采用ansofthfss10三維電磁仿真軟件對半波偶極子天線進(jìn)行設(shè)計及仿真、優(yōu)化分析(存儲版)
【正文】 逐漸成為自動物體識別應(yīng)用中的主要技術(shù)。制作簡單，成功率高，性能優(yōu)越的基礎(chǔ)天線也將會受到需求者的青睞。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(EM)段任意3D無源器件的模擬仿真軟件。 Ansoft HFSS是高生產(chǎn)力研究，發(fā)展和虛擬的工具之一。在射頻微波頻段，饋線通常使用50Ω標(biāo)準(zhǔn)阻抗。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。當(dāng)電場強(qiáng)度方向垂直于地面時，此電波就稱為垂直極化波；當(dāng)電場強(qiáng)度方向平行于地面時，此電波就稱為水平極化波。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。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(qiáng)。 由此可以看出，在遠(yuǎn)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。既然對稱天線的電流分布為正弦駐波，對稱天線可以看成是由很多電流振幅不等但相位相同的電流元排成一條直線形成的。由此可知工作波長應(yīng)設(shè)為100mm。因此，輻射邊界和天線的距離就設(shè)為。在Add Property對話框中Name文本框中輸入第一個變量的名稱lambda，在Value文本框中輸入該變量的初始值100mm，然后單擊OK按鈕，添加變量lambda到設(shè)計屬性對話框中?！綞dit】→【Duplicate】→【Around Axis】，將框中Axis選擇X，在Angle輸入180，點擊OK按鈕。設(shè)置該矩形面的激勵方式為集總端口激勵：選中該矩形面，單擊右鍵，選擇【Assign Excitation】→【Lumped Port】，打開集總端口設(shè)置對話框。將Advanced Options打勾，然后選擇“Radiating Only”。設(shè)置完成后，該掃頻設(shè)置項的名稱Sweep1會添加到工程的求解設(shè)置項Setup1節(jié)點下。 圖412 的掃頻分析結(jié)果電壓駐波比VSWR:查看天線電壓駐波比的操作和查看回波損耗S11的操作相似。從結(jié)果報告中可知，輸入阻抗為（，）Ω，與前面的理論分析結(jié)果相符。（4）看三維增益方向圖：右鍵“Results”節(jié)點，選擇【Create Far Fields Report】→【3D Polar Plot】, Geomertry選擇3D_ Sphere，在“Category”中選擇“Gain”，在“Quantity”中選擇“GainTotal”，在“Function”中選擇“dB”。通過這次課設(shè)，自己對課本上的知識可以應(yīng)用于實際，理論與實際相結(jié)合，加深了自己對課本知識的理解。 首先，設(shè)計之前老師讓跟著視頻學(xué)習(xí)HFSS軟件的基本操作和設(shè)計，通過視頻的學(xué)習(xí)我對HFSS有了更清楚的認(rèn)識，對基本操作更加熟悉，基本的設(shè)計所需參數(shù)修改，器件添加等基本操作可以很熟練的實現(xiàn)。 圖416 極子天線xz的增益方向圖（3）查看xy面的增益方向圖:與前面相同的操作， Geomertry選擇H_Plane，在Primary Sweep中選擇Phi為90176。VSWR～。HFSS擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)后處理功能，仿真完成后，在數(shù)據(jù)后處理部分能夠給出天線各項性能參數(shù)的仿真分析結(jié)果。設(shè)置完成后，求解設(shè)置項的名稱Setup1會添加到工程樹Analysis節(jié)點下。 圖48 Attribute選項卡圓柱體的圓心坐標(biāo)為（0，0，rad_height），半徑為rad_radius，高度為2*rad_height，如圖49所示。在Position文本框中輸入頂點坐標(biāo)為（0，dip_radius,gap/2）,在YSize和ZSize文本框中分別輸入矩形面的長和寬為2dip_radius和gap,如圖46所示。在Center Position文本框中輸入圓心坐標(biāo)為（0，dip_radius,gap/2），在Radius文本框中輸入dip_radius，在Height文本框中輸入長度值dip_length，最后單擊確定按鈕退出。（3）設(shè)置模型長度單位【Units】為“mm”（毫米），完成設(shè)置。輻射邊界和天線的距離設(shè)置，經(jīng)實驗得出，當(dāng)輻射邊界和偶極子天線之間的距離大于時，回波損耗分析結(jié)果一致，沒有什么變化。則半波偶極子天線的電流如34所示為： （34） 輻射場已知半波偶極子天線上的電流分布，可以利用疊加原理來計算半波偶極子天線的輻射場。 （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。遠(yuǎn)區(qū)場中也有電磁能量的交換部分。與方位
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