θ=0處（正Z方向），其增益約為8.1462dB。七、問(wèn)題思考及小結(jié)設(shè)計(jì)一個(gè)天線，無(wú)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)。這里也主要就上訴幾個(gè)參數(shù)來(lái)討論半波偶極子天線的優(yōu)缺點(diǎn)。1、對(duì)陣子天線在軸向無(wú)輻射2、對(duì)陣子天線的輻射與其電長(zhǎng)度密切相關(guān)。當(dāng)電長(zhǎng)度小于0.5時(shí)，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(zhǎng)度的增加，開(kāi)始出現(xiàn)副瓣，主瓣寬度變寬，最大輻射方向發(fā)生偏移。3、對(duì)陣子天線的輸入阻抗受頻率影響很劇烈，說(shuō)明寬頻帶時(shí)其較難實(shí)現(xiàn)負(fù)載匹配，所以相對(duì)應(yīng)的頻帶寬度也較窄。4、在諧振頻率附近時(shí)，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(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)得到結(jié)果的分析，不難發(fā)現(xiàn)，對(duì)陣子天線的諸多特性與電長(zhǎng)度關(guān)系很大，所以可以通過(guò)調(diào)整天線的電長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)不同功能和要求的對(duì)陣子天線應(yīng)用。6、半波偶極子的輸入阻抗還與天線的粗細(xì)有關(guān)。通過(guò)本次HFSS天線仿真實(shí)驗(yàn)，我更加深入的了解天線的結(jié)構(gòu)、原理和用途。最開(kāi)始在實(shí)驗(yàn)時(shí)由于粗心設(shè)置模擬單位時(shí)沒(méi)有設(shè)置成in，導(dǎo)致結(jié)果出不來(lái)，重新設(shè)置之后，問(wèn)題解決。松桃實(shí)驗(yàn)小學(xué)鄉(xiāng)村少年宮建設(shè)中長(zhǎng)期規(guī)劃為貫徹落實(shí)中共中央、國(guó)務(wù)院《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)和改進(jìn)未成年人思想道德建設(shè)的若干意見(jiàn)》，積極探索以“鄉(xiāng)村少年宮”為主要形式，扎實(shí)推進(jìn)農(nóng)村未成年人活動(dòng)場(chǎng)所建設(shè)的有效辦法，促進(jìn)城鄉(xiāng)教育均衡發(fā)展，深入挖掘?qū)W校內(nèi)部的教育資源，不斷豐富農(nóng)村未成年人的精神文化生活，提高農(nóng)村未成年人的整體素質(zhì)。根據(jù)我校少年宮實(shí)際情況，特制定如下建設(shè)規(guī)劃：一、指導(dǎo)思想以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，貫徹落實(shí)中央文明辦《扎實(shí)推進(jìn)“鄉(xiāng)村少年宮”建設(shè)，深化農(nóng)村未成年人思想道德建設(shè)工作》的意見(jiàn)，全面貫徹落實(shí)黨的教育方針，積極探索鄉(xiāng)村學(xué)校少年宮的發(fā)展方向和目標(biāo)，扎實(shí)推進(jìn)學(xué)生藝體活動(dòng)，搭建藝體育人平臺(tái)，促進(jìn)學(xué)生健康成長(zhǎng)和全面發(fā)展。二、辦學(xué)目標(biāo)為了使農(nóng)村孩子受到和城里孩子同樣水平的教育，促進(jìn)城鄉(xiāng)教育的均衡發(fā)展，我們要充分利用學(xué)校現(xiàn)有的活動(dòng)場(chǎng)所和教育資源，培養(yǎng)學(xué)生廣泛的興趣和愛(ài)好，滿足孩子們的課外活動(dòng)需求，實(shí)現(xiàn)快樂(lè)學(xué)習(xí)、快樂(lè)活動(dòng)、健康成長(zhǎng)、全面發(fā)展，促使“鄉(xiāng)村少年宮”成為青少年喜歡的活動(dòng)場(chǎng)所、家長(zhǎng)放心的教育陣地、村民和社區(qū)居民滿意的文化中心，推動(dòng)農(nóng)村精神文明建設(shè)再上新臺(tái)階。三、工作原則（一）公益性原則始終把公益性放在首位，明確規(guī)定不開(kāi)展以營(yíng)利為目的的經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，平時(shí)面向所有在校學(xué)生，周末和節(jié)假日向社會(huì)開(kāi)放。（二）基礎(chǔ)性原則通過(guò)開(kāi)展各種生動(dòng)活潑、健康有益的活動(dòng)，對(duì)以未成年為主的社區(qū)居民進(jìn)行科技、藝術(shù)、心理、體育等基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的普及和熏陶，提高他們的文明素養(yǎng)和綜合素質(zhì)。共建共享原則主要依托學(xué)校管理和建設(shè)，同時(shí)，聯(lián)合社區(qū)、周邊單位和社區(qū)學(xué)校共建，使各類教育資源共建共享，利于長(zhǎng)效運(yùn)行。（四）特色發(fā)展原則按照學(xué)校中長(zhǎng)期發(fā)展的要求，結(jié)合學(xué)校發(fā)展特色，根據(jù)學(xué)生發(fā)展需要，努力打造特色項(xiàng)目和優(yōu)秀品牌（苗族花鼓和刺繡）。四、工作內(nèi)容1、圍繞素質(zhì)教育的實(shí)施，進(jìn)一步轉(zhuǎn)變教育觀念，深化課程教學(xué)改革，整合教育資源，建設(shè)具有時(shí)代精神、地區(qū)特點(diǎn)的少年宮教育活動(dòng)場(chǎng)所。2、打造一支充滿活力、富于創(chuàng)新，適應(yīng)教育現(xiàn)代化要求，具有良好師德和專業(yè)素質(zhì)，滿足少年宮教育發(fā)展需求的師資隊(duì)伍。3、完善少年宮教育活動(dòng)體系，加強(qiáng)未成年人道德與藝體實(shí)踐，形成少年宮教育活動(dòng)的規(guī)范化、制度化。學(xué)習(xí)、借鑒先進(jìn)的教育活動(dòng)理念和經(jīng)驗(yàn)，不斷擴(kuò)大學(xué)校少年宮教育活動(dòng)的影響。4、加強(qiáng)科學(xué)研究，不斷提高少年宮教育活動(dòng)的現(xiàn)代化水平，大幅度、全面提高教育活動(dòng)的質(zhì)量和水平。5、強(qiáng)化少年宮教育活動(dòng)的示范、指導(dǎo)職能，深化“藝體教結(jié)合”，促進(jìn)鄉(xiāng)村學(xué)校少年宮藝術(shù)教育整體水平的不斷提高。五、工作思路（一）成立機(jī)構(gòu)學(xué)校成立鄉(xiāng)村少年宮領(lǐng)導(dǎo)小組，負(fù)責(zé)具體實(shí)施建設(shè)鄉(xiāng)村少年宮，主任由校長(zhǎng)兼任，另設(shè)管理人員兩人。（二）統(tǒng)一思想校內(nèi)充分利用廣播、黑板報(bào)、櫥窗及班會(huì)等形式，加大宣傳力度。通過(guò)宣傳，讓全校教師、學(xué)生、家長(zhǎng)深刻領(lǐng)會(huì)實(shí)施這一工程的重要意義，為全面實(shí)施素質(zhì)教育創(chuàng)造良好氛圍。（三）服務(wù)對(duì)象與組織管理以本校學(xué)生為主，周末、節(jié)假日向?qū)W校周邊未成年人開(kāi)放，由學(xué)校統(tǒng)一管理。（四）開(kāi)放時(shí)間及內(nèi)容公益性項(xiàng)目時(shí)間安排在下午課外活動(dòng)時(shí)間和周六、周日。內(nèi)容：公益性項(xiàng)目開(kāi)放圖書室、閱覽室、田徑場(chǎng)、籃球場(chǎng)、羽毛球場(chǎng)、乒乓球場(chǎng)、影視室、棋藝室、多媒體活動(dòng)室等。總體要求：活動(dòng)項(xiàng)目全面而有特色，學(xué)生參與面廣，特色活動(dòng)納入納入校本課程，有課程方案指南，目標(biāo)明確，內(nèi)容有特色，符合學(xué)生的實(shí)際，課程開(kāi)設(shè)有管理措施。思想品德和心理健康教育活動(dòng)。結(jié)合國(guó)內(nèi)外大事、重大紀(jì)念日、民族傳統(tǒng)節(jié)日、古今中外名人故事、新時(shí)期各行各業(yè)英雄模范人物的事跡，通過(guò)生動(dòng)活潑的形式開(kāi)展愛(ài)國(guó)主義、集體主義、社會(huì)主義的宣傳教育活動(dòng)。對(duì)孩子進(jìn)行政治、思想、道德和心理品質(zhì)教育。重點(diǎn)是大力推進(jìn)“做一個(gè)有道德的人”的道德實(shí)踐活動(dòng)、感恩體驗(yàn)活動(dòng)等。開(kāi)放道德講堂、心理咨詢室、閱覽室等場(chǎng)所。體育休閑活動(dòng)。積極開(kāi)展陽(yáng)光體育運(yùn)動(dòng)，保證學(xué)生每天有一小時(shí)體育活動(dòng)時(shí)間（含體育課）。開(kāi)設(shè)籃球、乒乓球、羽毛球、跳繩、踢毽子、像棋等。文化藝術(shù)活動(dòng)。成立學(xué)生興趣小組“手工工作室”，組織不定期的師生才藝展示活動(dòng)，利用廣播操、周會(huì)等機(jī)會(huì)提供舞臺(tái)，讓師生展示，提升師生的藝術(shù)素養(yǎng)。重點(diǎn)做好合唱團(tuán)、花鼓隊(duì)、書畫班、刺繡班等活動(dòng)。開(kāi)設(shè)聲樂(lè)、舞蹈、古箏、攝影、創(chuàng)意美勞、兒童畫、素描、書法等特色課程。4、生活勞動(dòng)與社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)。充分利用原有資源建立生活勞動(dòng)和社會(huì)實(shí)踐基地，通過(guò)參加社會(huì)公益勞動(dòng)、社會(huì)實(shí)踐鍛煉和以學(xué)工、學(xué)農(nóng)、學(xué)軍等方式，對(duì)孩子進(jìn)行熱愛(ài)勞動(dòng)、尊重勞動(dòng)人民的教育和生活勞動(dòng)技能培訓(xùn)，培養(yǎng)自立、自強(qiáng)的品格和艱苦奮斗的精神，提高交往、合作和服務(wù)的社會(huì)能力。六、保障措施今后三年，松桃實(shí)驗(yàn)小學(xué)少年宮將從“規(guī)劃”視角，謀求少年宮的科學(xué)發(fā)展；從“品質(zhì)”視角，實(shí)現(xiàn)少年宮的內(nèi)涵發(fā)展；從“現(xiàn)代”的視角，探索少年宮的有效管理；從“培訓(xùn)”視角，培養(yǎng)少年宮的高質(zhì)隊(duì)伍；從“展示”視角，提高少年宮教育活動(dòng)水平。1、建立完善的各項(xiàng)規(guī)章制度與措施，設(shè)置以校長(zhǎng)為主要負(fù)責(zé)人的責(zé)任管理體系，加強(qiáng)少年宮各項(xiàng)規(guī)劃。成立以松桃實(shí)驗(yàn)小學(xué)校長(zhǎng)為鄉(xiāng)村學(xué)校少年宮主任、副校長(zhǎng)為副主任、學(xué)校中層干部為成員的工作領(lǐng)導(dǎo)小組。領(lǐng)導(dǎo)小組重視抓好少年宮管理隊(duì)伍的建設(shè)，充分發(fā)揮學(xué)校教師的重要作用，在教師中開(kāi)展鄉(xiāng)村學(xué)校少年宮建設(shè)“金點(diǎn)子”征集活動(dòng)，群策群力，確保工作成效。加強(qiáng)輔導(dǎo)員隊(duì)伍建設(shè)，有計(jì)劃地組織輔導(dǎo)員學(xué)習(xí)培訓(xùn)，定期召開(kāi)輔導(dǎo)員工作會(huì)，交流工作經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)。2、做好宣傳動(dòng)員工作，進(jìn)一步達(dá)成共識(shí)。充分利用廣播、校園網(wǎng)、黑板報(bào)、櫥窗及班會(huì)等形式，加大宣傳力度。通過(guò)宣傳，讓全校教師、學(xué)生、家長(zhǎng)深刻領(lǐng)會(huì)建設(shè)鄉(xiāng)村學(xué)校少年宮的重要意義，為全面實(shí)施素質(zhì)教育創(chuàng)造良好氛圍。3、加強(qiáng)師資隊(duì)