6.2 印刷偶极子天线仿真实验_第1页
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文档简介

6.2印刷偶极子天线仿真实验一、实验目的(1)了解印刷偶极子天线的辐射原理和分析方法，并掌握印刷偶极子天线尺寸计算一般过程。(2)学习并掌握HFSS软件的使用，熟悉天线仿真的流程，并完成天线的优化设计。(3)通过HFSS仿真分析以理解天线的辐射原理及天线基本参数。(4)能够设计出满足指标要求的印刷偶极子天线。二、预习要求(1)了解印刷偶极子天线的结构、辐射原理和基本参数。(2)熟悉HFSS软件分析和设计天线的基本方法及具体操作。三、实验原理

微带巴伦馈线印刷偶极子天线是半波偶极子天线的变形，因具有剖面薄、重量轻、体积小、成本低、便于集成和组成阵列等优点而得到广泛的应用。图6.2-1为微带巴伦馈线印刷偶极子天线的结构模型，它由介质层、偶极子天线的两个臂、微带传输线、微带巴伦线、馈电面等五部分组成。

其中，偶极子天线的两个臂、微带传输线和微带巴伦线分别由敷在介质层的两面的金属传输线构成。也就是说，印刷偶极子天线的设计内容为四部分：激励方式的选择、微带传输线、微带巴伦线和偶极子天线两个臂的几何设计。根据半波偶极子天线的理论可知,结构相同的天线两臂的总长度约为1/2个工作波长。

图6.2-1印刷偶极子天线的结构模型当激励信号在馈电面处馈入时，偶极子天线的两个臂上电流方向相同，因此可用来辐射电磁波；而微带传输线上的电流方向相反，这意味着微带传输线不能够辐射电磁波。已知半波偶极子天线是一个对称结构，所以馈电电流必须是对称分布。假设该天线采用同轴线结构馈入，但同轴线内外导体结构的不对称进而导致天线上的电流也不会对称分布，从而会影响天线的性能。为了解决这一问题，通常在天线和同轴线之间插入一个微波巴伦结构，它可以将不平衡的电流转换成平衡的电流。一个结构简单的微波巴伦的几何结构为图6.2-1中的三角形。因为半波偶极子天线的输入阻抗约为73.2Ω，而馈电端口同轴线的特性阻抗一般是50Ω。

所以，微带线既可用来传输激励信号，又可用来把同轴线直接连接至半波偶极子天线上的阻抗不匹配问题，其作用相当于1/4波长阻抗转换器。在实际设计中，三角形微带巴伦和微带传输线一起起到阻抗转换的作用，即可通过调节传输线的长度和三角形的大小调整馈电面的输入阻抗。四、实验仪器计算机

1台

HFSS软件

1套五、实验内容设计一个印刷偶极子天线，其中心频率为2.45GHz，中心频率处的回波损耗不小于20dB。介质其片厚度H=1.6mm，相对介电常数εr=4.4。请总结设计思路和过程，给出具体的天线结构参数和仿真结果（如VSWR、方向图等），并分析其远区辐射场特性。六、注意事项(1)天线的初始尺寸应准确计算(2)HFSS建模、激励设置、边界条件设置、求解设置等应正确。(3)结合天线的工作原理，灵活使用HFSS的扫参、优化和灵敏度分析等功能进行电路优化。七、报告要求(1)按照标准实验报告的格式和

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