工程电磁场与波仿真设计—磁偶极子天线的近区场计算
目录
目录 (1)
1、课程设计的目的与作用 (2)
1.1、设计目的： (2)
1.2、设计作用： (2)
2、设计任务及所用Maxwell软件环境介绍 (2)
2.1、设计任务 (2)
2.2、Maxwell软件环境： (3)
3、电磁模型的建立 (4)
3.1、建模 (4)
3.1.1、创建线圈 (4)
3.1.2.创建计算区域sphere1 (6)
3.1.3.创建激励电流加载图 (7)
3.2.设置激励 (8)
3.2.1.设置辐射边界Radiation Boundary (10)
3.2.2.将sphere1的半径表示为l的函数 (10)
3.2.3.设置表面剖分的近似原则 (12)
3.2.4.Maximun surface deviation (12)
3.2．5.Maximun normal deviation (13)
3.2.6、Aspect ratio (13)
3.2.7、创建计算区域的外表面 (13)
3.3、设置计算参数 (13)
3.4、设置自适应计算参数 (14)
3.5、Check & Run (14)
3.6、计算辐射电阻 (15)
3.6.1、创建平均Poynting矢量的计算表达式 (15)
3.6.2、求边界上的辐射功率 (16)
3.6.3、计算辐射电阻 (17)
3.7、查看辐射边界上的Poynting矢量图 (18)
4、电磁模型计算及仿真结果后处理分析 (18)
5、设计总结和体会 (19)
6、参考文献 (20)
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1、课程设计的目的与作用
1.1、设计目的：
电磁场与电磁波课程理论抽象、数学计算复杂，将Maxwell软件引入教学中，通过对典型电磁产品的仿真设计，并模拟电磁场的特性，将理论与实践有效结合，强化学生对电磁场与电磁波的理解和应用，提高教学质量。
1.2、设计作用：
磁偶极子天线的近区场计算。让我们更好的理解与掌握Maxwell这个软件的作用，提高了我们的耐心，同时能看见电场线仿真出来的效果，使我们更加清楚电场线的分布。能对结果进行总结和分析。了解了我们所做题目的原理步骤。让我们对电磁场的学习深化，以便以后的学习更加容易。熟练使用Ansoft Maxwell 仿真软件，对电场、磁场进行分析，了解所做题目的原理。利用Ansoft Maxwell 软件仿真简单的电场以及磁场分布，画出电场矢量E线图、磁感应强度B线图，并对仿真结果进行分析、总结。将所做步骤详细写出，并配有相应图片说明。
2、设计任务及所用Maxwell软件环境介绍
2.1、设计任务
计算如下图所示所受磁偶极子线圈的近区场在边界上的坡印廷矢量及其辐射电阻。
要求理解并掌握辐射边界的使用。
使用电流环的内径r=9.5mm，外径R=10mm,线圈材料为铜（copper）。环内通的电流为I=0.8A。
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图表1任务设计图
2.2、Maxwell软件环境：
Ansoft Maxwell 软件特点：Ansoft Maxwell 是低频电磁场有限元仿真软件，在工程电磁场领域有广泛的应用。它基于麦克斯韦微分方程，采用有限元离散形式，将工程中的电磁场计算转变为庞大的矩阵求解，使用领域遍及电器、机械、石油化工、汽车、冶金、水利水电、航空航天、船舶、电子、核工业、兵器等众多行业，为各领域的科学研究和工程应用做出了巨大的贡献。
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3、电磁模型的建立
3.1、建模
一、建模：Project > Insert Maxwell 3D Design
二、保存：File > Save as > mengxianlei
三、选择求解器类型：Maxwell 3D > Solution Type > Eddy current
四、设置几何尺寸单位：Modele > Units > Select Units: meter
3.1.1、创建线圈
一、Draw > Torus
二、输入中心点，线圈内径和线圈的外径分别为：（0,0,0）、（0.0095,0,0）和
（0.001,0,0）
三、设置材料：Copper
四、重命名：coil
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图表 2 设置线圈材料并重命名
5
图表3建立并设置完成后的线圈图
3.1.2.创建计算区域sphere1
一、Darw > sphere
二、输入中心点和球形计算区域的半径分别为：（0,0,0，）和（0.006,0,0）
三、设置材料：Vacuum
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图表4绘制完成的球形区域
3.1.3.创建激励电流加载图
一、Select > coil
二、Modeler > Surface >Section
三、选择平面：YZ平面
四、分离两Section面：Modeler > Boolean > Separate Bodies
五、删除多余截面，并将剩余截面重命名为：current
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图表5激励电流加载面
3.2.设置激励
选中线圈截面：current
一、Maxwell 3D > Excitations > Assign > Current
二、设置环内通电流：I=0.8A
三、设置类型:soild
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图表 6设置环内通电流并设置类型图
一、 设置涡流效应和位移电流存在区域：Maxwell 3D > Excitations > Set Eddy
Effects
图表 7设置涡流和位移电流图
3.2.1.设置辐射边界Radiation Boundary
一、辐射边界在仿真电磁场区域问题时使用，辐射边界可完全吸收该边界所包围区域向外辐射时的电磁波，不会造成电磁波的反射。
二、辐射边界只在涡流求解器中使用。
三、辐射边界必须与位移电流（Displacement current）设置同时使用。
四、辐射边界一般都设为球形（也可以是其他形状），辐射边界到辐射源的距离一般大于电磁波波长的1/4。
在天线的辐射问题中，一般习惯于将研究目标或区域的尺寸表示为电磁波波长（l,lambda）的函数。
3.2.2.将sphere1的半径表示为l的函数
选中sphere1下的Createsphere
一、修改radius：lambda/4+0.01 (m)
（1）、添加变量lambda的定义：c0/frequ （c0为真空光速）
（2）、添加变量frequ的定义：1.5GHz
二、面选择：Edit > Select > Faces
三、选sphere1的外表面：Maxwell > Boundaries > Assign > Radiation…
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图表 8设置参数
1
图表 9设置参数2
3.2.3.设置表面剖分的近似原则
选中外表面
一、Maxwell > Mesh Operations > Assign > Surface Approximation…
(1)、Maxwell surface devation:ignore
(2)、Set maximun normal deviation（angle）:15 deg
Set aspect ratio:10
(3)、
3.2.
4.Maximun surface deviation
表面偏差距离：模型的剖分三角平面与真实表面之间的距离，若模型真实表面是平面，则表面偏差距离为0。
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3.2．5.Maximun normal deviation
模型的剖分三角平面与真实表面的法向分量之间的夹角。
3.2.6、Aspect ratio
剖分三角单元的Aspect ratio是指三角单元的外接圆半径与三角形内径的比值。若该参数为1，表示三角单元与等边三角形。对于平面剖分，Aspect ratio的设置下限为4，对于曲面剖分，Aspect ratio的设置下限为1.2。
3.2.7、创建计算区域的外表面
选中sphere1区域的外表面
Modeler > Surface > Create Object From Face
3.3、设置计算参数
一、设置计算参数：Maxwell 3D > Parameters > Assign > Matrix
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图表11设置计算参数图
3.4、设置自适应计算参数
一、设置自适应参数：Maxwell 3D > Analysis Setup > Add solution Setup
二、最大迭代次数：5
三、误差要求：10%
四、频率设置：1.5GHz (Solver > Adaptive Frequency)
3.5、Check & Run
一、检查：Maxwell 3D > Validation check
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图表12进行检查图
二、分析：Maxwell 3D .> Analyze ALL
3.6、计算辐射电阻
3.6.1、创建平均Poynting矢量的计算表达式
一、打开计算器：Maxwell 3D > Fields > Calculator…
二、引入参数：Quantity > E ; Quantity > H
三、取H矢量的共轭：Complex > conj
四、叉乘：Cross
五、取实部：Complex > Real
六、写入系数：Number > 0.5
七、点乘：*
八、将公式添加进表：
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（1）、点击Add…
(2)、Named expressions > Poynting Done
图表13创建Poynting矢量的计算表达式
3.6.2、求边界上的辐射功率
一、打开计算器：Maxwell > Fields > Calculator
二、打开Poynting矢量：在Named Eepressions栏中选中Poynting
三、将Poynting矢量设置copy到Calculator堆栈中：Copy to stack
四、Geometry > Surface > ObjectFromFace1
五、保留Poynting的法向分量：Normal
六、积分∫并查看结果（Eval）
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图表14写入边界上的辐射功率图3.6.3、计算辐射电阻
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3.7、查看辐射边界上的Poynting矢量图
选中sphere1的外表面
一、Maxwell 3D > Fields > Fields > Named Expression…
二、选中Poynting
4、电磁模型计算及仿真结果后处理分析
图表15电磁模型的仿真
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图表16电脑运行出来的辐射功率结果图
从图可知辐射功率：P av=1.19933832043437W
由题可知环路电流：I rms=0.8A
由辐射电阻的计算公式为：
即：辐射电阻
5、设计总结和体会
在这次课程设计当中，我们第一天进行的是对麦克斯韦软件的初步操作和熟悉，我们花了一天的时间在熟悉Maxwell软件的操作，初步掌握了它的使用方法。根据软件上的介绍和老师给出的练习题目作了许多关于电磁场与电磁波的练习。虽然我们开始花了一整天的时间才做出来，但在快验收的时候才发现做的出了错，各种调整修改，即使在老师的帮助下也都不行，于是便下狠心删了，重做了一个，但这次花了不到半个小时就做完了，而且还做对了。才发现自己对这个软件已经初步熟悉的掌握了，心里很是欣慰。第二天，当
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我们真正做自己的课程设计的时候，就发现操作起来就更加的得心应手了，虽然遇到了软件上的许多问题，例如操作的时候软件总是突然退出，不能够复制、粘贴和保存等问题，但最终自己做完了这个课程设计心里觉得很痛快，看着通过自己的努力得到的结果图，觉得心里很开心。而且这个课程设计不仅锻炼了自己的数学逻辑推理算数能力，同时也锻炼了自己的动手能力。通过这个课程设计让我们学生和老师增加了更多的交流，同学之间彼此更加的了解对方，最重要的是通过这个课设我们对我们专业更加的了解，对我们的学习更加有信心，对我们工作方向更加了解，我们更加的有信心对我们的未来。
6、参考文献
【1】王泽忠全玉生卢斌先编著《工程电磁场（第二版）》【M】清华大学出版社。
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工程电磁场与电磁波 丁君版 答案第六章习题答案
6-1.解：E 矢量为y 方向，电磁波沿-z 方向传播， )2106cos(7.37)2(8 222 z t z E y πππ+??-=?? )2106cos(7.37)106(8 282 2 z t t E y πππ+???-=?? 又π2=k ,μεω22=k ,8106?=πω 2 2 2 2 2 22 2 2 8 222 ) 106() 2(t E t E k t E z E y y y y ??=??= ??? ?= ??∴ με ω ππ )2106cos(7.378z t E y ππ+?=∴ 符合均匀平面波的一维波动方程，所以它属于均匀平面波。 6-2.解： ;10328 Hz f ?== π ω π 2=k ； m k 12== πλ； s m k v P /1038 ?== ω ； m u E H 1.0/ 77.3/===ε η 波沿-z 轴传播； 由右手螺旋法则，H 在x 方向上振动。 6-3. 解： (1)Hz v f 8 8 1092.461 .0103?=?== λ (2)91003.2/1?==f T s (3)3.1061 .022== =πλ π k (4) 12 .2377/800/===ηE H A/m 方向为y a ? 6-4.解：由E 和 H 的关系可知： y m x m a az t H a az t H H ?)sin(?)sin(-+--=ωω
y m x m a az t E a az t E ?)sin(/?)sin(/00-?+-?-=ωηωη H E S ?= z m m z m m a az t E az t E a az t E az t E ?)sin(/)sin(?)sin(/)sin(00-??-+-??-=ωηωωηω z m a az t E ?-=022 /)(sin 2ηω 6-5 解：Hz U f 9 8 0105.212 .0103?=?== λ 500 1 .0501 11=== H E η 又r r r r u u u επ εεη120001== π ε120500=r r u （1） 在均匀媒质中有：11v v P = r r u C f ελ= 1 2 9 8 1 10 8105.210 3-????= = ∴ λεf C u r r （2） 由式（1）、（2）得 99.1=r u 13.1=r ε 6-6 解：m V a a a E z y x 310)?2??4(?+-= 1）333310)?78?24?33(3 18 6 10210104????++-=-?-?=?z y x z y x a a a a a a H E 3 2 2 2 3 10 78243310)?78?24?33(??++?++-=z y x a a a a z y x a a a ?89.0?27.0?37.0++= 2）3???(42)10jkr x y z E a a a e -=-+? ???(6183)jkr x y z H a a a e -=+- *311 ???R e[](332478)1022 av x y z S E H a a a =?=-++?
电磁场与电磁波复习
一、名词解释 1.通量、散度、高斯散度定理 通量：矢量穿过曲面的矢量线总数。（矢量线也叫通量线，穿出的为正，穿入的为负） 散度：矢量场中任意一点处通量对体积的变化率。 高斯散度定理：任意矢量函数A的散度在场中任意一个体积内的体积分，等于该矢量函在限定该体积的闭合面的法线分量沿闭合面的面积分。 2.环量、旋度、斯托克斯定理 环量：矢量A沿空间有向闭合曲线C的线积分称为矢量A沿闭合曲线l的环量。其物理意义随A 所代表的场而定，当A为电场强度时，其环量是围绕闭合路径的电动势；在重力场中，环量是重力所做的功。 旋度：面元与所指矢量场f之矢量积对一个闭合面S的积分除以该闭合面所包容的体积之商，当该体积所有尺寸趋于无穷小时极限的一个矢量。 斯托克斯定理:一个矢量函数的环量等于该矢量函数的旋度对该闭合曲线所包围的任意曲面的积分。 3.亥姆霍兹定理 在有限区域V内的任一矢量场，由他的散度，旋度和边界条件（即限定区域V的闭合 面S上矢量场的分布）唯一的确定。 说明的问题是要确定一个矢量或一个矢量描述的场，须同时确定其散度和旋度 4.电场力、磁场力、洛仑兹力电场力：电场 力：电场对电荷的作用称为电力。 磁场力：运动的电荷，即电流之间的作用力，称为磁场力。 洛伦兹力：电场力与磁场力的合力称为洛伦兹力。 5.电偶极子、磁偶极子 电偶极子：一对极性相反但非常靠近的等量电荷称为电偶极子。 磁偶极子：尺寸远远小于回路与场点之间距离的小电流回路（电流环）称为磁偶极子。 6.传导电流、位移电流 传导电流：自由电荷在导电媒质中作有规则运动而形成的电流。 位移电流：电场的变化引起电介质内部的电量变化而产生的电流。 7.全电流定律、电流连续性方程 全电流定律（电流连续性原理）：任意一个闭合回线上的总磁压等于被这个闭合回线所包围的面内穿过的全部电流的代数和。 电流连续性方程： 8.电介质的极化、极化矢量 电介质的极化：把一块电介质放入电场中，它会受到电场的作用，其分子或原子内的正，负电荷将在电场力的作用下产生微小的弹性位移或偏转，形成一个个小电偶极子， 这种现象称为电介质的极化。 极化矢量P：单位体积内的电偶极矩矢量和。 9.磁介质的磁化、磁化矢量 磁介质的磁化：当把一块介质放入磁场中时，它也会受到磁场的作用，其中也会形成一个个 小的磁偶极子，这种现象称为介质的磁化。
宽带印刷偶极子天线设计
宽带印刷偶极子天线设计 何庆强何海丹 (中国西南电子技术研究所，成都610036) 摘要：构建了一个宽带印刷偶极子天线，基于等效电路模型进行分析，给出了一套完整的设计计算公式。采用该方法进行设计，可一次成功，不必进行参数扫描和优化。给出的例子所得天线带宽达到54.15%，优于最新的国内外报道。 关键词：偶极子，巴伦，等效电路，宽带 Design of a Broadband Printed Dipole Antenna He Qingqiang He Haidan (Southwest China Institute of Electronic Technology, Chengdu 610036) Abstract: A broadband printed dipole antenna is created. Based on the analysis of equivalent circuit model, a perfect designing calculated process is given. Applying the proposed method, the dipole design can be successful once time and doesn’t need parameter tune and optimization. The designed dipole obtains a 54.15% bandwidth and has a better wideband characteristic compared with recent reports. Keywords: Dipole; Balun; Equivalent circuit; Broadband 1 引言 印刷巴伦偶极子天线最早研究起源于1974年[1]。最近几年的研究表明：通过快速的单元模型分析 计算，天线带宽可以达到18%[2]；通过采用V形地平面，天线带宽可以达到33%以上[3]；通过神经网络参数优化，天线的带宽可以达到40%[4]；采用等效电路优化结合周期性加载原理，印刷偶极子天线的带宽可以达到47.8%[5]。 在这篇文章里，我们基于等效电路模型进行分析，计算出了偶极子天线的物理参数尺寸。采用该方法进行设计，可一次成功，无须参数优化，所得天线的带宽可达54.15%，优于文献[1-5]给出的设计结果。2 等效电路模型分析与设计 图1给出了偶极子天线的几何结构及其参数。图中实线部分为天线结构示意图，该天线印刷在厚度为h，介电常数为 r ε的介质板上。印刷振子辐射臂长为L t，宽为L w；振子的下底长为L H，宽为L d。在振子的中间，刻有一纵向长槽，长为L ab，宽为S w。该天线采用标准的50欧SMA馈电。
浙江大学-电磁场与电磁波实验(第二次).doc
本科实验报告 课程名称：电磁场与微波实验 姓名：wzh 学院：信息与电子工程学院 专业：信息工程 学号：xxxxxxxx 指导教师：王子立 选课时间：星期二9-10节 2017年 6月 17日 Copyright As one member of Information Science and Electronic Engineering Institute of Zhejiang University, I sincerely hope this will enable you to acquire more time to do whatever you like instead of struggling on useless homework. All the content you can use as you like. I wish you will have a meaningful journey on your college life. ——W z h 实验报告 课程名称：电磁场与微波实验指导老师：王子立成绩：__________________ 实验名称： CST仿真、喇叭天线辐射特性测量实验类型：仿真和测量 同组学生姓名： 矩形波导馈电角锥喇叭天线CST仿真 一、实验目的和要求 1. 了解矩形波导馈电角锥喇叭天线理论分析与增益理论值基本原理。 2．熟悉 CST 软件的基本使用方法。 3．利用 CST 软件进行矩形波导馈电角锥喇叭天线设计和仿真。 二、实验内容和原理 1. 喇叭天线概述 喇叭天线是一种应用广泛的微波天线,其优点是结构简单、频带宽、功率容量大、调整与使用方便。合理的选择喇叭尺寸,可以取得良好的辐射特性：相当尖锐的主瓣,较小副瓣和较高的增益。因此喇叭天线在军事和民用上应用都非常广泛,是一种常见的测试用天线。喇叭天线的基本形式是把矩形波导和圆波导的开口面逐渐扩展而形成的,由于是波导开口面的逐渐扩大,改善了波导与自由空间的匹配,使得波导中的反射系数小,即波导中传输的绝大部分能量由喇叭辐射出去,反
工程电磁场与电磁波名词解释大全
《电磁场与电磁波》 名词解释不完全归纳（By Hypo ） 第一章 矢量分析 1.场：场是遍及一个被界定的或无限扩展的空间内的，能够产生某种物理效应的特殊的物质，场是具有能量的。 2.标量：一个仅用大小就能够完整描述的物理量。标量场：标量函数所定出的场就称为标量场。（描述场的物理量是标量） 3.矢量：不仅有大小，而且有方向的物理量。矢量场：矢量场是由一个向量对应另一个向量的函数。（描述场的物理量是矢量） 4.矢线（场线）：在矢量场中，若一条曲线上每一点的切线方向与场矢量在该点的方向重合，则该曲线称为矢线。 5.通量：如果在该矢量场中取一曲面S ，通过该曲面的矢线量称为通量。 6.拉梅系数：在正交曲线坐标系中，其坐标变量（u1 ,u2,u3）不一定都是长度， 可能是角度量，其矢量微分元，必然有一个修正系数，称为拉梅系数。 7.方向导数：函数在其特定方向上的变化率。 8.梯度：一个大小为标量场函数在某一点的方向导数的最大值，其方向为取得最大值方向导数的方向的矢量，称为场函数在该点的梯度，记作 9.散度：矢量场沿矢线方向上的导数（该点的通量密度称为该点的散度） 10.高斯散度定理：某一矢量散度的体积分等于该矢量穿过该体积的封闭表面的总通量。 11.环量：在矢量场中，任意取一闭合曲线 ，将矢量沿该曲线积分称之为环量。 12.旋度： 一矢量其大小等于某点最大环量密度，方向为该环的一个法线方向，那么该矢量称为该点矢量场的旋度。 13.斯托克斯定理：一个矢量场的旋度在一开放曲面上的曲面积分等于该矢量沿此曲面边界的曲线积分。 14.拉普拉斯算子：在场论研究中，定义一个标量函数梯度的散度的二阶微分算子，称为拉普拉斯算子。 第二章 电磁学基本理论 1.电场：存在于电荷周围，能对其他电荷产生作用力的特殊的物质称为电场。 2.电场强度：单位正试验电荷在电场中某点受到的作用力（电场力），称为该点的电场d grad d n a n φφ=
南京邮电大学电磁场与电磁波考试必背公式
电磁场与电磁波复习 第一部分 知识点归纳 第一章 矢量分析 1、三种常用的坐标系 （1）直角坐标系 微分线元：dz a dy a dx a R d z y x → → → → ++= 面积元：?????===dxdy dS dxdz dS dydz dS z y x ，体积元：dxdydz d =τ （2）柱坐标系 长度元：?????===dz dl rd dl dr dl z r ??，面积元??? ??======rdrdz dl dl dS drdz dl dl dS dz rd dl dl dS z z z r z r ????，体积元：dz rdrd d ?τ= （3）球坐标系 长度元：??? ??===?θθ? θd r dl rd dl dr dl r sin ，面积元： ?? ? ??======θ ?θ? θθθ??θθ?rdrd dl dl dS drd r dl dl dS d d r dl dl dS r r r sin sin 2，体积元：?θθτd drd r d sin 2= 2、三种坐标系的坐标变量之间的关系 （1）直角坐标系与柱坐标系的关系 ?? ?? ??? ==+=?????===z z x y y x r z z r y r x arctan ,sin cos 22??? （2）直角坐标系与球坐标系的关系 ? ?? ? ?? ??? =++=++=?????===z y z y x z z y x r r z r y r x arctan arccos ,cos sin sin cos sin 2 222 22?θθ?θ?θ （3）柱坐标系与球坐标系的关系 ?? ? ? ???=+=+=?????===??θθ??θ2 2'2 2''arccos ,cos sin z r z z r r r z r r 3、梯度 （1）直角坐标系中： z a y a x a grad z y x ??+??+??=?=→→→ μ μμμμ （2）柱坐标系中： z a r a r a grad z r ??+??+??=?=→→→ μ ?μμμμ?1 （3）球坐标系中：
半波偶极子天线的HFSS仿真设计
天线原理与设计华中科技大学 半波偶极子天线的HFSS仿真设计 一、实验目的 1、学会简单搭建天线仿真环境的方法，主要是熟悉HFSS软件的使用方法； 2、了解利用HFSS仿真软件设计和仿真天线的原理、过程和方法； 3、通过天线的仿真，了解天线的主要性能参数，如驻波比特性、smith圆图特性、方向图 特性等； 4、通过对半波偶极子天线的仿真，学会对其他类型天线仿真的方法； 二、实验仪器 1、装有windows系统的PC一台 2、HFSS13.0软件 3、截图软件 三、实验原理 1、首先明白一点：半波偶极子天线就是对称阵子天线。 图1 对称振子对称结构及坐标 2、对称振子是中间馈电，其两臂由两段等长导线构成的振子天线。一臂的导线半径为a，长度为l。两臂之间的间隙很小，理论上可以忽略不计，所以振子的总长度L=2l。对称振子的长度与波长相比拟，本身已可以构成实用天线。 3、在计算天线的辐射场时，经过实践证实天线上的电流可以近似认为是按正弦律分布。取图1的坐标，并忽略振子损耗，则其电流分布可以表示为： 式中，Im为天线上波腹点的电流；k=w/c为相移常数、根据正弦分布的特点，对称振子的末端为电流的波节点；电流分布关于振子的中心点对称；超过半波长就会出现反相电流。 4、在分析计算对称振子的辐射场时，可以把对称振子看成是由无数个电流I(z)、长度为dz的电流元件串联而成。利用线性媒介中电磁场的叠加原理，对称振子的辐射场是这些电流元辐射场之矢量和。
图2 对称振子辐射场的计算 如图2 所示，电流元I(z)所产生的辐射场为 其中 5、方向函数 四、实验步骤 1、设计变量 设置求解类型为Driven Model 类型，并设置长度单位为毫米。 提前定义对称阵子天线的基本参数并初始化 2、创建偶极子天线模型，即圆柱形的天线模型。 其中偶极子天线的另外一个臂是通过坐标轴复制来实现的。 3、设置端口激励 半波偶极子天线由中心位置馈电，在偶极子天线中心位置创建一个平行于YZ面的矩形面作为激励端口平面。 4、设置辐射边界条件 要在HFSS中计算分析天线的辐射场，则必须设置辐射边界条件。这里创建一个沿Z轴放置的圆柱模型，材质为空气。把圆柱体的表面设置为辐射边界条件。 5、外加激励求解设置 分析的半波偶极子天线的中心频率在3G Hz，同时添加2.5 G Hz ~3.5 G Hz频段内的扫频设置，扫频类型为快速扫频。
电磁场与电磁波基础知识总结
第一章 一、矢量代数 A ?B =AB cos θ A B ?= AB e AB sin θ A ?(B ?C ) = B ?(C ?A ) = C ?(A ?B ) ()()()C A C C A B C B A ?-?=?? 二、三种正交坐标系 1. 直角坐标系 矢量线元x y z =++l e e e d x y z 矢量面元=++S e e e x y z d dxdy dzdx dxdy 体积元d V = dx dy dz 单位矢量的关系?=e e e x y z ?=e e e y z x ?=e e e z x y 2. 圆柱形坐标系 矢量线元=++l e e e z d d d dz ρ?ρρ?l 矢量面元=+e e z dS d dz d d ρρ?ρρ? 体积元dz d d dV ?ρρ= 单位矢量的关系?=??=e e e e e =e e e e z z z ρ??ρ ρ? 3. 球坐标系 矢量线元d l = e r d r + e θ r d θ + e ? r sin θ d ? 矢量面元d S = e r r 2sin θ d θ d ? 体积元 ?θθd d r r dV sin 2= 单位矢量的关系?=??=e e e e e =e e e e r r r θ? θ??θ 三、矢量场的散度和旋度 1. 通量与散度 =?? A S S d Φ 0 lim ?→?=??=??A S A A S v d div v 2. 环流量与旋度 =??A l l d Γ max n rot =lim ?→???A l A e l S d S 3. 计算公式 ????= ++????A y x z A A A x y z 11()z A A A z ?ρρρρρ?????= ++????A 22111()(s i n )s i n s i n ????= ++????A r A r A A r r r r ? θ θθθθ? x y z ? ????= ???e e e A x y z x y z A A A 1z z z A A A ρ?ρ?ρρ?ρ? ?? ??= ???e e e A
北邮电磁场与电磁波实验报告
信息与通信工程学院 电磁场与电磁波实验报告 题目：校园信号场强特性的研究 姓名班级学号序号薛钦予2011210496 201121049621
一、实验目的 1.掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确的测试方法； 2.研究校园内各种不同环境下阴影衰落的分布规律； 3.掌握在室内环境下场强的正确测量方法，理解建筑物穿透损耗的概念； 4.通过实地测量，分析建筑物穿透损耗随频率的变化关系； 5.研究建筑物穿透损耗与建筑材料的关系。 二、实验原理 1、电磁波的传播方式 无线通信系统是由发射机、发射天线、无线信道、接收机、接收天线所组成。对于接受者，只有处在发射信号的覆盖区内，才能保证接收机正常接受信号，此时，电波场强大于等于接收机的灵敏度。因此基站的覆盖区的大小，是无线工程师所关心的。决定覆盖区的大小的主要因素有：发射功率，馈线及接头损耗，天线增益，天线架设高度，路径损耗，衰落，接收机高度，人体效应，接收机灵敏度，建筑物的穿透损耗，同播，同频干扰等。 电磁场在空间中的传输方式主要有反射﹑绕射﹑散射三种模式。当电磁波传播遇到比波长大很多的物体时，发生反射。当接收机和发射机之间无线路径被尖锐物体阻挡时发生绕射。当电波传播空间中存在物理尺寸小于电波波长的物体﹑且这些物体的分布较密集时，产生散射。散射波产生于粗糙表面，如小物体或其它不规则物体﹑树叶﹑街道﹑标志﹑灯柱。 2、尺度路径损耗 在移动通信系统中，路径损耗是影响通信质量的一个重要因素。大尺度平均路径损耗：用于测量发射机与接收机之间信号的平均衰落，即定义为有效发射功率和平均接受功率之间的（dB）差值，根据理论和测试的传播模型，无论室内或室外信道，平均接受信号功率随距离对数衰减，这种模型已被广泛的使用。对任意的传播距离，大尺度平均路径损耗表示为： ()[]()() PL d dB PL d n d d =+（式1） 010log/0 即平均接收功率为： ()[][]()()()[]() =--=- d dBm Pt dBm PL d n d d d dBm n d d Pr010log/0Pr010log/0 （式2）其中，定义n为路径损耗指数，表明路径损耗随距离增长的速度，d0为近地参考距离，d为发射机与接收机之间的距离。公式中的横杠表示给定值d的所有可能路径损耗的综合平均。坐标为对
CST-偶极子相控阵天线的仿真及优化
实验报告 学生：学号：指导教师： 实验地点：实验时间： 一、实验室名称： 二、实验项目名称：微波工程CAD实验 三、实验学时：20 四、实验原理： CST仿真软件是基于有限积分法，将整个计算区域离散化并进行数值计算，模拟各种实际器件得出场分布及其各种参数的特性曲线，最后可根据实际要求对所得结果进行优化，得出最优化下的器件尺寸参数。 本次实验利用CST对偶极子相控阵天线及微带到波导转换模型进行了仿真模拟，以此来掌握CST的应用。 五、实验目的： 了解并掌握CST仿真软件的基本操作，学习利用CST仿真软件进行一些简单的工程设计。 六、实验容： 第一题偶极子相控阵天线的仿真与优化：①偶极子天线尺寸如下图，在4~12GHz的频率围，请优化单个偶极子天线的工作频率谐振在f0=8GHz，待优化的变量Lambda初值取为29mm，绘出在该工作频率点的方向图；②将该单个天线在x和y方向分别以Lambda/4作为空间间隙、以90度作为相位间隙，扩展成一个2*2的相控阵天线阵，请使用三种方法计算该天线阵的方向图；③对结果进行比较、分析和讨论。
第二题微带到波导转换的仿真与优化：在26~30GHz频率围优化下图微带到波导的转换，使全频带反射最小，并绘出中心频点28GHz的电场、磁场与表面电流的分布；微带是Duroid5880基片，介电常数2.2，基片厚0.254mm，金属层厚0.017mm，介质上的空气尺寸3*1*8mm，标准50欧姆微带线宽0.77mm；波导是Ka波段的BJ320波导，尺寸7.112*3.556*10mm；L 是微带基片底面到波导短路面距离，W0*L0是伸入波导中的微带探针的宽与长，W1*L1是第一段变阻线的宽与长，W2*L2是第二段变阻线的宽与长，7个待优化变量可取下图给的初值。 七、实验器材（设备、元器件）： 台式计算机；CST Design Environment 2009仿真软件；U盘（学生自备）。 八、实验步骤： 第一题：偶极子相控阵天线的仿真 a.单个偶极子天线模型 单个偶极子天线方向图
电磁场与电磁波课程知识点汇总和公式
电磁场与电磁波课程知识点汇总和公式
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电磁场与电磁波课程知识点总结与主要公式 1 麦克斯韦方程组的理解和掌握 （1）麦克斯韦方程组 ??????=?=??=?=?????-=???- =?????+=???+ =??s s l s l s s d B B Q s d D D s d t B l d E t B E s d t D J l d H t D J H 0 )( ρ 本构关系： E J H B E D σμε=== （2）静态场时的麦克斯韦方程组（场与时间t 无关） ????=?=??=?=??=?=??=?=??s s l l s d B B Q s d D D l d E E I l d H J H 0 000 ρ 2 边界条件 （1）一般情况的边界条件 n n n sT t t s n s n n s n t t n B B B B a J H H J H H a D D D D a E E E E a 21212121212121210 )())(0 )==-?=-=-?=-=-?==-? （（ρρ （2）介质界面边界条件（ρs = 0 J s = 0） n n n t t n n n n t t n B B B B a H H H H a D D D D a E E E E a 21212121212121210 )(0 )0 )(0 )==-?==-?==-?==-? （（
（1）基本方程 00 2 2 =?==?- =?=?=??=?=??? ??A A p s l l d E Q s d D D l d E E ???ε ρ ?ρ 本构关系： E D ε= （2）解题思路 ● 对称问题（球对称、轴对称、面对称）使用高斯定理或解电位方程（注 意边界条件的使用）。 ● 假设电荷Q ——> 计算电场强度E ——> 计算电位φ ——> 计算能 量ωe =εE 2/2或者电容（C=Q/φ）。 （3）典型问题 ● 导体球（包括实心球、空心球、多层介质）的电场、电位计算； ● 长直导体柱的电场、电位计算； ● 平行导体板（包括双导体板、单导体板）的电场、电位计算； ● 电荷导线环的电场、电位计算； ● 电容和能量的计算。 例 ： a b ρ r ε ρs r S a b ε q l 球对称 轴对称 面对称
工程电磁场与电磁波_丁君版_答案第五章习题答案
习题五 5-1 一圆柱形铝管，外半径为32 mm ，管壁厚6 mm ，求单位长度的电阻。 解：铝管的内半径为26mm ，设流过铝管的电流为I ，则： 66 2222211034810 )2632()(?=?-=-= -πππI I R R I J 6/10348I E J σπσ == ? 133 49.5103486103486 -=?=??=?=σπσ πσI I I d E R （Ω） 5-2 一长为l m 的导体，电阻率为σ,导体各处的横截面相似，一端的面积为A m 2,另一端面的面积为kA m 2，求两端面间的电阻。 5-2.解：（此题应为导体各处的横截面相似且呈线性关系）。 z 设流入导体的电流为I ，则设任一截面面积为()z S ，由???==kA l S A S )()0(得： ??? ??-==A l k a A b 1 则：A Az l k z S +-= 1)( σE z S I J ==) ( σ?=∴)(z S I E k A k Il A z A l k dz I dz E U ln )1()1(1010?-=+?-?=?=??σσ A k k l I U R ?-?== ∴σ)1(ln 5-3解：
σ b l U 本题所求电感为跨接在内外导体间的 r a r E E ?)(= r a rl I J ?2π= E J σ= r a l r I E ?2σπ= a b l I dr l r I l d E U b a b a ln 22πσσπ==?=? ? a b U I G ln 2πσ== 球冠面积? ?-== π θθπ?θθ20 220 )cos 1(2sin r d d r S r a r E E ?)(= r r a r I a S I J ?) c o s 1(2?2 θπ-== σS J E = ? ?-=?-=2 1 )cos 1(22r r dr r I l d E U σ θπ 2 112)cos 1(2r r r r I U R θπσ--= = 5-5.解：设电容器板内的D 为0D ，则：
电磁场与电磁波课程知识点总结和公式
电磁场与电磁波课程知识点总结与主要公式 1 麦克斯韦方程组的理解和掌握 （1）麦克斯韦方程组 ??????=?=??=?=?????-=???- =?????+=???+ =??s s l s l s s d B B Q s d D D s d t B l d E t B E s d t D J l d H t D J H 0 )( ρ 本构关系： E J H B E D σμε=== （2）静态场时的麦克斯韦方程组（场与时间t 无关） ????=?=??=?=??=?=??=?=??s s l l s d B B Q s d D D l d E E I l d H J H 0 000 ρ 2 边界条件 （1）一般情况的边界条件 n n n sT t t s n s n n s n t t n B B B B a J H H J H H a D D D D a E E E E a 21212121212121210 )())(0 )==-?=-=-?=-=-?==-? （（ρρ （2）介质界面边界条件（ρs = 0 J s = 0） n n n t t n n n n t t n B B B B a H H H H a D D D D a E E E E a 21212121212121210 )(0 )0 )(0 )==-?==-?==-?==-? （（
（1）基本方程 00 2 2 =?==?- =?=?=??=?=??? ??A A p s l l d E Q s d D D l d E E ???ε ρ ?ρ 本构关系： E D ε= （2）解题思路 ● 对称问题（球对称、轴对称、面对称）使用高斯定理或解电位方程（注 意边界条件的使用）。 ● 假设电荷Q ——> 计算电场强度E ——> 计算电位φ ——> 计算能 量ωe =εE 2/2或者电容（C=Q/φ）。 （3）典型问题 ● 导体球（包括实心球、空心球、多层介质）的电场、电位计算； ● 长直导体柱的电场、电位计算； ● 平行导体板（包括双导体板、单导体板）的电场、电位计算； ● 电荷导线环的电场、电位计算； ● 电容和能量的计算。 例 ： ρ s 球对称 轴对称 面对称
电磁场与电磁波习题答案
第二章 2-1 若真空中相距为d 的两个电荷q 1及q 2的电量分别为q 及4q ，当点电荷q '位于q 1及q 2的连线上时，系统处于平衡状态，试求q '的大小及位置。 解 要使系统处于平衡状态，点电荷q '受到点电荷q 1及 q 2的力应该大小相等，方向相反，即q q q q F F ''=2 1 。那么， 由 122 2 022 1 01244r r r q q r q q =?'= 'πεπε，同时考虑到d r r =+21，求得 d r d r 3 2 ,3121== 可见点电荷q '可以任意，但应位于点电荷q 1和q 2的连线上，且与点电荷1q 相距d 3 1 。 2-2 已知真空中有三个点电荷，其电量及位置分别为： ) 0,1,0( ,4 )1,0,1( ,1 )1,0,0( ,1332211P C q P C q P C q === 试求位于)0,1,0(-P 点的电场强度。 解 令321,,r r r 分别为三个电电荷的位置321,,P P P 到P 点的距离，则21=r ，32=r ，23=r 。 利用点电荷的场强公式r e E 2 04r q πε= ，其中r e 为点电 荷q 指向场点P 的单位矢量。那么，
1q 在P 点的场强大小为0 2 1 011814πεπε= = r q E ，方向为 ()z y r e e e +- =2 11。 2q 在P 点的场强大小为0 2 2 022121 4πεπε= =r q E ，方向为()z y x r e e e e ++- =3 12。 3q 在P 点的场强大小为0 2 3 033414πεπε= =r q E ，方向为 y r e e -=3 则P 点的合成电场强度为 ?? ???????? ??++???? ??+++-=++=z e e e E E E E y x 312128141312128131211 03 21πε 2-3 直接利用式（2-2-14）计算电偶极子的电场强度。 解 令点电荷q -位于坐标原点，r 为点电荷q -至场点P 的距离。再令点电荷q +位于+z 坐标轴上，1r 为点电荷q +至场点P 的距离。两个点电荷相距为l ，场点P 的坐标为（r,θ, ）。 根据叠加原理，电偶极子在场点P 产生的电场为 ???? ??-= 311304r r q r r E πε 考虑到r >> l ，1r e = e r ，θcos 1l r r -=，那么上式变为 r r r r r r r r q r r r r q e e E ??? ? ??+-=???? ??-=2121102122210))((44πεπε
工程电磁场复习基本知识点
第一章 矢量分析与场论 1 源点是指 。 2 场点是指 。 3 距离矢量是 ，表示其方向的单位矢量用 表示。 4 标量场的等值面方程表示为 ，矢量线方程可表示成坐标形式 ，也可表示成矢量形式 。 5 梯度是研究标量场的工具，梯度的模表示 ，梯度的方向表示 。 6 方向导数与梯度的关系为 。 7 梯度在直角坐标系中的表示为u ?= 。 8 矢量A 在曲面S 上的通量表示为Φ= 。 9 散度的物理含义是 。 10 散度在直角坐标系中的表示为??=A 。 11 高斯散度定理 。 12 矢量A 沿一闭合路径l 的环量表示为 。 13 旋度的物理含义是 。 14 旋度在直角坐标系中的表示为??=A 。 15 矢量场A 在一点沿l e 方向的环量面密度与该点处的旋度之间的关系 为 。 16 斯托克斯定理 。 17 柱坐标系中沿三坐标方向,,r z αe e e 的线元分别为 ， ， 。 18 柱坐标系中沿三坐标方向,,r θαe e e 的线元分别为 ， ， 。 19 221 1 1 1''R R R R R R ?=-?=-=e e
20 0(0)11''4()(0)R R R R R πδ≠???????=??=? ? ?-=????? 第二章 静电场 1 点电荷q 在空间产生的电场强度计算公式为 。 2 点电荷q 在空间产生的电位计算公式为 。 3 已知空间电位分布?，则空间电场强度E = 。 4 已知空间电场强度分布E ，电位参考点取在无穷远处，则空间一点P 处的电位P ?= 。 5 一球面半径为R ，球心在坐标原点处，电量Q 均匀分布在球面上，则点,,222R R R ?? ???处的电位等于 。 6 处于静电平衡状态的导体，导体表面电场强度的方向沿 。 7 处于静电平衡状态的导体，导体内部电场强度等于 。 8处于静电平衡状态的导体，其内部电位和外部电位关系为 。 9 处于静电平衡状态的导体，其内部电荷体密度为 。 10处于静电平衡状态的导体，电荷分布在导体的 。 11 无限长直导线，电荷线密度为τ，则空间电场E = 。 12 无限大导电平面，电荷面密度为σ，则空间电场E = 。 13 静电场中电场强度线与等位面 。 14 两等量异号电荷q ，相距一小距离d ，形成一电偶极子，电偶极子的电偶极矩 p = 。 15 极化强度矢量P 的物理含义是 。 16 电位移矢量D ，电场强度矢量E ，极化强度矢量P 三者之间的关系 为 。 17 介质中极化电荷的体密度P ρ= 。 18介质表面极化电荷的面密度P σ= 。
工程电磁场与电磁波基础(张慧娟 杨文荣 李玲玲著)课后答案
工程电磁场与电磁波基础（张慧娟杨文荣李玲玲著）课后 答案 《工程电磁场与电磁波基础》是一本张惠娟杨文荣李玲玲等编制，在xx-03-23出版的书籍。下面是的工程电磁场与电磁波基础（张慧娟杨文荣李玲玲著），以供大家阅读。 点击此处阅读???工程电磁场与电磁波基础（张慧娟杨文荣李玲玲著）课后答案??? 《工程电磁场与电磁波基础》是一本张惠娟杨文荣李玲玲等编制，在xx-03-23出版的书籍。 前言第1章电磁场的数学与 物理基础知识1 1?1电磁场与矢量代数1 1?1?1矢量及其表示方法1 1?1?2矢量相加2 1?1?3矢量的乘积运算2 1?2正交曲面坐标系4 1?3标量场及其梯度6 1?3?1标量场的等值线或等值面6 1?3?2标量场的方向导数与梯度7 1?4矢量场的通量、散度与高斯散度定理9 1?4?1矢量场的矢量线9 1?4?2矢量场的通量10
1?4?3矢量场的散度11 1?4?4矢量场高斯散度定理12 1?5矢量场的环量、旋度与斯托克斯定理12 1?5?1矢量场的环量12 1?5?2矢量场的旋度12 1?5?3矢量场斯托克斯定理14 1?6亥姆霍兹定理14 1?6?1矢量场的分类14 1?6?2矢量场常用梯度、散度、旋度的关系定理15 1?6?3矢量场亥姆霍兹定理16 1?7电磁场麦克斯韦方程组与电磁场的分类17 1?7?1电磁场麦克斯韦方程组17 1?7?2电磁场的分类及其特点18 1?8矢量场唯一性定理20 习题120 第2章静电场22 2?1静电场的基本物理量——电场强度与电位22 2?1?1静电场的源——电荷与分布电荷22 2?1?2电场强度及其积分公式24 2?1?3静电场的守恒性与电位26 2?2高斯定理33 2?2?1真空中的高斯定理34
实验五对称振子天线的设计与仿真
实验五对称振子天线的设计与仿真 、实验目的 1. 设计一个对称振子天线 2. 查看并分析该对称振子天线的反射系数及远场增益方向 、实验设备 装有HFSS 软件的笔记本电脑一台 三、实验原理 1、电流分布 对于从中心馈电的偶极子，其两端开路，故电流为零。工程上通常将其电流分布近似为正弦分布。 假设天线沿z 轴放置，其中心坐标位于坐标原点，如图所示，则长度为l 的偶极子天线的电流分布为：I(z)=Imsink(l-|z|) ，其中Im是波腹电流，k波数。对半波偶极子而言l= λ/4. 则半波偶极子的电流分布，可以写成：I(z)=Imsin (π/2 -kz ) =Imcos ( kz )。 首先明白一点：半波偶极子天线就是对称阵子天线。 2、辐射场和方向图 已知半波偶极子天线上的电流分布，可以利用叠加原理来计算半波偶极子天线的辐射场。 式中，
称为半波偶极子的方向性函数。 3、方向系数： 对称振子是中间馈电，其两臂由两段等长导线构成的振子天线。一臂的导线半径为，长度为I 。两臂之间的间隙很小，理论上可以忽略不计，所以振子的总长度L=21。对称振子的 长度与波长相比拟，本身己可以构成实用天线。在计算天线的辐射场时，经过实践证实天线上的电流可以近似认为是按正弦律分布，忽略振子损耗。根据正弦分布的特点，对称振子的末端为电流的波节点；电流分布关于振子的中心店对称; 超过半波长就会出现反相电流。在分析计算对称振子的辐射场时，可以把对称振子看成是由无数个电流I(z) ，长度为dz 的电流元件串联而成。利用线性媒介中电磁场的叠加原理，对称振子的辐射场是这些电流元辐射场之矢量和。 四、实验内容 利用HFSS软件设计一个近似理想导体平面的UHF 对称振子天线。 中心频率为，采用同轴线馈电，并考虑平衡馈电的巴伦结构。最后得到反射系数和二维辐射远场仿真结果。 五、实验步骤 . 建立新工程 了方便建立模型，在Tool>Options>HFSS Options 中讲Duplicate Boundaries with geometry 复选框选中。 2. 将求解类型设置为激励求解类型： （1）在菜单栏中点击HFSS>Solution Type 。 （2）在弹出的Solution Type 窗口中 （a）选择Driven Modal 。 （b）点击OK按钮。 3. 设置模型单位 （1）在菜单栏中点击3D Modeler>Units 。 （2）在设置单位窗口中选择：in 。
工程电磁场基本知识点
第一章矢量分析与场论 1 源点是指。 2 场点是指。 3 距离矢量是，表示其方向的单位矢量用表示。 4 标量场的等值面方程表示为，矢量线方程可表示成坐标形式，也可表示成矢量形式。 5 梯度是研究标量场的工具，梯度的模表示，梯度的方向表示。 6 方向导数与梯度的关系为。 7 梯度在直角坐标系中的表示为u ?=。 8 矢量A在曲面S上的通量表示为Φ=。 9 散度的物理含义是。 10 散度在直角坐标系中的表示为??= A。 11 高斯散度定理。
12 矢量A 沿一闭合路径l 的环量表示为 。 13 旋度的物理含义是 。 14 旋度在直角坐标系中的表示为??=A 。 15 矢量场A 在一点沿l e 方向的环量面密度与该点处的旋度之间 的关系为 。 16 斯托克斯定理 。 17 柱坐标系中沿三坐标方向,,r z αe e e 的线元分别 为 ， ， 。 18 柱坐标系中沿三坐标方向,,r θαe e e 的线元分别 为 ， ， 。 19 221111''R R R R R R ?=-?=-=e e 20 0(0)11''4()(0)R R R R R πδ≠???????=??=? ? ?-=?????
第二章 静电场 1 点电荷q 在空间产生的电场强度计算公式为 。 2 点电荷q 在空间产生的电位计算公式为 。 3 已知空间电位分布?，则空间电场强度E= 。 4 已知空间电场强度分布E ，电位参考点取在无穷远处，则空间一点P 处的电位P ?= 。 5 一球面半径为R ，球心在坐标原点处，电量Q 均匀分布在球面上，则点,,222R R R ?? ???处的电位等于 。 6 处于静电平衡状态的导体，导体表面电场强度的方向沿 。 7 处于静电平衡状态的导体，导体内部电场强度等于 。 8处于静电平衡状态的导体，其内部电位和外部电位关系为 。 9 处于静电平衡状态的导体，其内部电荷体密度为 。 10处于静电平衡状态的导体，电荷分布在导体的 。 11 无限长直导线，电荷线密度为τ，则空间电场E=
半波偶极子实验报告
邢台学院 实验报告 课程名称电磁波与天线技术 实验项目 2 偶极子和单极子天线设计授课教师 专业班级 实验时间 学号 学生姓名 系部数学与信息技术学院2015～2016学年度第1学期
●实验学时：4 ●实验目的及要求： 1、掌握偶极子和单极子天线的几个基本参数； 2、使用HFSS设计半波偶极子天线。 3、使用HFSS设计单极子天线。 ●实验环境： 1、Windows操作系统 2、PC连接到Internet 实验容及步骤： 1、新建设计工程。 2、添加和定义设计变量。 3、设计建模。 4、求解设置。 5、设计检查和运行仿真计算。 6、HFSS天线问题的数据后处理。 ●实验结果及体会： 1、建立工程 菜单Project->Insert HFSS Design 2、设置求解模式 菜单HFSS->Solution Type->天线为Driven Modal 3、设置模型尺寸长度单位
菜单Modeler->Units->mm->OK 单位一般设置为毫米mm。 4、添加和定义设计变量。 5、设计建模 1）创建一个沿z轴方向放置的细圆柱体模型作为偶极子天线的一个臂2）通过沿着坐标轴复制，生成偶极子天线的另一个臂。 3)设置端口激励。 4)设置边界条件。
6、求解设置。 7、设计检查和运行仿真计算。 8、HFSS天线问题的数据后处理
1）S11扫频分析： 2）电压驻波比： 3）Smith圆图查看归一化输入阻抗： 4）输入阻抗： m1： m2：
5）方向图： 6）三维方向图： 体会：通过仿真软件对半波偶极子设计仿真，得到符合要求的半波偶极子天线。通过仿真得到了天线的回波损耗，电压驻波比，3D方向增益图等参数。从结果可以看出，当工作波长为100mm时，半波偶极子的谐振点在3Ghz