【正文】 42 變量實(shí)際數(shù)值 HFSS 仿真設(shè)計(jì) 新建設(shè)計(jì)工程 （ 1） 新建工程文件，把工程文件存為 文件。輻射邊界和天線的距離設(shè)置，經(jīng)實(shí)驗(yàn)得出，當(dāng)輻射邊界和偶極子天線之間的距離大于 時(shí)，回波損耗 分析結(jié)果一致，沒(méi)有什么變化。對(duì)于良導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，導(dǎo)體電阻是可以忽略的，此時(shí)實(shí)部電阻僅有輻射電阻，即是： (324) 由此可知，對(duì)于半波偶極子天線而言，虛部電抗 ，輸入阻抗可近似為： （ 325） 可見(jiàn)，半波偶極子天線的輸入阻抗是純電阻，易于和饋線匹配，這也是它被較多采用的原因之一。當(dāng)天線的全長(zhǎng)小于一個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，方向圖僅有兩個(gè)主葉，且 的方向?yàn)橹魃浞较?，因?yàn)樵诖朔较蛏细鱾€(gè)電流元產(chǎn)生的電場(chǎng)方向相同，相位也相等，合成場(chǎng)強(qiáng)最強(qiáng)。這樣，利用電流元的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)公式即可直接計(jì)算對(duì)稱天線的輻射場(chǎng)。 由此可以看出，在遠(yuǎn)區(qū)內(nèi)，電場(chǎng)只有 分量，磁場(chǎng)只有 分量，且電場(chǎng)和磁場(chǎng)的相位相同。 z 向電流元在 的軸線方向上輻射為零，在與軸線垂直的 方向上輻射最強(qiáng)。電基本振子上的電流大小使用 I 表示，則矢量位 A 可以表示為： 圖 31 電流元的輻射場(chǎng) (31) 在球面坐標(biāo)系中 （ 32） (33) 于是 ，可以求得輻射的磁場(chǎng)強(qiáng)度為： 天津職業(yè)技 術(shù)師范大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 (34) 再利用麥克斯韋方程，可以求得電場(chǎng)強(qiáng)度為： （ 35） 式中， E 為電場(chǎng)強(qiáng)度，單位為 V/m； H 為磁場(chǎng)強(qiáng)度，單位為 A/m；下標(biāo) r、 、分別表示球坐標(biāo)系的各個(gè)方向分量； 為自由空間的介電常數(shù)，單位為 ； 為自由空間導(dǎo)磁率，單位為 H/m； k 是自由空間相位常數(shù)， ，λ是自由空間波長(zhǎng)。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。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，一般要求回波損耗大于 14dB。本設(shè)計(jì)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 。天線與饋線的連接，最佳情形是天線輸入阻抗是純電阻且等于饋線的特性阻抗，這時(shí)饋線終端功率反射為零，饋線上沒(méi)有駐波，天線的輸入阻抗隨頻率的變化比較穩(wěn)定，性能較好 [12]。 查看求解結(jié)果。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 設(shè)置激勵(lì)方式。 Ansoft HFSS 是高生產(chǎn)力研究，發(fā)展和虛擬的工具之一。 HFSS 是利用我們所熟悉的windows 圖形用戶界面的一款高性能的全波電磁場(chǎng) (EM)段任意 3D 無(wú)源器件的模擬仿真軟件。如果能采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，使用三維電磁仿真軟件對(duì)半波偶極子天線進(jìn)行設(shè)計(jì)及仿真、優(yōu)化分析方法可以節(jié)省時(shí)間、精力以及費(fèi)用，設(shè)計(jì)出符合要求的半波偶極子天線。這里著重研究 RFID 技術(shù)中的半波偶極子天線。 論文從課題研究的背景和目的出發(fā)，介紹了半 波偶極子天線的基本知識(shí)、設(shè)計(jì)原理?，F(xiàn)今有很多種 RFID 天線類型 ,如偶極子天線、分形天線、環(huán)形槽天線和微帶貼片天線等 [2]。 關(guān)鍵詞： 3GHz； 天線 ； HFSS10； 偶極子 天線 II ABSTRACT In recent years, Radio frequency identification (RFID) technology and the rapid development of automatic object recognition has bee the main technology applications. Today there are many types of RFID antennas, such as dipole antennas, fractal antennas[1], microstrip patch antenna and annular groove antenna[2]. RFID technology here focuses on the halfwave dipole antenna, dipole antenna that is most monly used is the halfwave dipole, dipole antenna of the antenna base, has many features, such as radiation characteristic impedance, the wavelength reduction effect, resonance characteristics, etc. it can be used alone as a simple antenna, but also as a unit or antenna array antenna feed surface[34]. Therefore, indepth understanding of a halfwave dipole antenna design theory and optimization technology is very important. Traditional antenna design approach is an analysis by the designer according to the antenna theory and their own experience through the programming of numerical calculation method to determine the parameters of the antenna, so do not spend a lot of time and effort, and expensive. This design uses modern puterbased, using High Frequency Structure Simulator (HFSS) threedimensional electromagic simulation software halfwave dipole antenna design and simulation, optimization analysis method can save time and effort, designed to meet the requirements of the antenna. Papers from the background and purpose of the research, this paper introduces a halfwave dipole antenna basics design principles. Then from the design and implementation point of view, for the halfwave dipole antenna proposed optimal design, and make the simulation and verification. Finally simulation data in accordance with the physical design and verify its performance. Key Words： 3GHz。由于半波偶極子是基本的天線 ,很多天線都是在半波振子的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 2 概述 半波偶極子天線簡(jiǎn)述 半波偶極子天線是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的基本線天線，也是一種經(jīng)典的、迄今為止使用最廣泛的天線之一。Ansoft HFSS 能用于諸如 S參數(shù)，諧振頻率和場(chǎng)等的參數(shù)計(jì)算。使 用 HFSS 進(jìn)行天線設(shè)計(jì)時(shí)，可以選擇模式驅(qū)動(dòng)（ driven modal）求解類型或者終端驅(qū)動(dòng)（ driven terminal）求解類型。 設(shè)置求解參數(shù)，包括設(shè)定求解頻率和掃頻參數(shù)，其中，求解頻率通常設(shè)定為天線的中心工作頻率。 本設(shè)計(jì)的方案思路 本設(shè)計(jì)采用文獻(xiàn)研究、軟件仿真、實(shí)物分析三種方法： 1文獻(xiàn)研究：對(duì)早進(jìn)入階段收集的與畢業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)的書籍、相關(guān)知識(shí)、參考資料進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和閱讀。所以在設(shè)計(jì)天線時(shí)，需要盡可能地把天線的輸入阻抗設(shè)計(jì)在 50Ω，在工作頻帶內(nèi)保證盡可能小得駐波比。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，一般要求駐波比小于 ，但實(shí)際應(yīng)用中 VSWR 應(yīng)小于 。由于電波的特性，決定了水平極化傳播的信號(hào)在貼近地面時(shí)會(huì)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(chǎng)信號(hào)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(hào)的有效傳播 [13]。天線效率為： （ 24） 即是表征天線將輸入高頻能量轉(zhuǎn)換為無(wú)線電波能量的有效程度。 ② 電場(chǎng)與磁場(chǎng)同相，復(fù)能流密度僅有實(shí)部，能量不斷向外輻射，所以遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)又稱為輻射場(chǎng)。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天津職業(yè)技 術(shù)師范大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)的共性，即一切有限尺寸的天線，其遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)為 TEM 波，是一種輻射場(chǎng)，其場(chǎng)強(qiáng)振幅不僅與距離成反比，同時(shí)也與方向有關(guān)。若導(dǎo)線直徑 d ?，電流沿線分布可以近似認(rèn)為具有正弦駐波特性。 作為一次近似可以認(rèn)為 圖 32 對(duì)稱天線的輻射 將這些結(jié)果代入式（ 311）中， 若認(rèn)為周圍介質(zhì)為真空或者空氣則對(duì) 稱天線的遠(yuǎn)區(qū)輻射電場(chǎng)為 （ 312） 可見(jiàn)，對(duì)稱天線的方向性因子為 （ 313） 由上式可見(jiàn)，對(duì)稱天線的方向性因子與方位角 無(wú)關(guān)，僅為方位角 的函數(shù)。 圖 322 幾種對(duì)稱天線的方向圖 半波偶極子天線性能參數(shù)的理論計(jì)算 電流分布 對(duì)于半波偶極子天線而言，其長(zhǎng)度 。天線的材質(zhì)使用理想導(dǎo)體（ pec）。在 HFSS上半波偶極子天線的設(shè)計(jì)模型如圖 41所示。 添加和定義設(shè)計(jì)變量 選擇 【 Design Properties】 ，打開設(shè)