对称阵子天线仿真

半波对称振子天线辐射特性

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。

图1 对称振子对称结构及坐标

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。

电流元I(z)dz所产生的辐射场为

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 将上式沿振子全长作积分

此式说明，对称振子的辐射场仍为球面波；其极化方式仍为线极化；辐射场的方向性不仅与

有关，也和振子的电长度有关。

根据方向函数的定义，对称振子亿波腹电流归算的方向函数为

上式实际上也就是对

半波对称振子天线辐射特性

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。

图1 对称振子对称结构及坐标

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。

电流元I(z)dz所产生的辐射场为

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 将上式沿振子全长作积分

此式说明，对称振子的辐射场仍为球面波；其极化方式仍为线极化；辐射场的方向性不仅与

有关，也和振子的电长度有关。

根据方向函数的定义，对称振子亿波腹电流归算的方向函数为

上式实际上也就是对

实验五 对称振子天线的设计与仿真

一、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

二、实验设备

装有HFSS 13.0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

天线与微波仿真软件介绍

一． MMANA GAL 天线分析系统

MMANA-GAL 具有以下功能：

1.线设计与设定的表格编辑器 2.图形天线观察器 3.水平和垂直波形观察器 4.3维波形显示

5.两种或两种以上计算结果的比较 6.天线单元编辑器 7.天线导线编辑器

8.不同直径管材的设定工具

9.以电抗, 驻波比, 增益, 前后比, 仰角, 电流为参数的自动优化处理 10.表单化手工调整的优化结果 11.频率特性图表生成 12.数据库文件生成器 13.用户语言设定

二．Zeland IE3D

主要功能

天线分析设计 阵列天线分析 微波器件分析

单片微波集成电路MMIC 射频集成电路RFIC 低温陶瓷共烧LTCC 信号完整性SI PBG结构分析 封装package (SOP SIP) 高温超导HTS IC互联 EMC/EMI

三. 天线设计专业仿真软件GRASP9 GRASP9介绍：

1、分析方法：物理光学法Physical Optics(PO)，物理绕射理论Physical Theory of Diffraction (PTD)，几何光学法Geometrical Optics(GO)，几何绕射理论Uniform

FEKO v6.2天线仿真应用微带天线-Microstrip Antenna

问题描述 参考FEKO自带的例子: Example-A8Microstrip patch antenna采用多种求解技术–全模型：MoM+磁对称–格林函数：MoM+磁对称

采用多种端口激励方式–线端口电压源激励：Wire Port–微带型棱边端口电流源激励：MicroStrip Port线馈端口: Wire Port

棱边端口:Edge Port线端口:Wire Port

DEMO1:全模型+线端口

线馈端口: Wire Port

Demo1:建模-定义变量、设定长度单位 启动CadFEKO,创建: Microstrip_Patch_Antenna_Pin_Feed_Finite_ Ground.cfx设定建模单位为mm–”Construct Tab”中点击”Model Unit”;弹出”Model unit”对话框: 设定为”Millimetres (mm)”点击”OK”.

“Construct”树型浏览器中,添加如下变量:––––––––––– fmin=2.73e9 fmax=3.3e9 freq=3e9 epsr=2.2 lambda=c0/freq*1e3 leng

FEKO v6.2天线仿真应用微带天线-Microstrip Antenna

问题描述 参考FEKO自带的例子: Example-A8Microstrip patch antenna采用多种求解技术–全模型：MoM+磁对称–格林函数：MoM+磁对称

采用多种端口激励方式–线端口电压源激励：Wire Port–微带型棱边端口电流源激励：MicroStrip Port线馈端口: Wire Port

棱边端口:Edge Port线端口:Wire Port

DEMO1:全模型+线端口

线馈端口: Wire Port

Demo1:建模-定义变量、设定长度单位 启动CadFEKO,创建: Microstrip_Patch_Antenna_Pin_Feed_Finite_ Ground.cfx设定建模单位为mm–”Construct Tab”中点击”Model Unit”;弹出”Model unit”对话框: 设定为”Millimetres (mm)”点击”OK”.

“Construct”树型浏览器中,添加如下变量:––––––––––– fmin=2.73e9 fmax=3.3e9 freq=3e9 epsr=2.2 lambda=c0/freq*1e3 leng

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

天线与电波传播实验报告 成都电子科技大学 电子工程学院

半波偶极子天线的ＨＦＳＳ仿真设计

一、实验目的：

1. 2. 3. 4.

以一个简单的半波偶极子天线设计为例，加深对对称阵子天线的了解； 熟悉HFSS软件分析和设计天线的基本方法及具体操作；

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； 通过仿真设计掌握天线的基本参数：频率、方向图、增益等。

二、实验步骤：

本次实验设计一个中心频率为3GHz的半波偶极子天线。天线沿着Z轴放置，中心位于坐标原点，天线材质使用理想导体，总长度为0.48λ，半径为λ/200。天线馈电采用集总端口激励方式，端口距离为0.24mm，辐射边界和天线的距离为λ/4。 １、添加和定义设计变量

参考指导书，在Add Property对话框中定义和添加如下变量：

２、 设计建模

１）、创建偶极子天线模型

首先创建一个沿Z轴方向放置的细圆柱体模型作为偶极子天线的一个臂，其底面圆心坐标为（0，0，gap/2），半径为dip_radius，长度为dip_length，材质为理想导体，模型命名为Dipole，如下：

1

天线与电波传播实验报告 成都电子科技大学 电子工程学院

然后通过沿

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

八木天线的设计仿真与测试论文

北京交通大学

硕士学位论文

八木天线的设计仿真与测试

姓名：常媛媛

申请学位级别：硕士

专业：通信与信息系统

指导教师：周克生

20061201

八木天线的设计仿真与测试论文

北京交通人学顽十学位论文中文摘要

中文摘要

摘要：天线在现代通信系统中的作用不可或缺，本文的主要内容就是围绕天线展丌。论文的主要内容分两个部分：八木天线的设计和参数测量。

本文的第一个主要部分是八木天线的设计仿真，设计基于ＧＳＭ—Ｒ干扰检测定向用天线的要求。要在ＧｓＭ．Ｒ频段的下行８８５ＭＨｚ．８８９ＭＨｚ频段内和上行９３０ＭＨｚ．９３４ＭＨｚ频段内有高的方向性系数；方向图主瓣半功率角小于４０。，并且副瓣电平足够低（＜．９ｄｍ；阻抗带宽要覆盖８８５．９３４ＭＨｚ的频带，驻波比小于１．５；另外，也要使其满足移动检测的便携式要求。

八木天线有很多分析方法，本文主要介绍了感应电动势法、行波天线的观点、矩量法与优化算法相结合的方法及现代仿真技术应用于天线设计方法。本文八木天线的分析与设计包括天线部分的设计和平衡不平衡转换结构的设计。通过理论分析和基于矩量法的仿真软件ＦＥＫＯ和基于有限元法的ＨＦｓＳ设计仿真，得到符合要求的八木天线。通过仿真得到了天线在两个频段上垂直和水平极化方