实验三、半波振子天线仿真设计
一、 实验目的:
1、 熟悉 HFSS 软件设计天线的基本方法;
2、 利用 HFSS 软件仿真设计以了解半波振子天线的结构和工作原理;
3、 通过仿真设计掌握天线的基本参数:频率、方向图、增益等。
二、 预习要求
1、 熟悉天线的理论知识。
2、 熟悉天线设计的理论知识。
三、 实验原理与参考电路
3.1 天线介绍
天线的定义:用来辐射和接收无线电波的装置。天线的作用:将电磁波能量转换为导波能量,
或将导波能量转换为电磁波能量。
3.1.1 天线的基本功能
天线应尽可能多的将导波能量转变为电磁波能量,要求天线是一个良好的开放系统,其次要与
发射机(或接收机)良好匹配;
(1)、 天线应使电磁波能量尽量集中于需要的方向,
(2)、 对来波有最大的接收;
(3)、 天线应有适当的极化,以便于发射或接收规定极化的电磁波;
(4)、 天线应有只够的工作带宽;
3.1.2 天线的分类
(1)、 按用途分:通信天线、广播电视天线、雷达天线等;
(2)、 按工作波长分:长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线等;
(3)、 按辐射元分:线天线和面天线;
3.1.3 天线的技术指标
大多数天线电参数是针对发射状态规定的,以衡量天线把高频电流能量转变成空间电波能量以
及定向辐射的能力。
(1) 天线方向图及其有关参数
所谓方向图,是指在离天线一定距离处,辐射场的相对场强
(归一化模值)随方向变化的曲线图。如图 1 所示。若天线辐射的电场
强度为 E(r,θ,φ),把电场强度(绝对值)写成
式中 I 为归算电流,对于驻波天线,通常取波腹电流 I
m
作为归算电流;
f(θ,φ)为场强方向函数。因此,方向函数可定义为
为了便于比较不同天线的方向性,常采用归一化方向函数,
用 F(θ,φ)表示,即