《電波與天線》課件第4章

項目四用HFSS仿真線天線4.1天線的基本概念4.2對稱振子4.3用HFSS仿真對稱振子4.1.1電基本振子及其輻射特點根據(jù)麥克斯韋的理論，周期性變化的電場產(chǎn)生周期性變化的磁場，周期性變化的磁場產(chǎn)生周期性變化的電場，這樣交替產(chǎn)生，可在空間傳播，形成電磁波。實際電路中，我們總是利用周期性變化的電流來產(chǎn)生周期性變化的磁場，進而產(chǎn)生電磁波。電基本振子就是一個最簡單的周期性變化的電流。4.1天線的基本概念電基本振子又稱電流元，是一段載有高頻電流的細導線，其長度l遠遠小于波長。同時，沿導線各點的電流周期性發(fā)生變化，其規(guī)律為電基本振子是構(gòu)成各種線式天線的最基本單元。任何線式天線都可以看成是由許多基本振子組成的，天線在空間中的輻射場可以看做是由這些電基本振子的輻射場疊加得到的。因此，要研究各種天線的特性，首先應(yīng)了解電基本振子的輻射特性。如圖4－1所示，在球坐標中，由原點O沿z軸放置的電基本振子在各向同性理想均勻無限大的自由空間產(chǎn)生的各個電磁場分量，可由電磁場理論計算得出（4-1）（4-2）（4-3）

電基本振子就是最簡單、最基本的天線。從上式可以看出，電基本振子的電場只有兩個分量，磁場只有一個分量，這三個量是互相垂直的。根據(jù)距離的遠近，可以將電基本振子的場區(qū)分為三個區(qū)域，即βr<<1的近區(qū)、βr>>1的遠區(qū)和兩者之間的中間區(qū)。下面主要討論近區(qū)場和遠區(qū)場的電磁場特點。圖4－1(4－4)由上式可得以下結(jié)論：

（1）場隨距離r的增大而迅速減小。

（2）電場相位滯后于磁場90°，由于電場和磁場存在π/2的相位差，在此區(qū)域，電磁能量在源和場之間來回振蕩，在一個周期內(nèi)，場源供給場的能量等于從場返回到場源的能量，能量在電場和磁場以及場與源之間來回交換，而沒有能量向外輻射，所以近區(qū)場也稱為感應(yīng)場。4.1.3遠區(qū)場

對于天線來說，有實用意義的是遠區(qū)場，或稱輻射場區(qū)。當βr>>1時，r>>λ/2π，電磁場主要由r-1項決定，r-2和r－3項可忽略。由式（4－1）、（4－2）和（4－3）可得(4－5)(4－6)（3）輻射場的強度與距離成反比，即隨著距離的增大，輻射場減小。這是因為輻射場是以球面波的形式向外擴散的，當距離增大時，輻射能量分布到以r為半徑的更大的球面面積上。

（4）電基本振子在遠區(qū)的輻射場是有方向性的，其場強的大小與函數(shù)sinθ成正比。在θ=0°和180°方向上，即在振子軸的方向上輻射為零，而在通過振子中心并垂直于振子軸的方向上，即θ=90°方向上輻射最強。

在天線特性的表述中，我們需要了解天線輻射場在空間不同方向上的分布情況，也就是要了解在離天線相同距離的不同方向上，天線輻射場的相對值與空間方向的關(guān)系，我們稱此為天線的方向性。4.1.4天線的主要特性參數(shù)

1.天線的方向特性參數(shù)

天線輻射或接收無線電波時，一般具有方向性，即天線所產(chǎn)生的輻射場的強度在離天線等距離的空間各點，隨著方向的不同而改變，或者天線對于從不同方向傳來的等強度的無線電波接收的能量不同。換句話說，即天線在有的方向上輻射或接收較強，在有的方向上則輻射或接收較弱，甚至為零。為了描述其方向特性，我們引入了以下幾個參數(shù)。

1)方向性函數(shù)

方向性函數(shù)以數(shù)學表達式的形式描述了以天線為中心，某一恒定距離為半徑的球面（處于遠區(qū)場）上輻射場強振幅的相對分布情況。場強振幅分布的方向性函數(shù)定義為(4－7)電基本振子的方向性函數(shù)為

2）方向圖

天線的輻射與接收作用分布于整個空間，因而天線的方向性即天線在各方向輻射（或接收）強度的相對大小可用方向圖來表示。以天線為原點，向各方向做射線，在距離天線同樣距離但不同方向上測量輻射（或接收）電磁波的場強，使各方向的射線長度與場強成正比，即得天線的三維空間方向分布圖。（注意：不同長度的矢量都表示不同方向但離天線同樣距離的各點的場強。）

將方向性函數(shù)在坐標系描繪出來，就是方向圖。這種方向圖是一個三維空間的立體圖，任何通過原點的平面，與立體圖相交的輪廓線稱為天線在該平面的平面方向圖，如圖4－2所示。工程上一般采用兩個相互正交的主平面上的方向圖來表示天線的方向性，這兩個主平面常選E面和H面。E面方向圖是通過天線最大輻射方向并平行于電場矢量的平面內(nèi)輻射方向圖；H面方向圖是通過天線最大輻射方向并垂直于E面的平面內(nèi)輻射方向圖。圖4－2

對于一般的天線來說，其方向圖可能包含有多個波瓣，它們分別被稱為主瓣、副瓣。如圖4－3所示，表示一個極坐標形式的方向圖。由圖可見，主瓣就是具有最大輻射場強的波瓣。圖中的主瓣正好在x軸方向上。方向圖的主瓣也可能在其他某一個角度方向上。除主瓣外，所有其他的波瓣都稱為副瓣。圖4－3

3)主瓣寬度

主瓣集中了天線輻射功率的主要部分。所謂主瓣寬度，就是主瓣最大輻射方向兩側(cè)、半功率點之間的夾角，即輻射功率密度降至最大輻射方向上功率密度一半時的兩個輻射方向間的夾角，以2θ0.5表示。對場強來說，主瓣寬度是指場強降至最大場強值的倍時的兩個方向間的夾角。主瓣最大方向兩側(cè)的第一個零輻射方向間的夾角，稱為零點波瓣寬度，并用2θ0表示。主瓣寬度越窄，天線的方向性就越強。

4)方向性系數(shù)

方向圖雖然可以形象地表示天線的方向性，但是不便于在不同天線之間進行比較。為了定量地比較不同天線的方向性，引入了“方向性系數(shù)”這個參數(shù)，它表明天線在空間集中輻射的能力。

在確定方向性系數(shù)時，通常我們以理想的無方向性天線作為參考的標準。無方向性天線在各個方向的輻射強度相等，其方向圖為一球面。我們把無方向性天線的方向性系數(shù)取為1。方向性系數(shù)的定義是：設(shè)被研究天線的輻射功率PΣ和作為參考的無方向性天線的輻射功率PΣ0相等，即PΣ=PΣ0時，被研究天線在最大輻射方向上產(chǎn)生的功率通量密度（或場強的平方）與無方向性天線在同一點處輻射的功率通量密度之比，稱為天線的方向性系數(shù)D。

由定義可以看出，比較是在兩天線的總輻射功率相等，觀察點對天線的距離相等的條件下進行的。一個天線的方向性系數(shù)的大小，是指在輻射功率相同的條件下，有方向性天線在它的最大輻射方向上的輻射功率密度與無方向性天線在相應(yīng)方向上輻射功率密度之比。D也可以用分貝表示，即D（dB）=10lgD。

5)增益

天線的增益又稱增益系數(shù)，用G表示。增益的定義是：在輸入功率相等的條件下，天線在最大輻射方向上某點的功率密度和理想的無方向性天線在同一點處的功率密度（或場強振幅的平方值）之比，即(4－8)可見，天線的增益系數(shù)描述了天線與理想的無方向性天線相比，在最大輻射方向上將輸入功率放大的倍數(shù)。若不特別說明，則某天線的增益系數(shù)一般就是指該天線在最大輻射方向的增益系數(shù)。通常所指的增益系數(shù)均是以理想天線作為對比標準的。

6)天線效率

天線效率定義為：天線輻射功率PΣ與輸入到天線的總功率Pi之比，記為ηΑ，即(4－9)式中，Pi為輸入功率，PL為歐姆損耗功率。實際中常用天線的輻射電阻RΣ來度量天線輻射功率的能力。天線的輻射電阻是一個虛擬的量，定義為：設(shè)有一個電阻RΣ，當通過它的電流等于天線上的最大電流Im時，其損耗的功率就等于其輻射功率。顯然，輻射電阻的高低是衡量天線輻射能力的一個重要指標，即輻射電阻越大，天線的輻射能力越強。由上述定義得輻射電阻與輻射功率的關(guān)系為則輻射電阻為同理，耗損電阻RL為將上述兩式代入式（4－9），得天線效率為可見，要提高天線效率，應(yīng)盡可能提高輻射電阻RΣ，降低耗損電阻RL。一般來說，長、中波以及電尺寸很小的天線，RΣ均較小，相對RΣ而言，地面及鄰近物體的吸收所造成的損耗電阻較大，因此天線效率很低，可能僅有百分之幾。這時需要采用一些特殊措施，如通過鋪設(shè)地網(wǎng)和設(shè)置頂負載來改善其效率。而超短波和微波天線的電尺寸可以做得很大，使輻射能力強，其效率可接近于1。

增益系數(shù)是綜合衡量天線能量轉(zhuǎn)換和方向特性的參數(shù)，它是方向系數(shù)與天線效率的乘積，記為G，即G=D·ηA

（4－11）由上式可見：天線方向系數(shù)和效率愈高，則增益系數(shù)愈高。

2.天線的阻抗特性參數(shù)

1)輸入阻抗

所謂天線輸入阻抗，就是指加在天線輸入端的高頻電壓與輸入端電流之比，即(4－12)通常，天線輸入阻抗分為電阻及電抗兩部分，即Zin=Rin+jXin。其中，Rin為輸入電阻，Xin為輸入電抗。對比電路理論，把輸入到天線上的功率看做被一個阻抗所吸收，則天線可以被看成是一個等效阻抗。天線與饋線相連，又可以把天線看成是饋線的負載。于是，天線的輸入阻抗就成為饋線的負載阻抗。要使天線效率高，就必須使天線與饋線良好匹配，也就是要使天線的輸入阻抗等于傳輸線的特性阻抗，這樣才能使天線獲得最大功率。

天線的輸入阻抗決定于天線的結(jié)構(gòu)、工作頻率以及天線周圍物體的影響等。僅僅在極少數(shù)情況下才能嚴格地按理論計算出來，一般采用近似方法計算或直接由實驗測定。

2）輸出阻抗

如果把天線向外輻射的功率看做為被某個等效阻抗所吸收，則稱此等效阻抗為輸出阻抗，或稱為輻射阻抗，即

I是電流的有效值。精確計算輻射阻抗相當困難，通常也是采用近似方法計算。PΣ=I2RΣ

3.天線的極化特性參數(shù)

1)線極化

當電場矢量只是大小隨時間變化而取向不變，其端點的軌跡為一直線時，稱為線極化。對于線極化波，電場矢量在傳播過程中總是在一個確定的平面內(nèi)，這個平面就是電場矢量的振動方向和傳播方向所決定的平面，常稱為極化平面。因此線極化又稱為平面極化。

當電磁波的電場矢量與地面垂直時，稱為垂直極化，與地面平行時稱為水平極化。

2)圓極化

當電場振幅為常量而電場矢量以角速度ω圍繞傳播方向旋轉(zhuǎn)，其端點的軌跡為一圓時，稱為圓極化。在圓極化的情況下，電場矢量端點旋轉(zhuǎn)方向與傳播方向成右手螺旋關(guān)系的叫做右旋圓極化波，成左手螺旋關(guān)系的叫做左旋圓極化波。

3)橢圓極化

在一個周期內(nèi)，電場矢量的大小和方向都在變化，在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，電場矢量端點的軌跡為一橢圓，則稱為橢圓極化波。

橢圓極化波可以看做是兩個頻率相同，但振幅不等、相位不同的互相垂直的線極化波合成的結(jié)果。圓極化可以看做是特殊的橢圓極化，即可以看成是振幅相同，相位不同的互相垂直的線極化波合成的結(jié)果。極化問題具有重要的意義。例如在水平極化電波的電磁場中放置垂直的振子天線，則天線不會感應(yīng)出電流；接收天線的振子方向與極化方向愈一致（也叫極化匹配），則在天線上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢愈大。否則將產(chǎn)生“極化損耗”，使天線不能有效地接收。

不同極化形式的天線也可以互相配合使用，如線極化天線可以接收圓極化波，但效率較低，因為只接收到兩個分量之中的一個分量。圓極化天線可以有效地接收旋向相同的圓極化波或橢圓極化波；若旋向不一致，則幾乎不能接收。

4.天線的頻率特性參數(shù)

前面討論天線的各種參數(shù)時，大都是在一定頻率的情況下討論的?？梢娡惶炀€，對不同頻率的電磁波，其特性是不同的。這個特性用天線的頻帶寬度來表示，天線的頻帶寬度是一個頻率范圍。在這個范圍里，天線的各種特性參數(shù)應(yīng)滿足一定的要求標準。當工作頻率偏離設(shè)計頻率時，往往會引起天線參數(shù)的變化，例如主瓣寬度增大、副瓣電平增高、增益系數(shù)降低、輸入阻抗和極化特性變壞、輸入阻抗與饋線失配加劇、方向性系數(shù)和輻射效率下降等等。

天線的頻帶寬度的定義為：中心頻率兩側(cè)，天線的特性下降到還能接受的最低限時兩頻率間的差值。因為天線的各個特性指標（均是工作頻率的函數(shù)）隨頻率變化的方式不同，所以天線的頻帶寬度不是惟一的。對應(yīng)于天線的不同特性，有不同的頻帶寬度，在實際中應(yīng)根據(jù)具體情況而定。通?？蓪⑺譃閮深悾焊鶕?jù)天線方向性的變化確定的叫做“方向性頻寬”，根據(jù)天線輸入阻抗的變化確定的叫做“阻抗頻寬”。例如，全長小于或接近于半波長的對稱振子天線，它的方向圖隨頻率變化得很緩慢，但它的輸入阻抗的變化非常劇烈，因而它的頻帶寬度常根據(jù)輸入阻抗的變化確定；對于幾何尺寸遠大于波長的天線或天線陣，它們的輸入阻抗可能對頻率不敏感，天線的頻帶寬度主要根據(jù)波瓣寬度的變化、副瓣電平的增大及主瓣偏離主輻射方向的程度等因素確定；對于圓極化天線，其極化特性常成為限制頻寬的主要因素。

對寬頻帶天線來說，天線的頻帶寬度常用保持所要求特性指標的最高與最低頻率之比表示。例如10∶1的頻帶寬度表示天線的最高可用頻率為最低的10倍。對于窄頻帶天線，常用最高、最低可用頻率的差2Δf與中心頻率f0之比，即相對帶寬的百分數(shù)表示。4.1.5接收天線的特性參數(shù)

接收天線和發(fā)射天線的作用是一個可逆過程，也就是說發(fā)射天線與接收天線具有互易性。根據(jù)互易定理可以得出：同一個天線既可以用做發(fā)射，也可以用做接收。對同一天線不論用做發(fā)射或用做接收，性能都是相同的，即天線的特性參數(shù)不變，如方向特性、阻抗特性、極化特性、通頻帶特性、等效長度、增益等都相同。例如，天線用做發(fā)射時，某一方向輻射最強；反過來用做接收時，也是該方向接收最強。因此，利用互易定理由天線的發(fā)射特性去分析天線的接收特性是分析接收天線的一個最簡易的方法。

從以上分析可以得出：接收天線和發(fā)射天線具有互易性。也就是說，對發(fā)射天線的分析，同樣適合于接收天線。 4.2對稱振子

4.2.1對稱振子上的電流分布在研究對稱振子電流分布時，通常把它看成是由一對終端開路的傳輸線兩臂向外張開而得來的，并假設(shè)張開前后的電流分布相似，如圖4－4所示。圖4－4先討論傳輸線上電流的分布規(guī)律。由于微波傳輸線中的分布參數(shù)不可忽略，使得其上面的電流分布變得相對復雜些。參考項目三中電磁波的有線傳輸部分內(nèi)容，由傳輸線特性方程（3－59）可知從而得到它的解為現(xiàn)在討論終端開路傳輸線的情況，此時：I2=0，則設(shè)開路傳輸線上的電流也按上述規(guī)律分布，則天線上的電流振幅分布表示式為(4－13)式中：Im為波腹點電流；β是對稱天線上電流波的相移常數(shù)，此時它就等于在自由空間時的相移常數(shù)（β=2π/λ）。4.2.2對稱振子的輻射場

確定了對稱振子上的電流分布后，就可以計算它在空間任一點的輻射場強了。由于對稱振子天線的長度與波長可以比擬，因此它上面各點的電流分布不一樣，不再是等幅同相的了。但是我們可以將對稱天線分成許多小微段，把每一小微段看做一個電流元，微段上的電流可認為是等幅同相的。于是對稱天線在空間任一點的輻射場強，就是這許多電流元所產(chǎn)生的場強的疊加。球面坐標系中，即通過積分后可以計算對稱振子在遠場區(qū)空間產(chǎn)生的電場分布(4－14)式中，r表示考察點到天線中心的距離，l表示天線一個臂的長度。從式（4－14）可以看出，前一項是一個系數(shù)，中間一項是和方向有關(guān)的因子，后面的e－jβr包含著相位推遲的概念。也就是說，對稱天線在遠區(qū)場電場只有Eθ

分量，它在不同的θ方向上是不同的，因此它是有方向性的。4.2.3對稱振子的方向特性

雖然式（4－14）可以表示對稱天線的方向特性，但不夠直觀，故對稱天線的方向特性常用方向性函數(shù)和方向圖來表示。用方向圖可以直接看出各個方向上場強或功率密度的相對大小，分別稱為場強方向圖或功率方向圖。

將式（4－14）略去相位因子，并根據(jù)天線方向性函數(shù)的定義可知，對稱天線的輻射場強方向性函數(shù)為(4－15)圖4－5圖4－6圖4－7圖4－8

當θ=90°，F(xiàn)(θ)為常數(shù)時，方向圖是一個圓。在子午面（E面）即包含振子軸線的平面內(nèi)，對稱天線的方向性比電流元復雜，方向性函數(shù)不僅含有θ，而且含有對稱振子的半臂長度l，這表明不同長度的對稱振子有不同的方向性。對稱振子的E面方向性圖隨l/λ變化的情況如下：

（1）當振子全長2l在一個波長內(nèi)（2l≤λ）時，E面方向圖只有兩個大波瓣，沒有小波瓣，其輻射最大值在對稱振子的垂直方向（θ=90°）。而且振子越長，波瓣越窄，方向性越強。如圖4－5所示。（2）當振子全長超過一個波長（2l>λ）時，天線上出現(xiàn)反向電流，在方向圖中出現(xiàn)副瓣。在2l=1.25λ時，與振子垂直方向的大波瓣兩旁出現(xiàn)了小波瓣。如圖4－6所示。

（3）隨著l/λ的增加，當2l=1.5λ時，原來的副瓣逐漸變成主瓣，而原來的主瓣則變成了副瓣，如圖4－7所示。

（4）在l/λ=1，即2l=2λ時，原主瓣消失變成同樣大小的四個波瓣，如圖4－8所示。

當2l=1.5λ時，最大輻射方向已經(jīng)偏離了振子的垂直方向。當2l=2λ時，振子垂直方向根本沒有輻射了。對稱天線在子午面（E面）內(nèi)的方向圖隨l/λ而變化的物理原因是，不同長度的對稱振子上的電流分布不同。在2l≤λ時，振子上的電流都是同相的。2l>λ以后，振子上的電流出現(xiàn)了反相部分。正是由于天線上的電流分布不同，各微段至觀察點的射線之間存在著行程差，因而電場間便存在著相位差。疊加時是同相相加的，即有最大的輻射；如是反相相減，則有零點值；而在其他方向上，有互相抵消作用，于是便得到了比最大值小的其他值。最常用的對稱振子是2l=λ/2的半波振子或半波對稱天線，由式（4－15）得其方向性函數(shù)為(4－16)2l=λ的對稱振子叫做全波振子或全波對稱天線，它的方向性函數(shù)為(4－17)4.2.4對稱振子的輻射功率

輻射功率的物理意義是：以天線為中心，在遠區(qū)范圍內(nèi)的一個球面上，單位時間內(nèi)所通過的能量。輻射功率的表示式為(4－18)式中：是功率密度，E0是遠區(qū)輻射電場的幅度，Z0=120π是波阻抗。根據(jù)前面的討論，對稱振子的遠區(qū)輻射電場為它的幅度為(4－19)將式（4－19）代入式（4－18），得到對稱天線的輻射功率為4.2.5對稱振子的輻射阻抗

輻射電阻的定義為：將天線向外所輻射的功率等效為在一個輻射電阻上的損耗，即可得到對稱振子的輻射電阻為(4－21)因為計算過程很復雜，所以將計算結(jié)果制成圖像，以方便用時查詢，圖4－9就是利用上式給出了對稱振子天線的輻射阻抗R∑隨其臂的電長度l/λ的變化曲線。圖4－9由圖容易查得：常用的半波振子的輻射阻抗R∑=73.1Ω，全波振子的輻射阻抗R∑=200Ω。4.2.6對稱振子的輸入阻抗

1.特性阻抗

由傳輸線理論知，平行均勻雙導線傳輸線的特性阻抗沿線是不變化的，它的值為式中：D為兩導線間距；a為導線半徑。而對稱振子兩臂上對應(yīng)線段之間的距離是變化的，設(shè)對稱振子兩臂上對應(yīng)線段（對應(yīng)單元）之間的距離為2z，則對稱振子在z處的特性阻抗為式中，a為對稱振子的半徑。將Z0(z)沿z軸取平均值即得對稱振子的平均特性阻抗(4－22)

2.輸入阻抗

平行均勻雙導線傳輸線是用來傳送能量的，它是非輻射系統(tǒng)，幾乎沒有輻射，而對稱振子是一種輻射器，它相當于具有損耗的傳輸線。根據(jù)傳輸線理論，長度為l的有損耗傳輸線的輸入阻抗為(4－23)(4－24)當振子臂長在0～0.35和0.65～0.85范圍時，計算結(jié)果與實驗結(jié)果比較一致。 4.3用HFSS仿真對稱振子

4.3.1初始步驟

(1)打開軟件AnsoftHFSS。

點擊Start按鈕，選擇program，然后選擇Ansoft/HFSS11，點擊HFSS11。

（2）新建一個項目。

在窗口中，點擊新建按鈕，或者選擇菜單項File/New。

在Project菜單中，選擇InsertHFSSDesign。

（3）設(shè)置求解類型。

點擊菜單項HFSS/SolutionType，在跳出窗口中選擇DrivenModal，再點擊OK按鈕。

（4）為建立模型設(shè)置單位為mm。

4.3.2定義變量

選擇菜單項HFSS/DesignProperties后，跳出如圖4－10所示的窗口。圖4－10圖4－11圖4－124.3.3創(chuàng)建3D模型

1)繪制棍狀圓柱體作為天線的上臂

思考：當天線工作波長為500mm，半波振子天線上臂長應(yīng)取為多少？

選擇菜單項Draw/Cylinder，先繪制一個任意尺寸的圓柱體；

再在操作記錄樹（如圖4－13所示）中找到CreateCylinder雙擊，再在跳出窗口中，

設(shè)置圓柱體中心點坐標0mm，0mm，gap_src/2；設(shè)置圓柱體半徑為dip_rad；設(shè)置圓柱體高度為dip_length；

定義圓柱體的屬性：Name為Dip1，Transport項為0.8。如圖4－14所示。圖4－13圖4－14

2）繪制天線的下臂

選中剛才畫的天線上臂，右擊菜單選擇Edit/Duplicate/AroundAxis，如圖4－15所示。再在跳出的窗口中輸入Axis：X，Angle：180，Totalnumber：2，如圖4－16所示。圖4－15圖4－16

3）給天線模型設(shè)置材料特性

在操作歷史樹中同時選中天線的上臂Dip1和下臂Dip1_1，單擊鼠標右鍵，進入Properties選項，我們把天線模型材料屬性Material設(shè)置為理想導體pec，如圖4－17所示。圖4－17

4）繪制矩形塊作為天線的饋電端口

（1）選擇菜單項Draw/Rectangle，繪制一個任意尺寸的矩形塊，再在操作記錄樹中找到CreateRectangle雙擊，在跳出窗口中，設(shè)置矩形塊左上角頂點坐標為0mm，－dip_rad，－gap_src/2；設(shè)置矩形塊Y軸方向長為dip_rad*2；設(shè)置矩形塊Z軸方向長為gap_src。定義矩形塊的屬性：Name為Source，如圖4－18所示。

（2）創(chuàng)建集總端口激勵。在操作記錄樹選中矩形塊Source，再右擊菜單進入如圖4－19所示選項。圖4－18圖4－19圖4－20圖4－21圖4－224.3.4創(chuàng)建空氣盒

軟件在計算輻射特性時，是在模擬實際的自由空間的情形。類似于將天線放入一個微波暗室。一個在暗室中的天線輻射出去的能量理論上不應(yīng)該反射回來。在模型中的空氣盒子就相當于暗室，它吸收天線輻射出的能量，同時可以提供計算遠場的數(shù)據(jù)?？諝夂凶拥脑O(shè)置一般來說有兩個關(guān)鍵：一是形狀，二是大小。形狀就像微波暗室一樣，要求反射盡可能得低，那么就要求空氣盒子的表面應(yīng)該與模型表面平行，這樣能保證從天線發(fā)出的波盡可能垂直入射到空氣盒子內(nèi)表面，確切地說，是要使大部分波輻射到空氣盒子內(nèi)表面的入射角要小，盡可能少地防止反射的發(fā)生?？諝夂凶哟笮?，理論上來說，盒子越大越接近理想自由空間；極限來說，如果盒子無限大，那么模型就處在一個理想的自由空間中。但是硬件條件不允許盒子太大，越大計算量越大。一般要求空氣盒子離開最近的輻射面距離不小于1/4波長。所要設(shè)計的天線中心頻率為0.6GHz，對應(yīng)波長為500mm，故所設(shè)置圓柱體空氣盒的尺寸坐標如圖4－23所示。圖4－23設(shè)置完畢后，同時按下Ctrl和D鍵(Ctrl+D)，將視圖調(diào)整一下后，再將空氣盒air設(shè)置成輻射邊界條件。

在操作歷史樹中選中air，單擊鼠標右鍵，進入