采用ansofthfss10三維電磁仿真軟件對半波偶極子天線進行設(shè)計及仿真、優(yōu)化分析-文庫吧
2024-12-29 20:17 本頁面
【正文】 所以在設(shè)計天線時，需要盡可能地把天線的輸入阻抗設(shè)計在50Ω，在工作頻帶內(nèi)保證盡可能小得駐波比。天線的輸入阻抗取決于天線的結(jié)構(gòu)、工作頻率和周圍環(huán)境的影響。工程中通常采用近似計算或者用實驗方法測量。匹配的好壞一般用四個參數(shù)來衡量即反射系數(shù)，行波系數(shù)，駐波比和回波損耗，四個參數(shù)之間有固定的數(shù)值關(guān)系，使用哪種并沒有明文規(guī)定，看個人的習慣來決定。在我們?nèi)粘＞S護中，用的較多的是駐波比和回波損耗。本設(shè)計中也將主要使用駐波比和回波損耗，下面將介紹駐波比和回波損耗 。駐波比：它是行波系數(shù)的倒數(shù)，其值在1到無窮大之間。駐波比為1，表示完全匹配；駐波比為無窮大表示全反射，完全失配。在移動通信系統(tǒng)中。過大的駐波比會減小基站的覆蓋并造成系統(tǒng)內(nèi)干擾加大，影響基站的服務(wù)性能。 回波損耗：它是反射系數(shù)絕對值的倒數(shù)，以分貝值表示?；夭〒p耗的值在0do的到無窮大之間，回波損耗與匹配成反比，即回波損耗越大表示匹配越差，回波損耗越小表示匹配越好。0表示全反射，無窮大表示完全匹配。在移動通信系統(tǒng)中，一般要求回波損耗大于14dB。 所謂天線的極化，就是指天線輻射時形成的電場強度方向。當電場強度方向垂直于地面時，此電波就稱為垂直極化波；當電場強度方向平行于地面時，此電波就稱為水平極化波。由于電波的特性，決定了水平極化傳播的信號在貼近地面時會在大地表面產(chǎn)生極化電流，極化電流因受大地阻抗影響產(chǎn)生熱能而使電場信號迅速衰減，而垂直極化方式則不易產(chǎn)生極化電流，從而避免了能量的大幅衰減，保證了信號的有效傳播。因此，在移動通信系統(tǒng)中，一般均采用垂直極化的傳播方式。 天線增益是用來衡量天線朝一個特定方向收發(fā)信號的能力，它是衡量天線性能好壞的重要的參數(shù)之一。 一般來說，增益的提高主要依靠減小垂直面向輻射的波瓣寬度，而在水平面上保持全向的輻射性能。天線增益對移動通信系統(tǒng)的運行質(zhì)量極為重要，因為它決定蜂窩邊緣的信號電平。增加增益就可以在一確定方向上增大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，或者在確定范圍內(nèi)增大增益余量。任何蜂窩系統(tǒng)都是一個雙向過程，增加天線的增益能同時減少雙向系統(tǒng)增益預(yù)算余量。3理論分析電基本振子又稱電流元或者電偶極子，這是一種最簡單的天線。用這樣的電基本振子可以組成實際的復(fù)雜天線，所以電基本振子的輻射特性是研究復(fù)雜天線輻射特性的基礎(chǔ)。 電流元得遠區(qū)場具有以下特點：（1）傳播方向為 r ，電場及磁場均與r 垂直，遠區(qū)場為TEM波，電場與磁場的關(guān)系為。 （2）電場與磁場同相，復(fù)能流密度僅有實部，能量不斷向外輻射，所以遠區(qū)場 又稱為輻射場。 （3）遠區(qū)場強振幅與距離 r 一次方成反比，這種衰減不是介質(zhì)的損耗引起的，而是球面波的自然擴散。 （4）遠區(qū)場強振幅還與觀察點所處的方位有關(guān)，這種特性稱為天線的方向性。與方位角q 及f 有關(guān)的函數(shù)稱為方向性因子，以 f (q, f ) 表示。z 方向電流元具有軸對稱特點，場強與方位角f 無關(guān)，即。z 向電流元在 的軸線方向上輻射為零，在與軸線垂直的θ=90方向上輻射最強。 （5）電場及磁場的方向與時間無關(guān)，遠區(qū)場為線極化。當然，在不同的方向上極化方向不同。除了上述線極化特性外，其余四種特性是一切尺寸有限的天線遠區(qū)場的共性，即一切有限尺寸的天線，其遠區(qū)場為TEM波，是一種輻射場，其場強振幅不僅與距離成反比，同時也與方向有關(guān)。天線的極化特性和天線的類型有關(guān)。接收天線的極化特性必須與被接收的電磁波的極化特性一致，稱為極化匹配。遠區(qū)場中也有電磁能量的交換部分。但是由于交換部分的場強振幅至少與距離r2 成反比，而輻射部分的場強振幅與距離 r 成反比，因此，遠區(qū)中交換部分所占的比重很小，近區(qū)中輻射部分可以忽略。 由此可以看出，在遠區(qū)內(nèi)，電場只有分量，磁場只有分量，且電場和磁場的相位相同。此時，坡印廷矢量的平均值如31所示為： （31）對于自由空間而言，媒質(zhì)的波阻抗如32所示為： （32） 對稱天線的輻射對稱天線是一根中心饋電，長度可與波長相比擬的載流導(dǎo)線。其電流分布以中點為對稱，因此稱為對稱天線。若導(dǎo)線直徑 d l，電流沿線分布可以近似認為具有正弦駐波特性。因為兩端開路，電流為零，形成電流駐波的波節(jié)，電流駐波的波腹位置取決于對稱天線長度。設(shè)對稱天線的半長為L，在直角坐標系中沿z軸放置，中點位于坐標原點，則電流空間分布函數(shù)可以表示為式33所示。 （33）式中, Im 為電流駐波的空間最大值或稱為波腹電流，位置取決于對稱天線的長度。常數(shù)。既然對稱天線的電流分布
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1