螺旋天线的仿真设计微波课设

太原理工大学现代科技学院

课程设计任务书

指导教师签名：日期：

专业班级学号姓名成绩

一、设计题目螺旋天线的仿真设计二、设计目的（1）熟悉Ansoft HFSS 软件的使用。（2）学会螺旋天线的仿真设计方法。（3）完成螺旋天线的仿真设计，并查看S 参数以及场分布。三、实验原理螺旋天线（helical antenna ）是一种具有螺旋形状的天线。它由导电性能良好的金属螺旋线组成，通常用同轴线馈电，同轴线的心线和螺旋线的一端相连接，同轴线的外导体则和接地的金属网（或板）相连接，该版即为接地板。螺旋天线的辐射方向与螺旋线圆周长有关。当螺旋线的圆周长比一个波长小很多时，辐射最强的方向垂直于螺旋轴；当螺旋线圆周长为一个波长的数量级时，最强辐射出现在螺旋旋轴方向上。

四、设计要求设计一个右手圆极化螺旋天线，要求工作频率为4G ，分析其远区场辐射特性以及S 曲线。本设计参数为：螺旋天线的中心频率 f=4GHz ， λ=75mm ；

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螺旋导体的半径 d=0.15λ=11.25mm ；螺旋线导线的半径 a=0.5mm ；螺距 s=0.25λ=18,75mm ；圈数 N=3；轴向长度 l=Ns ；五、设计仿真步骤在HFSS 建立的模型中，关键是画出螺旋线模型。画螺旋线，现说明螺旋线模型的创建。 1、建立新的工程运行HFSS ，点击菜单栏中的Project>Insert Hfss Dessign ，建立一个新的工程。 2、设置求解类型（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、设置模型单位将创建模型中的单位设置为毫米。（1）在菜单栏中点击3D Modeler>Units 。（2）设置模型单位：（a ）在设置单位窗口中选择：mm 。（b ）点击OK 按钮。 4、设置模型的默认材料在工具栏中设置模型的下拉菜单中点击Select ，在设置材料窗口中选择copper （铜）材料，点击OK 按钮（确定）确认。 5、创建螺旋天线模型（1）创建螺旋线Helix 。在菜单中点击Draw>Circle,输入圆的中心坐标。X:11.25 Y:0 Z:0 ,按回车键结束。输入圆的半径dX:0.5 dY:0 dZ:0 按回车键结束输入。在特性（Porperties ）窗口中将Axis 改为Y 。点击确认。在历史操作树中选中该circle 。在菜单键点击Draw>Helix ，在右下角的输入栏中

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输入X:0 Y:0 Z:-7.5，按回车键结束输入；在右下角的输入栏中输入dX:0 dY:0 dZ;50；按回车键；在弹出的Helix 窗口中，Turn Directions:Right Hand Pitch:18.75(mm) Tuns:3; Radius change per Turn:0点击OK 。在特性窗口中选择Attribute 标签，将名字改为Helix 。（2）建立螺旋天线与同轴线相连的连接杆ring 。在菜单中点击Draw>Cylider,创建圆柱模型。输入坐标为X:11.25，Y:0 Z;0 ，按回车键结束输入。输入半径dX:0.5 dY:0 dZ:0 ，按回车键结束输入，输入圆柱长度dX;0 dY:0 dZ:-3,按回车键结束输入。在特性窗口中选择Attribute 选项卡，将名字改为ring ，点击确定。（3）创建球体Sphere1。为了把Helix 和ring 连接起来，创建一个球体Sphere1，点击Draw>Sphere,输入球心坐标X:22.5 Y:0 Z:0；按回车键结束输入。输入球体半径，dX:0.5 dY:0 dZ:0；在特性（Property ）窗口中选择Attribute 标签，将该圆柱的名字改为Sphere1。（4）将Helix 、ring 和Sphere1结合起来。在菜单栏中点击Edit>Select>By Name ，在弹出的窗口中利用Ctrl 键选择ring ，Helix 和Sphere 。在菜单栏中点击3Dmodeler>Boolean>Unite 。点击OK 结束。形成的模型如下图2所示。

图2、螺旋线模型

6、建立同轴线馈线。（1）在菜单栏中点击Draw>Cylider ，创建圆柱模型。在坐标栏中输入圆柱中心点的坐标：X ：

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11.25，Y ：0，Z ：-3按回车键结束输入。在坐标栏中输入圆柱半径：dX ：4，dY ：0，dZ ：0按回车键结束输入。在坐标输入栏中输入圆柱的长度：dX ：0，dY ：0，dZ ：-7按回车键结束输入。在特性（Property ）窗口中选择Attribute 标签，将该圆柱的名字改为ringout 。（2）在菜单栏中点击Draw>Cylider ，创建圆柱模型。在坐标栏中输入圆柱中心点的坐标：X ： 11.25，Y ：0，Z ：-3按回车键结束输入。在坐标栏中输入圆柱半径：dX ：3.95，dY ：0，dZ ：0按回车键结束输入。在坐标输入栏中输入圆柱的长度：dX ：0，dY ：0，dZ ：-7按回车键结束输入。在特性（Property ）窗口中选择Attribute 标签，将该圆柱的名字改为ringin 。（3）在菜单栏中点击Edit>Select>By Name ，在弹出的窗口中利用Ctrl 键选择ringout ，ringin 。在菜单栏中点击3Dmodeler>Boolean>Subtract ，在Subtract 窗口中作如下设置：Blank Parts:ringout,Tool Parts:ringin,Clone tool objects before subtract 复选框不选。点击OK 结束设置。（4）创建内导体ringcenter 。在菜单栏中点击Draw>Cylider ，创建圆柱模型。在坐标栏中输入圆柱中心点的坐标：X ：11.25，Y ：0，Z ：-3按回车键结束输入。在坐标栏中输入圆柱半径：dX ：0.5，dY ：0，dZ ：0按回车键结束输入。在坐标输入栏中输入圆柱的长度：dX ：0，dY ：0，dZ ：-7按回车键结束输入。在特性（Property ）窗口中选择Attribute 标签，将该圆柱的名字改为ringcenter 。（5）在菜单栏中点击Edit>Select>By Name ，在弹出的窗口中利用Ctrl 键选择Helix 和ringcenter 。在菜单栏中点击3Dmodeler>Boolean>Unite 。点击OK 结束。 7、建立接地板

（1）在菜单栏中点击 DrawCircle ，创建圆模型。在坐标输入栏中输入圆中心坐标：X ：11.25，Y ：0，Z ：-3 按回车键结束输入。在坐输入栏中输入圆的半径：dx ：37.5,dy:0,dz:0 按回车键结束输入。在特性（property ）窗口中选择 attribute 标签，将圆柱的名字修改为 groundplane.2在菜单栏中点击 DrawCircle ，创建圆模型。在坐标输入栏中输入圆中心坐标：X ：11.25 Y ：0 Z ：_3 按回车键结束输入。在坐输入栏中输入圆的半径： dX:1,dy:0,dz:0 按回车键结束输入。（3）在菜单栏中点击 editselectby name ，在弹出的窗口中利用 ctrl 键选择groundplanecircle ，在菜单栏中点击 3DmodelerBooleansbstract ，在 substract 窗口中作如下设置： blankparts:groundplanetoolpart:circleclone tool objects beforesubstract 复选框不选。点击 OK 结束设置。

8、创建辐射边界（1）设置默认材料。

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在工具栏中设置模型的默认材料为真空（vacuun ）。（2）创建Air 。在菜单栏中点击Draw>Cylider ，创建圆柱模型。在坐标栏中输入圆柱中心点的坐标：X ：11.25，Y ：0，Z ：-10按回车键结束输入。在坐标栏中输入圆柱半径：dX ：50，dY ：0，dZ ：0按回车键结束输入。在坐标输入栏中输入圆柱的长度：dX ：0，dY ：0，dZ ：150按回车键结束输入。在特性（Property ）窗口中选择Attribute 标签，将该圆柱的名字改为Air ，按确定键结束。在3D 模型窗口中以合适大小显示（可用Ctrl+D 操作）。（3）设置辐射边界。在菜单栏中点击Edit>Select>By Name ，在弹出的窗口中选择Air ，点击OK 按钮。在菜单栏中点击HFSS>Boundaries>Radiation 。在辐射边界窗口中，将辐射边界命名为Rad1，点击OK 结束。

9、创建波端口同轴线采用波端口激励，首先要创建波端口面，并将其设置为波端口。（1）创建端口圆面模型，在菜单栏中点击Draw>Circle 。在坐标栏中输入圆心点的坐标：X ：11.25，Y ：0，Z ：-10按回车键结束输入。在坐标栏中输入圆半径：dX ：3.95，dY ：0，dZ ：0按回车键结束输入。在特性（Property ）窗口中选择Attribute 标签，将该圆柱的名字改为p1。（2）设置波端口。在菜单栏中点击Edit>Select>By Name ，在弹出的窗口中选择p1，在菜单栏中点击HFSS>Exciations>Assign>Lumped Port 。在Lumped Port 窗口中General 标签中，将该端口命名为wave 。在Modest 标签中设置积分线，在Integration Line 中点击None ，选择New Line ，在坐标栏中输入X ：15.2，Y ：0，Z ：-10按回车键结束输入。在坐标栏中输入圆半径：dX ：-3.45，dY ：0，dZ ：0。点击Next 直至结束。 10、辐射场角度设置在菜单栏中点击HFSS>Radiation>Insert Far Field Setup>Infinite Sphere,在辐射远场对话窗中做一下设置：Name ：ff -2d ；Phi ：（Start ：0，Stop:180,Step Size ：90）；Theta ：（Start ：0，Stop:360,Step Size ：10）。点击OK 按钮。 11、求解设置（1）设置求解频率。在菜单栏中点击HFSS>Analysis Setup>Add Solution Setup 。在求解设置窗口中做一下设置：Solution Frequency ：4GHZ ；Maximum Number of Passes ：15；Maximun Delta S per Pass ：0.02；点击OK 按钮。

（2）设置扫频。在菜单栏中点击HFSS>Analysis Setup>Add Sweep 。选择Setup1，点击OK 按

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钮。在扫频窗口中做一下设置：Sweep Type：Fast；Frequency Setup Type：Linear Count；Start：3GHZ，Stop：5GHZ；Count：201。将Save Field复选框选中，点击OK按钮确认，这一步操作为了将扫频中每一频点的场都保存下来。

12、确认设计

由主菜单选HFSS/V alidation Check对设计进行确认，如图3。

图3 确认设计

如图3所示均打勾即可，点Close结束。

13、保存工程

在菜单栏中点击File>Save As,在弹出的窗口中将工程命名为hfss-luoxuan，并选择保存路径。

14、求解该工程

在菜单栏点击HFSS>Analyze。可能会花几个小时，耐心等待。

15、后处理操作

（1）S参数（反射系数）。

绘制该问题的反射系数曲线，该问题为单端口问题，因此反射系数是S11。点击菜单栏HSFF>Result>Creat Report。在创建报告窗口中做以下选择：Report Type：Modal S Parameters；Display Type：Rectangle点击OK按钮。在Trace窗口中做以下设置：Solution：Setup1：Sweep1；Domain：Sweep点击Y标签，选择：Category：S parameter；Quantity：S（p1，p1）；Function：dB，然后点击Add Trace按钮。点击Done按钮完成操作，绘制出反射系数曲线。

（2）2D辐射远场方向图。

在菜单栏点击HSFF>Result>Creat Report。在创建报告窗口中做以下选择：Report Type：Far

Setup1：LastAdptive ；Geometry ：ff -2d 。在Sweep 标签中，在Name 这一项点击第一个变量Phi ，在下拉菜单中选择The 。点击Mag 标签，选择：Category ：Gain ；Quantity ：Gain Total ；Function ：

dB ，然后点击Add Trace 按钮。点击Done 按钮完成操作，绘制出方向图。 15、保存并推出HFSS 六、仿真结果

1.反射系数S11曲线

s11越小，反射波越小，也就是天线辐射出去的能量越多。

2.2D 辐射远场方向图

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主瓣宽度尽可能窄，以抑制干扰。旁瓣电频尽可能低，如果干扰方向恰与旁瓣最大方向相同，则接收噪声功率就会较高，也就是干扰较大。

3.3D增益方向图

4.E面方向图

5.H面方向图

6.轴比图

七．设计分析：

经过四分之一周期后，轴向辐射场由y方向变相为x方向，即矢量场旋转了90°，但振幅不变。一次类推，经过一个周期的时间，电场矢量将连续地旋转360°，从而形成了圆极化波。当d/λ≈0.25—0.45时，螺旋天线一周的周长接近一个波长，此时天线上的电流呈行波分布，则天线的辐射场呈圆极化波，其最大辐射方向沿轴线方向。由于在轴向辐射螺旋天线上电流接近纯行波分布，所以在一定的带宽内，其阻抗变化也不大，且基本接近纯电阻。另外，它仅在末端有很小的反射。由于反射回接地平面的场非常弱，因此接地平面的影响可以忽略，且对接地平面尺寸的要求也不严格，只要大于半波长即可，形状一般是金属圆盘。

八、设计总结

这次微波技术与天线的螺旋天线的仿真设计中遇到了许多的问题，首先是没有具体的设计参数和步骤，其次是涉及许多的专业知识和实践经验等许多问题。但是通过老师及同学的热心帮助，和自己的不断努力和尝试，最后终于完成了实验，通过这次的课程设计，让我对这门课程的知识有了更深的认识，对我以后的学习有了很大的帮助。让我明白以后分析问题要更加全

面，以及和实际情况的联系。

九．参考文献

刘学观，微波技术与天线，西安电子科技大学电出版社，2008。顾继慧，微波技术，科学出版社，2007。

李明洋，HFSS应用设计详解，人民邮电出版社，2010。

微波技术与天线实验10利用HFSS仿真对称振子阵列天线

一实验目的 1 学会使用Ansoft软件hfss工具包分析阵列天线的基本步骤。 2 计算四元阵的方向图，并观察馈电电压相位改变时方向图的变化。图0 对称振子四元阵二实验原理及步骤 1、建立天线模型按照教材P199图5.2-17给出的四元阵的示意图，计算出天线各单元的尺寸和坐标位置，建立模型进行仿真（如图0）。工作频率为3GHz，波长lbd=100mm。四分之一波长振子单臂长度l0=lbd/4=25mm, 阵列单元间距d=lbd/250mm，各振子臂为以z轴各为轴的圆柱体，模型如表1。其中r0=1mm，l0= 25mm，d=50mm。表1 振子模型

各振子的激励加在矩形平面上（平行于yz面），模型如表2。表2 激励源模型 Airbox为立方体，顶点坐标为(-lbd/4-r0, -lbd/4-r0, -lbd/4- l0-0.5mm)，尺寸为xsize=2*(lbd/4+r0), ysize=2*lbd/4+4*r0+3*d，zsize=2*(lbd/4+l0+0.5mm)。其中lbd=100 mm，材料为vaccum，边界条件为radiation。 2、设置频率3GHz，运行计算。 3、设置立体角度在Project Manager窗口中，选择dipole>HFSSDesign1>Radiation，点击鼠标右键，选择Inser Farm Field Setup>Infinite Sphere，出现远场辐射球设置界面“Far Field Radiation Sphere”，设置如图1，点击确定。

图1 远场辐射球设置界面 4、仿真结果（1）等幅同相激励选择project manger窗口中的Field Overlays，点击鼠标右键Edit Source，按照图2所示设置各端口的激励源，等幅同相激励。

螺旋天线原理与设计基础知识

一般成品螺旋天线都用导电性能良好的金属线绕成并密封好,其工作原理下：图1 所示一般天线结构示意图。D是螺旋天线直径，L是螺旋天线长度，ρ是螺距，Ⅰ、Ⅱ是螺旋线上相对应两点。一般可以认为，电磁波沿金属螺旋线以光速C作匀速运动。从Ⅰ点到Ⅱ点即进行一个螺旋，所需时间为 t = πD/C 而对螺旋天线而言，其轴向电磁波只运动行进了一个螺距ρ，其轴向等效速率 υ=ρ/t =ρ/C (πD) 这种关系也可用图2形式解释。由图2可知： υ=Csinθ=Cρ/（πD）≤C 由上式可以看出，υ总是小于等于C的。故螺旋天线能使电磁波运动速度减慢，是一个慢波系统，其等效波长λ等效小于工作波长λ。对于螺旋天线而言，应谐振于其1/4等效波长，因而能缩短螺旋天线的几何长度。对于工作于一定中心频率的通讯机来说，其所需绕的线圈数N可以由下式近似算出：

螺距：υ=L/N 所需金属线长度：ι=NπD 对于一般通讯机可取 L=20~40cm D=10~20mm 下表是对一些常用频率螺旋天线的设计实例，其他频率也可类似设计。 f是工作中心频率； D是螺旋天线直径； L是螺旋天线长度； N是螺旋圈数； ι是所需金属线长度。以上N、ρ为了实际制作需要均取近似值。制作时可用直径0.5~1.5mm漆包线或镀银铜线或铝线在直径为D的有机玻璃或其他绝缘材料上绕制，并在棒的两头打上小孔，以利于固定金属线；在棒的底端焊上较粗的金属杆或插头固定在棒上，以利于与机器连接；整个螺旋天线的外面可用橡胶管或其他材料套封，并在顶端盖上橡皮帽或用其他材料密封，这样既美观大方，又防雨防蚀，经久耐用。如果没有上述金属丝，也可采用多股细绝缘导线代替，效果相同，只是绕制时固定较为困难。以上螺旋天线也可用于各种小型遥控设备及其他类似机器上。为了比较慢波天线与常规拉杆天线的不同，说明慢波天线尺寸较小的优点，我们可对拉杆天线作一计算。设定参数如下：

江苏大学螺旋千斤顶大作业

题目：螺旋千斤顶起重量Q= 27.5KN 起重高度H= 200mm 手柄操作力P= 250N 班级机械（卓越）1301 学号 3130301121 姓名王梦宇完成日期 2015年10月指导教师朱长顺评分

目录序言：设计的简单介绍--------------------------------------4 1螺杆和螺母的设计计算-------------------------------------5 1.1螺旋副的计算------------------------------------------5 1.1.1螺杆螺纹类型的选择---------------------------------5 1.1.2选取螺杆材料---------------------------------------5 1.1.3计算-----------------------------------------------5 1.1.4自锁验算 ------------------------------------------6 1.2螺杆的计算--------------------------------------------7 1.2.1螺杆强度-------------------------------------------7 1.2.2稳定性计算-----------------------------------------8 1.3 螺母的计算-------------------------------------------9 1.3.1螺母的基本参数------------------------------------10 1.3.2螺纹牙强度----------------------------------------11 1.3.3螺母体强度----------------------------------------11 2托杯设计------------------------------------------------12 3底座设计------------------------------------------------13 4 手柄设计与计算-----------------------------------------14 4.1手柄材料---------------------------------------------14 4.2手柄长度---------------------------------------------15 5 螺旋千斤顶的效率---------------------------------------16 6 课程小结-----------------------------------------------17

微波技术与天线课后题答案

1-1 解： f=9375MHz, / 3.2,/ 3.1251c f cm l λλ===> 此传输线为长线 1-2解： f=150kHz, 4/2000,/0.5101c f m l λλ-===?<< 此传输线为短线 1-3答：当频率很高，传输线的长度与所传电磁波的波长相当时，低频时忽略的各种现象与效应，通过沿导体线分布在每一点的损耗电阻，电感，电容和漏电导表现出来，影响传输线上每一点的电磁波传播，故称其为分布参数。用1111,,,R L C G 表示，分别称其为传输线单位长度的分布电阻，分布电感，分布电容和分布电导。 1-4 解：特性阻抗 050Z ====Ω f=50Hz X 1=ωL 1=2π×50×16.65×10-9Ω/cm=5.23×10-6Ω/cm B 1=ω C 1=2π×50×0.666×10×10-12=2.09×10-9S/cm 1-5 解： ∵ ()22j z j z i r U z U e U e ββ''-'=+ ()()220 1 j z j z i r I z U e U e Z ββ''-'= - 将 22233 20,2,42 i r U V U V z πβλπλ'===?= 代入 3 32 2 3 4 20220218j j z U e e j j j V ππλ-'==+=-+=- ()34 1 2020.11200 z I j j j A λ'== --=- ()()()34 ,18cos 2j t e z u z t R U z e t V ωλπω'=??''??==- ????? ()()()34,0.11cos 2j t e z i z t R I z e t A ωλπω'=??''??==- ????? 1-6 解： ∵Z L =Z 0 ∴()()220j z i r U z U e U β''== ()()()2123 2 1 100j j z z U z e U z e πβ' ' -''== ()() ()() 6 1 1100,100cos 6j U z e V u z t t V ππω'=? ?=+ ?? ?

螺旋天线的仿真设计微波课设

理工大学现代科技学院课程设计任务书

指导教师签名：日期：

专业班级学号成绩一、设计题目螺旋天线的仿真设计二、设计目的（1）熟悉Ansoft HFSS 软件的使用。（2）学会螺旋天线的仿真设计方法。（3）完成螺旋天线的仿真设计，并查看S 参数以及场分布。三、实验原理螺旋天线（helical antenna ）是一种具有螺旋形状的天线。它由导电性能良好的金属螺旋线组成，通常用同轴线馈电，同轴线的心线和螺旋线的一端相连接，同轴线的外导体则和接地的金属网（或板）相连接，该版即为接地板。螺旋天线的辐射方向与螺旋线圆周长有关。当螺旋线的圆周长比一个波长小很多时，辐射最强的方向垂直于螺旋轴；当螺旋线圆周长为一个波长的数量级时，最强辐射出现在螺旋旋轴方向上。四、设计要求设计一个右手圆极化螺旋天线，要求工作频率为4G ，分析其远区场辐射特性以及S 曲线。本设计参数为：螺旋天线的中心频率 f=4GHz ， λ=75mm ； … … …… …… ………………… …装 …… …… …… …… … …… …… …… 订… …… ……………………………… …线 …… …… …… …… … ………………

微波技术与天线复习提纲终极整理

“微波技术与天线”课程复习提纲一、微波基本概念..............................................错误!未定义书签。 1．了解微波的基本概念：频率、波长等..................错误!未定义书签。 2．了解微波的主要特性................................错误!未定义书签。二、传输线基本理论............................................错误!未定义书签。 1．了解传输线的特性参量（反射系数、驻波比、驻波相位、输入阻抗、输入导纳等），传输线任一截面特性参量的计算，周期性与倒置性在解题中的应用。错误!未定义书签。 2．掌握传输线的工作状态与终端负载的关系，了解传输线的三种工作状态及相关特性参量的特点。........................................错误!未定义书签。 3．熟悉圆图的基本特点（特殊点、线、半圆、圆）........错误!未定义书签。 4．掌握用圆图确定均匀无耗传输线任意截面的特性参量以及解决传输线的阻抗/导纳调配的问题。.........................................错误!未定义书签。三、微波传输线................................................错误!未定义书签。 1．熟练掌握三种主要微波传输线（矩形，圆柱形，同轴）的模式的场分布及其特点，能作出或判断传输线横截面的模式图。..................错误!未定义书签。 2．掌握各种传输线特性参量及其运用。..................错误!未定义书签。 3．了解波导传输线的截止波长分布图及其应用。..........错误!未定义书签。四、微波网络参量..............................................错误!未定义书签。 1．了解散射参量S参量和转移参量A参量的基本概念......错误!未定义书签。 2．了解S散射矩阵和A转移矩阵各参量的意义............错误!未定义书签。 3．了解S参量和A参量的基本特性及应用................错误!未定义书签。

千斤顶课程设计

千斤顶设计说明书院系班级学号设计人指导教师完成日期螺旋千斤顶设计过程

千斤顶一般由底座1，螺杆4、螺母5、托杯10，手柄7等零件所组成（见图1―1）。螺杆在固定螺母中旋转，并上下升降，把托杯上的重物举起或放落。设计时某些零件的主要尺寸是通过理论计算确定的，其它结构尺寸则是根据经验公式或制造工艺决定的，必要时才进行强度验算。设计的原始数据是：最大起重量F=20KN和最大提升高度H=150mm.

计算项目计算及说明计算结果1.螺杆的设计与计算螺杆螺纹类型的选择选取螺杆的材料确定螺杆直径螺纹有矩形、梯形与锯齿形，千斤顶常用的是梯形螺纹。梯形螺纹牙型为等腰梯形，牙形角α=30o，梯形螺纹的内外螺纹以锥面贴紧不易松动；它的基本牙形按GB/—2005的规定。千斤顶的自锁行能要好，所以用单线螺纹。因此选用的螺杆螺纹是牙形角α=30o的单线梯形螺纹。螺杆材料常用Q235、Q275、40、45、55等。在此选用的是55钢。按耐磨性条件确定螺杆中径d2。求出d2后，按标准选取相应公称直径d、螺距t及其它尺寸。计算过程：滑动螺旋的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作面上的压力 p，使其小于材料的许用压力[p]。 ] [ 2 2 p hH d FP hu d F A F p≤ = = = π π （文献：机械设计）由于 2 d H = φ，所以有 ] [ 2p h FP d φ π ≥；（文献：机械设计）对于等腰梯形螺纹，P h5.0 =，有 ] [ 8.0 2p F d φ =，φ 一般取~,所以此处φ取因为千斤顶的螺杆与螺母的相互运动是低速滑动，所以两者的材料均选为钢，由查表可知，许用压力[p]取为10MPa。牙形角α=30o的单线梯形螺纹螺杆材料：55钢 φ= [p]=10MPa 计算项目计算及说明计算结果

微波技术与天线复习知识要点

《微波技术与天线》复习知识要点绪论微波的定义：微波是电磁波谱介于超短波与红外线之间的波段，它属于无线电波中波长最短的波段。微波的频率范围：300MHz~3000GHz ,其对应波长范围是1m~ 0.1mm 微波的特点（要结合实际应用）：似光性，频率高（频带宽），穿透性（卫星通信），量子特性（微波波谱的分析）第一章均匀传输线理论均匀无耗传输线的输入阻抗（2个特性）定义：传输线上任意一点z处的输入电压和输入电流之比称为传输线的输入阻抗注：均匀无耗传输线上任意一点的输入阻抗与观察点的位置、传输线的特性阻抗、终端负载阻抗、工作频率有关。两个特性： 1、λ／2重复性：无耗传输线上任意相距λ／2处的阻抗相同Z in(z)=Z in(z+λ／2)

2、λ／4变换性:Zin(z)-Z in(z+λ／4)=Z 02 证明题： (作业题) 均匀无耗传输线的三种传输状态（要会判断）参数 |Γ|ρZ 1行波01 匹配驻波1∞ 短路、开路、纯电抗行驻波 0＜|Γ|＜1 1＜ρ＜∞ 任意负载能量电磁能量全部被负载吸收电磁能量在原地震荡 1.行波状态：无反射的传输状态匹配负载：

负载阻抗等于传输线的特性阻抗沿线电压和电流振幅不变电压和电流在任意点上同相 2.纯驻波状态：全反射状态负载阻抗分为短路、开路、纯电抗状态 3.行驻波状态：传输线上任意点输入阻抗为复数传输线的三类匹配状态（知道概念）负载阻抗匹配：是负载阻抗等于传输线的特性阻抗的情形，此时只有从信源到负载的入射波，而无反射波。源阻抗匹配：电源的内阻等于传输线的特性阻抗时，电源和传输线是匹配的，这种电源称之为匹配电源。此时，信号源端无反射。共轭阻抗匹配：对于不匹配电源，当负载阻抗折合到电源参考面上的输入阻抗为电源内阻抗的共轭值时，即当Z in=Z g﹡时，负载能得到最大功率值。共轭匹配的目的就是使负载得到最大功率。传输线的阻抗匹配（λ／4阻抗变换）(P15和P17) 阻抗圆图的应用（*与实验结合）

机械设计课程设计螺旋千斤顶设计说明书

螺旋千斤顶设计计算说明书院系机电学院专业年级2008级机制设计者* * * 指导教师* * * 成绩 2010年5月8日目录螺旋千斤顶设计计算说明书........................................................................... 错误!未定义书签。螺杆的设计与计算................................................................................... 错误!未定义书签。 1.1螺杆螺纹类型的选择................................................................. 错误!未定义书签。 1.2选取螺杆材料............................................................................. 错误!未定义书签。 1.3确定螺杆直径............................................................................. 错误!未定义书签。 1.4自锁验算..................................................................................... 错误!未定义书签。 1.5结构............................................................................................. 错误!未定义书签。 1.6螺杆强度计算............................................................................. 错误!未定义书签。 1.7稳定性计算................................................................................. 错误!未定义书签。螺母设计与计算 (7) 2.1选用螺母材料............................................................................. 错误!未定义书签。 2.2确定螺母高度' 及螺纹工作圈数u (8) 2.3校核螺纹牙强度 (8) 2.4安装要求 (9) 杯托的设计与计算 (9) 3.1杯托的尺寸与计算 (9) 手柄设计与计算....................................................................................... 错误!未定义书签。 4.1手柄材料 (10) L (10) 4.2手柄长度 P 4.3手柄直径 (11) 4.4挡圈 (12) 底座设计------------------------------------------------------------------------------------------------- 12 参考文献 (13)

《微波技术与天线》实验指导书

微波技术与天线实验指导书南京工业大学信息科学与工程学院通信工程系

目录实验一微波测量系统的熟悉和调整.................. - 2 -实验二电压驻波比的测量......................... - 9 -实验三微波阻抗的测量与匹配 .................... - 12 -实验四二端口微波网络阻抗参数的测量 ............. - 17 -

实验一微波测量系统的熟悉和调整一、实验目的 1. 熟悉波导测量线的使用方法； 2. 掌握校准晶体检波特性的方法； 3. 观测矩形波导终端的三种状态（短路、接任意负载、匹配）时，TE 10波的电场分量沿轴向方向上的分布。二、实验原理 1. 传输线的三种状态对于波导系统，电场基本解为ift rm ift r e E e a b r V E --== ) /ln(0 (1) 当终端接短路负载时，导行波在终端全部被反射――纯驻波状态。 ift y ift y y e x a E e x a E E )sin( )sin( 00π π -=- 在x=a/2处 z E e e E E y ift ift y y βsin 2)(00-=+=+- 其模值为：z E E y y βsin 20= 最大值和最小值为： 2min 0max ==r r r E E E (2) 终端接任意负载时，导行波在终端部分被反射――行驻波状态。 ift y ift y y e x a E e x a E E )sin( )sin( ' 00π π +=- 在x=a/2处 z E e E E e E e E e E e E e E e E E y ift y y fit y fit y fit y ift y fit y fit y y βcos 2)()()('0 ' 0'0 '0'00'00+-=++-=+=----- 由此可见，行驻波由一行波与一驻波合成而得。其模值为：

微波技术与天线实验3利用HFSS仿真分析波导膜片

HFSS仿真分析波导膜片 1.实验原理矩形波导的结构（如图1），尺寸a×b, a>b，在矩形波导传播的电磁波可分为TE模和TM模。图1 矩形波导 1）TE模，0 = z E。 cos cos z z mn m x n y H H e a b γ ππ - = 2 cos sin x mn c z n m x n y E H b a b j k eγ πππ ωμ- = 2 sin cos z y mn c j m m x n y E H e k a a b γ ωμπππ - =- 2 sin cos z x mn c m m x n y H H e k a a b γ λπππ - = 2 cos sin z y mn c n m x n y H H e k b a b γ λπππ - = 其中， c k22 m n a b ππ ???? ? ? ???? +mn H是与激励源有关的待定常数。 2）TM模

Z H =0，由Z E 的边界条件同样可得无穷多个TM 模。注意：对于mn TM 和mn TE 模，m, n 不能同时为零，否则全部的场分量为零。 mn TM 和mn TE 模具有相同的截止波数计算公式，即 c k （mn TM ）=c k （mn TE ）所以，它们的截止波长c λ和截止频率c f 的计算公式也是一样的，即 c λ（mn TM ）=c λ（mn TE ）=222 ??? ??+??? ??b n a m c f （mn TM ）=c f （mn TE ）对于给定的工作频率或波长，只有满足传播条件（f >c f 或λ

一种低剖面平面螺旋天线的设计

一种低剖面平面螺旋天线的设计 [ 录入者:天线微波 | 时间:2008-12-19 12:31:09 | 作者:景小东张福顺 | 来源:Error! Hyperlink reference not valid. | 浏览:498次 ] 摘要文章提出了一种低剖面平面螺旋天线的设计方法，用金属反射板代替传统的A ／4反射腔来实现螺旋天线的单向辐射，并在螺旋末端接以阻性负载，以改善天线的电性能。实验结果表明，对于工作频带为1．3GHz～2．1GHz的四臂平面阿基米德螺旋天线，在保证天线特性的前提下，整个天馈结构的厚度减小至17ram。 0 引言平面螺旋天线由于其结构的自相似性，能在很宽的频带内辐射圆极化波，因而获得了广泛的应用¨J。平面螺旋天线的辐射是双向的，但在实际应用中，往往要求天线具有单向辐射特性。通常的做法是，在螺旋天线的一侧加装反射腔，并根据实际情况在腔内填充微波吸收材料。这种做法能使天线达到相当宽的频带(2GHz～18GHz) 』，但其最大的缺点是，由于微波吸收材料的存在，近一半的辐射能量将被吸收掉 J，这使得天线的效率大大降低；即使不填充吸收材料，反射腔A／4的高度又使得天线的厚度过大，这在某些应用中又令人难以接受。文章根据四臂平面螺旋天线的原理，设计了相应的馈电网络，将其地板作为天线的平面反射器，代替A／4反射腔，并在螺旋终端接阻性负载，以减小由镜像电流引起的互耦对天线电性能的影响。通过调整天线辐射器与馈电电路板的间距，在保证天线电性能的前提下，使天线厚度减薄至17ram，满足低剖面要求。 1 天线设计 1．1 平面阿基米德螺旋天线平面螺旋天线的基本形式为等角螺旋天线和阿基米德螺旋天线，在结构上又有单臂、双臂、四臂之分。文章采用四臂平面阿基米德螺旋天线，其结构如图1所示。其中螺旋臂1的两条边缘线满足的曲线方程分别为：

螺旋千斤顶课程设计

《机械设计课程作业任务书》题目：螺旋千斤顶起重量Q= 27.5 KN 起重高度H= 180 mm 手柄操作力P= 250 N 作业任务： 1、设计计算说明书一份 2、设计装配图一张（1:1）学院：班级：姓名：学号：完成日期：指导教师评分

目录 1、设计题目............................................................... 错误!未定义书签。 2、螺旋千斤顶总功能 .............................................. 错误!未定义书签。 3、设计任务与要求 .................................................. 错误!未定义书签。 4、螺旋千斤顶的工作原理与结构原理图 .............. 错误!未定义书签。 5、螺旋千斤顶结构尺寸设计 (2) 5.1 螺杆的设计 ................................................... 错误!未定义书签。 5.2 螺纹类型和精度的选择 ............................... 错误!未定义书签。 5.3 螺旋千斤顶设计及计算 (3) 5.3.1 螺杆和螺母的计算 (4) 5.3.1.1 螺旋副的计算 (4) 5.3.1.2 螺杆的计算 (6) 5.3.1.3 螺母的计算 (7) 5.3.2 托杯设计 (9) 5.3.3 底座设计 (10) 5.3.4 手柄的设计 (10) 5.3.5 螺旋千斤顶的效率 (11) 参考文献

微波技术与天线实验报告-利用HFSS仿真分析波导膜片2

HFSS 仿真分析波导膜片 1. 实验原理矩形波导的结构（如图1），尺寸a×b, a>b ，在矩形波导内传播的电磁波可分为TE 模和TM 模。图1 矩形波导 1） TE 模，0=z E 。 cos cos z z mn m x n y H H e a b γππ-= 2 cos sin x mn c z n m x n y E H b a b j k e γπππωμ-= 2 sin cos z y mn c j m m x n y E H e k a a b γωμπππ-=- 2sin cos z x mn c m m x n y H H e k a a b γλπ ππ-= 2cos sin z y mn c n m x n y H H e k b a b γλπ ππ-= 其中，c k 2 2 m n a b ππ???? ? ????? +mn H 是与激励源有关的待定常数。 2） TM 模

Z H =0，由Z E 的边界条件同样可得无穷多个TM 模。注意：对于mn TM 和mn TE 模，m, n 不能同时为零，否则全部的场分量为零。 mn TM 和mn TE 模具有相同的截止波数计算公式，即 c k （mn TM ）=c k （mn TE ）所以，它们的截止波长c λ和截止频率c f 的计算公式也是一样的，即 c λ（mn TM ）=c λ（mn TE ）= 2 2 2?? ? ??+??? ??b n a m c f （mn TM ）=c f （mn TE ）对于给定的工作频率或波长，只有满足传播条件（f >c f 或λ

微波技术与天线考试重点复习归纳

第一章 1.均匀传输线（规则导波系统）：截面尺寸、形状、媒质分布、材料及边界条件均不变的导波系统。 2.均匀传输线方程，也称电报方程。 3.无色散波：对均匀无耗传输线, 由于β与ω成线性关系, 所以导行波的相速v p 与频率无关, 称为无色散波。色散特性：当传输线有损耗时, β不再与ω成线性关系, 使相速v p 与频率ω有关,这就称为色散特性。 1101 0010110 cos()sin()tan() ()tan()cos()sin() in U z jI Z z Z jZ z Z z Z U Z jZ z I z j z Z ββββββ++==++ 2p v f πλβ===任意相距λ/2处的阻抗相同, 称为λ/2重复性z1 终端负载 221021101()j z j z j z j z Z Z A e z e e Z Z A e ββββ----Γ===Γ+ 1 10 1110 j Z Z e Z Z φ-Γ= =Γ+ 终端反射系数均匀无耗传输线上, 任意点反射系数Γ(z)大小均相等,沿线只有相位按周期变化, 其周期为λ/2, 即反射系数也具有λ/2重复性 4. 00()()()in in Z z Z z Z z Z -Γ=+ 0()1()()()1()in U z Z Z Z Z I z Z +Γ==-Γ 111ρρ-Γ= + 1 111/1/1Γ-Γ+=-+=+-+-U U U U ρ电压驻波比其倒数称为行波系数, 用K 表示 5.行波状态就是无反射的传输状态, 此时反射系数Γl =0, 负载阻抗等于传输线的特性阻抗, 即Z l =Z 0, 称此时的负载为匹配负载。综上所述, 对无耗传输线的行波状态有以下结论: ① 沿线电压和电流振幅不变, 驻波比ρ=1; ② 电压和电流在任意点上都同相; ③ 传输线上各点阻抗均等于传输线特性阻抗 6终端负载短路：负载阻抗Z l =0, Γl =-1, ρ→∞, 传输线上任意点z 处的反射系数为Γ(z)=-e -j2β z 此时传输线上任意一点z 处的输入阻抗为 0()tan in Z Z jZ z β= ① 沿线各点电压和电流振幅按余弦变化, 电压和电流相位差 90°, 功率为无功功率, 即无能量传输; ② 在z=n λ/2(n=0, 1, 2, …)处电压为零, 电流的振幅值最大且等于2|A 1|/Z 0, 称这些位置为电压波节点；在z=(2n+1)λ/4 (n=0, 1, 2, …)处电压的振幅值最大且等于2|A 1|, 而电流为零, 称这些位置为电压波腹点。 ③ 传输线上各点阻抗为纯电抗, 在电压波节点处Z in =0, 相当于串联谐振, 在电压波腹点处|Z in |→∞, 相当于并联谐振, 在0＜z ＜λ/4内, Z in =jX 相当于一个纯电感, 在λ/4＜z ＜λ/2内, Z in =-jX 相当于一个纯电容，从终端起每隔λ/4阻抗性质就变换一次, 这种特性称为λ/4阻抗变换性。短路线ls l 110arctan()2s X l Z λπ= 开路线loc 0cot() 2c oc X l arc Z λ π= 9.无耗传输线上距离为λ／4的任意两点处阻抗的乘积均等于传输线特性阻抗的平方, 这种特性称之为λ/4阻抗变换性。 10.负载阻抗匹配的方法基本方法：在负载与传输线之间接入一个匹配装置（或称匹配网络），使其输入阻抗等于传输线的特性阻抗Z 0. 对匹配网络的基本要求：简单易行、附加损耗小、频带宽、可调节以匹配可变的负载阻抗。实现手段分类：串联λ/4阻抗变换器法、支节调配器法 (1)因此当传输线的特性阻抗 01 Z = 时, 输入端的输入阻抗Z in =Z 0, 从而实现了负载和传输线间的阻抗匹配(2)串联

千斤顶设计说明书

1.螺旋起重器设计方案确定与材料选择 1.1 结构设计方案以往复扳动手柄，拔爪即推动棘轮间隙回转，小伞齿轮带动大伞齿轮、使举重螺杆旋转，从而使升降套筒获得起升或下降，而达到起重拉力的功能。螺旋起重器（千斤顶）是一种人力起重的简单机械，主要用于起升重物。手动螺旋千斤顶主要包括底座、棘轮、圆锥齿轮副、托杯、传动螺纹副等部分。千斤顶最大起重量是其最主要的性能指标之一。千斤顶在工作过程中，传动螺纹副承受主要的工作载荷，螺纹副工作寿命决定千斤顶使用寿命，故传动螺纹副的设计最为关键，其设计与最大起重量、螺纹副材料、螺纹牙型以及螺纹头数等都有关系。手动螺旋千斤顶在满足设计性能和要求的前提下，从结构紧凑、减轻重量、节省材料和降低成本考虑。在给出千斤顶最大起重量、传动螺纹副材料及其屈服应力、螺纹头数等基本设计要求和圆锥齿轮副等已定的情况下，可从螺纹副设计着手考虑，使螺纹副所用材料最少，即在满足设计性能的情况下，传动螺杆、螺母所占体积最少。 1.2 选择主要结构材料 1.螺杆材料要有足够强度和耐磨性，一般用45钢，经调质处理，硬度220~250HBS 2.螺母材料除要有足够强度外，还要求在与螺杆材料配合时摩擦因数小和耐磨，可用103ZCuAl Fe 、1032ZCuAl Fe Mn 等。

h ＝0.5(d －D 1)，d 为螺杆大径，D ──螺纹工作圈数，一般最大不宜超过 μ=P H ，H 为螺母高度，P 为螺纹螺距。──螺旋副材料的许用压力，/MPa []p =18~25MPa 。对梯形螺纹，h ＝0.5P ，式（1）可演化为设计计 8.02≥d ] [p F ? (2) MPa P 25~18][= 取P 20][=

微波技术与天线实验3利用HFSS仿真分析矩形波导

微波技术与天线实验报告实验名称：实验3：利用HFSS仿真分析矩形波导学生班级：学生姓名：学生学号：

实验日期：2011年月日

2sin cos z y mn c j m m x n y E H e k a a b γωμπππ-=- 2sin cos z x mn c m m x n y H H e k a a b γλπππ-= 2cos sin z y mn c n m x n y H H e k b a b γλπ ππ-= 其中，c k 22m n a b ππ???? ? ????? +mn H 是与激励源有关的待定常数。 1） TM 模 Z H =0，由Z E 的边界条件同样可得无穷多个TM 模。注意：对于mn TM 和 mn TE 模，m, n 不能同时为零，否则全部的场分量为零。 mn TM 和mn TE 模具有相同的截止波数计算公式，即 c k （mn TM ）=c k （mn TE ）22 m n a b ππ???? ? ?????+所以，它们的截止波长c λ和截止频率c f 的计算公式也是一样的，即 c λ（mn TM ）=c λ（mn TE ）=222 ?? ? ??+??? ??b n a m c f （mn TM ）=c f （mn TE ）2με22 m n a b ???? ? ?????+ 对于给定的工作频率或波长，只有满足传播条件（f >c f 或λ

微波专业技术与天线实验3利用HFSS仿真分析矩形波导

微波技术与天线实验报告实验名称：实验3：利用HFSS仿真分析矩形波导学生班级：学生姓名：学生学号：实验日期：2011年月日

一、实验目的学会HFSS 仿真波导的步骤，画出波导内场分布随时间变化图，理解波的传播与截止概念；计算传播常数并与理论值比较。二、实验原理矩形波导的结构如图1，波导内传播的电磁波可分为TE 模和TM 模。 x y z 图 1矩形波导 1） TE 模，0=z E 。 cos cos z z mn m x n y H H e a b γππ-= 2cos sin x mn c z n m x n y E H b a b j k e γπππωμ-= 2sin cos z y mn c j m m x n y E H e k a a b γωμπππ-=-

2sin cos z x mn c m m x n y H H e k a a b γλπ ππ-= 2cos sin z y mn c n m x n y H H e k b a b γλπ ππ-= 其中，c k mn H 是与激励源有关的待定常数。 2） TM 模 Z H =0，由Z E 的边界条件同样可得无穷多个TM 模。注意：对于mn TM 和mn TE 模，m, n 不能同时为零，否则全部的场分量为零。 mn TM 和mn TE 模具有相同的截止波数计算公式，即 c k （mn TM ）=c k （mn TE ）所以，它们的截止波长c λ和截止频率c f 的计算公式也是一样的，即 c λ（mn TM ）=c λ（mn TE ）=222 ??? ??+??? ??b n a m c f （mn TM ）=c f （mn TE ）对于给定的工作频率或波长，只有满足传播条件（f >c f 或λ