半波偶极子天线设计Word文件下载.docx

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实验类型

设计型

实验目的

1、熟悉并掌握半波偶极子天线的操作步骤及工作流程。

2、掌握基本天线的具体设计方法和优化分析。

实验内容

使用HFSS进行半波偶极子天线的设计实现,通过创建设计模型，进行求解设置，设置求解频率为3GHz,输入阻抗为73.2Ω,同时添加2.5—3。

5GHz的扫频设置，分析天线在2。

5-3.5GHz频段内的回波损耗和电压驻波比，并运行仿真计算。

将谐振频率落在3GHz频点上。

最后进行相关的数据后处理。

要求方向性好，增益强（3dB以上）,尽可能宽带工作.

实验原理

半波偶极子天线是结构简单的一种基本线天线，也是经典的，至今为止使用最为广泛的天线之一，本实验的半波偶极子天线是工作在3GHz，使用同轴电缆进行馈电.天线的基本参数：

天线沿z轴放置，中心位于坐标原点，材质使用理想导体.总长度为0。

48λ，半径为λ/200,天线馈电采用集总端口激励方式，端口距离为0.24mm，辐射边界和天线距离为λ/4。

当发射信号频率在3MHz偏移6％时，分析此时天线的增益的变化。

并解释其原因。

假如该天线与50欧姆扁平电缆连接时，如何解决会出现的阻抗不匹配的问题.查看天线个参数指标，指出天线的极化方式。

讨论天线的应用场合及改进措施。

实验步骤及结果

一、新建HFSS工程

1.新建一个名为banbo.hfss的工程文件.

2.将求解类型设置为DrivenModel.

二:

创建半波偶极子天线模型

1.设置长度单位为mm

2.添加变量La

3.创建天线的一个臂

将天线的臂命名为yuanzhu,并设置天线的材料为pec，透明度为0。

6，位置用La进行表示。

4.创建天线的另一个臂

将第一个臂进行复制,即可生成第二个臂。

Edit——Duplicate—-AroundAxis，Axis选择X,Angel输入180，这样即可生成天线的第二个臂.

5.创建集总端口

在两个圆柱的中间设置一个长方形贴片，名字为jizong，透明度设置为0。

8，长方形各项参数用La进行表示。

6.设置端口激励

将长方形贴片设置为激励端口，半波偶极子的输入阻抗为73。

2Ω.

设置完成后，点击NewLine，在矩形面的下边缘处移动鼠标指针，单击确定下边缘的中点位置，沿Z轴向上移动鼠标指针,单击确定上边缘的中点位置。

完成设置。

7.设置辐射边界

在天线外面设置一个圆柱腔作为天线的辐射边界。

将圆柱的名字命名为qiang，材质设置为air，透明度0。

9，其他坐标用La进行表示。

设置完成后进行辐射边界的设置,选中圆柱体后右键选择AssignBoundary--Radiation。

三：

求解设置

将求解频率设置为3GHz，最大迭代次数为20,收敛误差为0。

02。

将扫频类型设置为Fast，类型为LinearStep,起始频率为2.5GHz，终止频率为3。

5GHz，步进为0。

1GHz.

四、设计检查

检查设计的正确性，正确无误后进行下一项。

五、查看天线的谐振点

将Analysis进行分析，然后生成天线的谐振点图：

从图中可以看出，当频率为3。

0GHz时，S11的值最小，为-24。

07dB。

六、查看天线的各项性能

1.查看S11的史密斯圆图。

从圆图中可以看出，在3.0GHz时，天线的归一化阻值为0.8905+0。

0449i。

2.查看天线的电压驻波比.

从图中可以看出，当频率为2。

7GHz-3。

3GHz之间，电压驻波比小于2.

3.查看E场的增益图.在Radiation节点设置E平面。

设置完成后查看E方向的增益图：

此图为电场的切面图.

4.查看三维增益方向图：

和上面操作一样进行设置:

操作完成后，生成3D增益方向图：

从此图可以看出增益最大为z轴方向,值为2.44dB。

6.查看天线的其他参数:

从图中可以得到最大电压值为0。

14,峰值增益为1.75等一些天线参数。

实验结果分析及总结

通过仿真软件对半波偶极子设计仿真，得到符合要求的半波偶极子天线。

通过仿真得到了天线的回波损耗、电压驻波比、3D方向增益图等参数。

从结果可以看出，当工作波长为100mm时，半波偶极子的谐振点在3GHz。

教师评语

实验成绩

教师签字：