电磁场与微波实验2012-7

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修改材料尺寸：
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定义介质材料：
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设定电介质层和上下边界条件：
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建立微带缝隙天线结构：
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绘制多边形结构，整个正方形尺寸为3000×3000
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输入多边形各个顶点坐标（Tab键输入）： 起始点：0，3000 其他各点相对坐标： （0，-1500），（500，0），（0，100），（2000，0），（0， -100），（500，0），（0，1500），（-3000，0），
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建立输出图
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添加测量量
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再建立天线方向图及添加测量量 重复建立多个测量量， 这里 fixed theta 选择0～90若干取值
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分析可以得到方向图特性，从图中可以看出theta为0时辐射最强， 90度时辐射最弱
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输入完成后可得如下图形，对此图形复制并粘贴，并旋转（鼠标右键可以实现）
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可以得到如下图形，这里需要确保上下两部分紧靠并没有交叠。中间部分即为缝隙 尺寸为2000mil×200mil
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下面添加输入端口：绘制矩形
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坐标：1500，1600，对角点相对位移（50，-100）
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2. 输入一个名称，例如 “slot antenna”，列表中选择仿真器： AWR EMSight, 点击 Create. 工作空间将出现 EM structure window.
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1.3 设定 Enclosure 注：enclosure 用来定义材料类型, EM structure中各层的介质材 料, 设定边界条件, 并且定义EM结构的整个物理尺寸和用来在结构 中指定导体材料的最小网格
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修改enclosure option设置
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为了减少计算量，我们这里修改下频率点，网格尺寸，主要为了减 少计算量
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新建回波损耗特性图
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添加回波损耗特性图测量量
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运行仿真，得到输出回波损耗特性
来自百度文库
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新建匹配电路
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Let’s begin….
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实验步骤
1.1 新建工程……
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工程属性窗口设定单位，本设计长度单位为mil.
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1.2 生成 EM结构 1. 菜单栏选择 Project > Add EM Structure > New EM Structure. 将出现 New EM Structure 对话框.
激活EM 结构3D视图，按播放键……可以观察到导体面上电流大致 分布
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还可以观察缝隙中电场，按播放停止键，然后重新添加动画，为了 便于观察，将前面动画删掉
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按播放，可以观察天线上电场的时域变化
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实验内容及实验报告要求
完成样例微带缝隙天线EM仿真设计。 观察微带缝隙天线不同θ值（球坐标）时的方向 图，结合实际模型回答： 该天线对什么方向辐射最大？ 课后改变缝隙大小，或者材料参数（自选），观 察天线工作特性有什么变化 实验报告列出主要步骤及仿真结果。
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“EMSight”模拟器分析的电路都安装在一个矩 形的金属包装盒内, 对于电路的层数和端口数并没 有限制。 分析时模拟器自动地对所计算的对象进 行分割, 在电流密度变化大的地方, 网格分得细, 即单元尺寸取得小。 而在电流密度变化小的地方, 单元尺寸取得大。 用户也可以根据需要自行调节 网格密度。 “EMSight”模拟器还具有显示微波平面电路内 金属上电流和空间电场力线的能力。 电流或电场 均可以以三维或二维的形式来显示, 箭头表示电流 的流向或电场的指向, 而力线颜色的深浅表示电流 或电场的强弱。
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复制粘贴，按Tab，输入（0，-100）
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添加输入端口，注意在此之前，先要选中刚刚建立的小矩形，如图
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将鼠标移到两个矩形之间，出现黑色线条时单击左键确定
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设定频率：我们先让其工作于单频3GHz
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网格设置我们选择较小密度，在开始计算可以减小计算量
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实验要求
1. 2. 3. 4. 熟悉利用MWO软件进行EM仿真。 熟悉微带天线基本特性 了解WMO原理图引入 EM 结构方法。 利用MWO分析天线工作特性（反射，方向图等）
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实验步骤
和上一节课交趾滤波器类似，本设计也涉及到利 用MWO创建一个电磁结构（EM structure）并 仿真。它包含以下几个步骤： 1. 创建 EM structure 2. 建立 an enclosure 3. 创建层 4. 定义端口配置计算网格 5. 观察电流密度和电场强度 6. 观察smith圆图和方向图 7. 执行频率扫描 (AFS) 8. 将EM structure添加到原理图并仿真
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实验原理
微带天线特点 具有以下优点：馈电网络和辐射单元相对分离，从 而把馈线对天线辐射方向图的影响降到最小，对制造 公差要求比贴片天线低，可用标准的光刻技术在敷铜 电路板上进行生产，在组阵时其单元间隔离可比贴片 天线更大。特别是对于运动物体所用天线，微带缝隙 天线可以说是理想的选择，因为它可以与物体的表面 做得平齐，没有凸起部分，用于快速飞行器表面时不 会带来附加的空气阻力，既隐蔽又不影响物体的运 动。。 前面我们介绍了Microwave office 集总、分布滤波 器微波电路设以及微波电路布线，这节课我们重点介
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新建匹配电路
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添加输出
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计算可得回波损耗与反射系数
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优化匹配电路设计，将MLIN W 和L参数设置成可调谐，调节W，L， 使得他们工作频率匹配
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观察该微带缝隙天线的电流和电场
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电磁场与微波实验
仿真部分
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实验七 微带缝隙天线仿真设计
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教学内容安排
实验目的
实验要求与原理
实验步骤
实验内容及实验报告要求
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实验目的
1、了解微带缝隙天线的概念 2、掌握MWO EM structure仿真方法 3、掌握天线基本参数及优化设计方法
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还可以得到反射系数，因为是单频，只有一个点
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我们可以通过3D试图观察微带缝隙天线基本结构
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我们还可以观察电流和电场分布。首先将刚刚建立的图形direction 删除掉，这是因为方向图都是相对于单频，要是频率点太多计算量 巨大，在课堂上很难完成，感兴趣的同学可以课下自己去设定计算。 然后我们修改频率设置
绍天线设计。
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“EMSight”模拟器是一个完整的三维电磁场模拟 程序包, 它可用于平面高频电路和天线结构的分析。 方法的特点是把一种威力强大的修正谱域矩量法与 直观的视窗图形用户界面(GUI)技术结合起来。 该模 拟器可以精确地确定平面结构的等效多端口网络散 射参量。 ”EMSight”模拟器除了能进行常用的点频 逐点计算之外, 还安装了快速扫频(FFS)算法。 所以 这种模拟器计算三维电磁场的精度与其它在工业上 常用的方法相同, 而计算速度却快得多。 它可以分 析下列电路的电气特性: 射频集成电路 (RFIC), 微波 单片集成电路(MMIC), 微带贴片天线和高速印制电 路(PCB)。
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实验原理
1、微带缝隙天线 这种天线由三层组成：上层为金属层（构成槽线、微带线 的地），中间为介质基板，下层为金属层来构成微带导带。如 图所示。
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微带天线的概念早在1953年就G．A．DeSchampS 提出，在20世纪50年代和60年代只有一些零星的研究。 直到20世纪70年代初期，当微带传输线的理论模型及对 敷铜的介质基片的光刻技术发展之后，第一批具有许多设 计结构的实用的微带天线才被制造出来。缝隙天线最早是 在1946年H．G．Booker提出的，同微带天线一样最初没 有引起太多的注意。缝隙天线可以借助同轴电缆很方便地 馈送能量，也可用波导馈电来实现朝向大平片单侧的辐射， 还可以在波导壁上切割出缝隙的阵列。缝隙开在导电平片 上，称为平板缝隙天线；开在圆柱面上，称为开缝圆柱天 线。开缝圆柱导体面是开缝导体片至开缝圆柱导体面的进 化。波导缝隙阵天线由于其低损耗、高辐射效率和性能等 一系列突出优点而得到广泛应用：而平板缝隙天线却因为 损耗较大，功率容量低，效率不高，导致发展较为缓慢。 到1972年，Y．Yoshimura明确提出微带馈电缝隙天线的 概念。