【正文】 （ 313） 由上式可見，對稱天線的方向性因子與方位角 無關，僅為方位角 的函數。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 術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 9 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。天線效率為： （ 24） 即是表征天線將輸入高頻能量轉換為無線電波能量的有效程度。在移動通信系統中，一般要求駐波比小于 ，但實際應用中 VSWR 應小于 。 本設計的方案思路 本設計采用文獻研究、軟件仿真、實物分析三種方法： 1文獻研究：對早進入階段收集的與畢業(yè)設計有關的書籍、相關知識、參考資料進行系統的學習和閱讀。使 用 HFSS 進行天線設計時，可以選擇模式驅動（ driven modal）求解類型或者終端驅動（ driven terminal）求解類型。 天津職業(yè)技術師范大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 2 2 概述 半波偶極子天線簡述 半波偶極子天線是一種結構簡單的基本線天線，也是一種經典的、迄今為止使用最廣泛的天線之一。 關鍵詞： 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。 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、設計原理。如果能采用現代計算機為基礎，使用三維電磁仿真軟件對半波偶極子天線進行設計及仿真、優(yōu)化分析方法可以節(jié)省時間、精力以及費用，設計出符合要求的半波偶極子天線。 Ansoft HFSS 是高生產力研究，發(fā)展和虛擬的工具之一。 查看求解結果。本設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 。增加增益就可以在一確定方向上增大網絡的覆蓋范圍，或者在確定范圍內增大增益余量。 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。這樣，利用電流元的遠區(qū)場公式即可直接計算對稱天線的輻射場。對于良導體來說，導體電阻是可以忽略的，此時實部電阻僅有輻射電阻，即是： (324) 由此可知，對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，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。 圖 42 變量實際數值 HFSS 仿真設計 新建設計工程 （ 1） 新建工程文件，把工程文件存為 文件。新建的矩形面會添加到操作歷史樹的 Sheets 節(jié)點下，把矩形面的名稱設置為 “Port”，如圖 45所示。 ? 求解頻率和網格剖分設置：單擊 Analysis 節(jié)點，選擇【 Add Solution Setup】。然后單擊 Done 按鈕，再點擊 Add Trace 按鈕即可生成如圖414所示生成天線的電壓駐波比分析結果。 中心頻率為 3GHz 的半波偶極子天線。開始就要學習眾多以前 未 接觸過的知識，后來發(fā)現只要把握住每個小課設的精華、環(huán)環(huán)緊扣，那么這次的任務也就不難了。則生成如圖 419 所示 xy 面增益方向圖。如圖 412所示。圓柱體的圓 心坐標為 （ 0，0， rad_height） ，半徑為 rad_radius，高度為 2*rad_height，如圖 49所示。在 Center Position 文本框中輸入圓心坐標為 （ 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。因此，輻射邊界和天線的距離就設為 。尤其當全長等于兩個波長時，即半長 ， 原來的主射方向變成零 射方向，因為雖然在此方向上各個電流元產生的電場方向相同，但是一半電流元的時間相位與另一半電流元的時間相位相反，兩者產生的場強彼此抵消，導致合成場強為零。其 電流分布以中點為對稱，因此稱為對稱天線。 的區(qū)域稱為遠區(qū)，此時 , ,則式（ 34）和（ 35）可以近似為： （ 36） 上式表明，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，電場與磁場的關系 為 。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。在 射頻微波頻段，饋線通常使用 50Ω標準阻抗。半波偶極子天線的設計中，由于在模型內部饋電面的激勵方式使用集總端口激勵（ Lumped Port）。 Ansoft HFSS 使用有限元法 (FEM)，自適應網格劃分和高性能的圖形界面，能讓你在研究所有三維 EM 問題時得心應手。它既可作為簡單的天線單獨使用 ,又可作為天線陣的單元 或面天線的饋源 [34]。 天津職業(yè)技術師范大學 Tianjin University of Technology and Education 畢 業(yè) 設 計 專 業(yè)： 班級學號： 學生姓名： 指導教師： 二 ○ 一 三 年 六 月 天津 職業(yè)技術師范大學 本科生畢業(yè)設計 半波偶極子天線設計 The Design of the Half Wave Dipole Antenna 專業(yè)班級： 學 生姓名： 指導教師： 系 別： 2020 年 6 月 I 摘 要 近年來 ,Radio frequency identification(RFID)技術飛速發(fā)展并逐漸成為自動物體識別應用中的主要技術 [1]。 由于它結構簡單 ,廣泛應用于通信、雷達和探測等各種無線電設備中 ,適用于短波、超短波 ,甚至微波。它易于學習，有仿真，可視化，立體建模，自動控制的功能，使你的 3D EM 問題能快速而準確地求解。無線必須通過傳輸線或者波導傳輸信號，天線與傳輸線或者波導的連接處即為饋電