【導(dǎo)讀】識(shí)別應(yīng)用中的主要技術(shù)[1]。現(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]。獨(dú)使用,又可作為天線陣的單元或面天線的饋源[3-4]。傳統(tǒng)的天線設(shè)計(jì)方法是由設(shè)計(jì)師根據(jù)天線的分析。花費(fèi)了大量的時(shí)間和精力，而且費(fèi)用昂貴。本設(shè)計(jì)采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，使用High. 隨后從設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)角度出發(fā)，針對(duì)半波偶極子天線提出了優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，并加以。最后依照仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)物設(shè)計(jì)制作并驗(yàn)證其性能。

　　

【正文】 稱 Setup1 會(huì)添加到工程樹 Analysis 節(jié)點(diǎn)下。 掃頻設(shè)置：展開 Analysis 節(jié)點(diǎn)，右鍵單擊前面添加的求解設(shè)置項(xiàng) Setup1，選擇 【 Add Frequency Sweep】 ，打開“ Edit Sweep” 對(duì)話框，設(shè)置掃頻類型為“ Fast”，設(shè)置頻率設(shè)置類型為“ LinearStep”，起始頻率（ Start）為 ，終止頻率（ Stop）為 ，步進(jìn)頻率（ Step Size）為 ，其他選項(xiàng)都保留默認(rèn)設(shè)置。設(shè)置完成后，該掃頻設(shè)置項(xiàng)的名稱 Sweep1 會(huì)添加到工程的求解設(shè)置項(xiàng) Setup1 節(jié)點(diǎn)下。如圖 411所示。 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) 20 設(shè)計(jì)檢查和運(yùn)行仿真計(jì)算 在運(yùn)行仿真計(jì)算之前，通常需要進(jìn)行設(shè)計(jì)檢查，檢查設(shè)計(jì)的完整性和正確性。 ? 選擇 【 Validation Check】 進(jìn)行設(shè)計(jì)檢查。若打開的對(duì)話框中的每一項(xiàng)前面都顯示對(duì)勾，表示當(dāng)前的設(shè)計(jì)正確且完整。 右鍵單擊 Analysis 節(jié)點(diǎn)，選擇【 Analyze All】，開始運(yùn)行仿真計(jì)算。如圖 412所示。 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(xiàng)性能參數(shù)的仿真分析結(jié)果。 圖 412 設(shè)計(jì)檢查結(jié)果對(duì)話框 ? 回波損耗 S11：右鍵單擊“ Results”節(jié)點(diǎn)，選擇【 Create Modal Solution Data Report】→【 Rectangular Plot】 ,選擇 S（ 1,1），然后單擊 Done 按鈕，再點(diǎn)擊Add Trace 按鈕即可生成如圖 413所示在 ～ 頻段內(nèi)的回波損耗的分析結(jié)果。 從分析結(jié)果可以看出，設(shè)計(jì)的中心頻率為 3GHz 的半波偶極子天線，的相對(duì)帶寬 。 圖 410 求解設(shè)置 圖 411 掃頻設(shè)置 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) 21 圖 413 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。即是在報(bào)告設(shè)置對(duì)話框左側(cè)的 Solution下拉列表選擇 Setup1,在 Category列表框中選擇“ VSWR”，在 Quantity 列表框中選擇 VSWR（ 1），在 Function列表中選擇 none。然后單擊 Done 按鈕，再點(diǎn)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(jié)果。 Smith 圓圖：借助于 Smith 圓圖，能夠方便地進(jìn)行阻抗匹配，給出駐波比，歸一化輸入阻抗等各種信息。選擇【 Create Modal Solution Data Report】→【 Smith Chart】命令，打開報(bào)告設(shè)置對(duì)話框，在該對(duì)話框左側(cè)的 Solution 下拉列表中選擇Setup1:Sweep1,在 然后單擊 Done 按鈕，再點(diǎn)擊 Add Trace 按鈕即可生成如圖 415所示的在 ～ 頻段內(nèi)的 的 Smith 圓圖顯示結(jié)果。從圖中可 知，在中心頻率為 3GHz 時(shí)歸一化阻抗約為 1，說明天線的端口阻抗匹配良好。VSWR2 的頻率范圍約為 ～ 。 圖 414 半波偶極子天線的駐波比分析結(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) 22 圖 415 半波偶極子天線的 的 Smith圓圖顯示結(jié)果 ? 輸入阻抗：查看輸入阻抗有兩種方法，除了前面 Smith 圓圖結(jié)果外，也可以直接查看天線的輸入阻抗值，其操作和查看回波損耗的操作類似，選擇【 Create Modal Solution Data Report】 → 【 Rectangular Plot】 命令 , 在該對(duì)話框左側(cè)的 Solution 下拉列表中選擇 Setup1:Sweep1,在 Category 列表框中選擇 Z Parameter，在 Quantity列表框中選擇 Z(1,1),在 Function列表中同時(shí)選擇 im和 re，即是同時(shí)選擇查看輸入阻抗的虛部（電抗部分）和實(shí)部（電阻部分），然后單擊Done 按鈕，再點(diǎn)擊 Add Trace 按鈕即可生成如圖 416所示的半波偶極子天線的輸入阻抗結(jié)果報(bào)告。 從結(jié)果報(bào)告中可知，輸入阻抗為（ ， ）Ω，與前面的理論分析結(jié)論相符。 圖 416 半波偶極子天線的輸入阻抗結(jié)果報(bào)告 ? 方向圖： 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) 23 ① 定 義輻射表面：右鍵“ Radiation”節(jié)點(diǎn)，選擇 【 Insert Far Field Setup】 →【 Infinite Sphere】 ，定義 xz 平面，設(shè)置“ E_Plane”，同理定義 xy 平面，設(shè)置為“ H_Plane”，定義三維立體球面，設(shè)置為“ 3D_Sphere” 如圖 417 所示。 圖 417 定義輻射表面 ② 查看 xz面的增益方向圖：右鍵“ Results”節(jié)點(diǎn)，選擇 【 Create Far Fields Report】 → 【 Radiation Pattern】 ，選擇輻射表面“ E_Plane”，在“ Primary Sweep”中選擇“ Theta”，在“ Category”中選擇“ Gain”，在“ Quantity”中選擇“ GainTotal”，在“ Function”中選擇“ dB” ， 然后單擊 Done 按鈕，再點(diǎn)擊 Add Trace 按鈕即可生成如圖 418所示的 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。，則生成如圖 419 所示 xy 面增益方向圖。 ④ 看三維增益方向圖：右鍵“ Results”節(jié)點(diǎn)，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” 。 則生成如圖 420 三維增益方向圖。 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) 24 圖 418 極子天線 xz的增益方向圖 圖 419波偶極子天線 xy的增益方向圖 圖 420波偶極子三維增益方向圖 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) 25 5 天線實(shí)物 通過 HFSS 的仿真分析，驗(yàn)證了我設(shè)計(jì)的正確性。 根據(jù)軟件設(shè)計(jì)結(jié)果完成 了半波偶極子天線 實(shí)物 的制作 。如圖 51 示。 中心頻率為 3GHz 的半波偶極子天線。 圖 51 半波偶極子天線實(shí)物 結(jié) 論 26 結(jié) 論 通過本文的分析設(shè)計(jì)和仿真，完成了論文的主要內(nèi)容分兩個(gè)部分：半波偶極子天線的設(shè)計(jì)和測(cè)量。 通過理論分析和仿真軟件 HFSS 設(shè)計(jì)仿真，得到符合要求的半波偶極子天線。通過仿真得到了天線回波損耗、電壓駐波比天線的輸入阻抗及設(shè)計(jì)要求的參數(shù)。天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而緊湊，并且可以通過改變天線某部分的尺寸來(lái)得到不同頻率 的諧振，使天線工作于不同頻帶，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。在天線功能越來(lái)越豐富的今天，該天線作為基礎(chǔ)天線可以在一定程度上滿足用戶的需求。參考文獻(xiàn) 27 參考文獻(xiàn) [1]呂 鋒 ,徐宇白 .偶極子 RFID 標(biāo)簽天線的優(yōu)化設(shè)計(jì)與研究 .武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào) 信息與管理工程版 第 31卷 第 3期 .武漢 :武漢理工大學(xué) ,2020. 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[16] 陳玉春 .實(shí)用天線設(shè)計(jì)與制作 .北京 :電子工業(yè)出版社 , . 致 謝 28 致 謝 在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之際，我要感謝我的教授，從論文題目的選定到論文寫作的指導(dǎo) ,經(jīng)由您悉心的點(diǎn)撥 ,再經(jīng)我自己的思考后的領(lǐng)悟 ,常常讓我感受到解決問題的快樂。從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少同學(xué)、網(wǎng)友給了我熱心的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯謝意！ 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我大學(xué)學(xué)習(xí)中遇到過的時(shí)段最長(zhǎng)、涉及內(nèi)容最廣、工作量最大的一次課程設(shè)計(jì)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我選 擇的課題是與通信專業(yè)更為靠近的課題，我此次的設(shè)計(jì)題目為半波偶極子天線的設(shè)計(jì)。雖說導(dǎo)師說此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)看起來(lái)不是那么的可怕，但是當(dāng)我真的開始著手時(shí)，還的確是困難重重。開始就要學(xué)習(xí)眾多以前 未 接觸過的知識(shí)，后來(lái)發(fā)現(xiàn)只要把握住每個(gè)小課設(shè)的精華、環(huán)環(huán)緊扣，那么這次的任務(wù)也就不難了。 網(wǎng)友 是我這次畢業(yè)設(shè)計(jì) 順利 完成的一大助力，與他們的交流使我受益頗多，他們對(duì)我提出的問題的熱心回答使我少走了許多彎路，節(jié)省了許多時(shí)間。 從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯 的謝意 ! 最后我還要感謝電子工程學(xué)院和我的母校四年來(lái)對(duì)我的栽培。