四分之一振子及对称振子天线的一些基本问题
四分之一振子及对称振子天线的一些基本问题
本文是本人的一些个人见解，基本问题是根本问题。由于水平有限，如有不当、错误之处敬请指点。
对于很多教材，特别是天线教材对四分之一振子及对称振子天线的解惑基本上都是由电流的分析入手的，问题是为什么要分析这两种天线呢？从多个方面来解释一下。
一、关于传输线的50、75欧的由来
对于同轴线的的使用过程来看，它是最先应用到无线通信中的，直到现在，它的应用最为广泛。
对于同轴线，我们主要关心功率的传输及在传输过程中的能量衰减这两个问题。
为了能使同轴线传输的功率最大，就要使同轴线的内外导体有一个比值，对于空气为介质的同轴线来说，外半径/内半径=常数E开方时，传输的功率为最大，此时的特性阻抗为３０Ω。外半径/内半径=3.59时,这是的衰减为最小，此时的特性阻抗为７７Ω。为了二者兼有，折中取值为５０Ω，当然现在一些设备中７５Ω的同轴线也在使用中，比如有线电视系统中。
二、关于空气阻抗
电磁波在空气（真空）中传播时，这也是最为广泛应用的电磁传播，由于电场与磁场的存在，它们的比值为一个定值为１２０π，也正是这个值的存在，阻碍了电磁波的无阻挡传播。
三、天线的作用
由于空气阻抗的存在，如何把高频电流变成电磁波传播出去，这中间就需要一个器件，当然，这个器件就是天线了。天线也就可以认为是波源与空间的连接器了。正如前面所述，为了能很好地把高频电流的能量传输出去，且要传输功率要高、衰减要小，天线的阻抗就要在７７Ω与３０Ω二者之前选择。在这种情况下，对称振子的阻抗是７５Ω左右，四分之一单极天线的阻抗为３６Ω左右，在此，我们不得不承认大自然的力量之伟大。这种情况下，也决定了这两种天线是一种基本天线了，可以说是“命中注定”。
即然，要用这种天线了，那么，它们可不可以承担使命呢，通过实验证明，它不但可以，而且非它莫属，以下图为证。
由于为了达到折中的目的，我们的同轴线设计成了50Ω。通过上面的数据，我们可以看出，在0.5波长的振子天线中辐射阻抗与自阻抗相等且等于50Ω左右，到此我们能说什么呢，只能说大自然真伟大吧。
通过上面的描述，我们可以认为，半波振子天线与四分之一单极天线是“天生”的基本天线，因为它们符合大自然的规律。
对于上面的论述，本人有一种没有把话说透的感觉，只能说我的功力尚浅吧，同时多谢各位的指点、批评。
注：以上的资料来源于巴拉尼斯天线一书及兰州大学的电磁场与微波技术相关教材
单极子天线的设计
第五章 常用单极子天线的设计与实例 §5.1常用的单极子天线...........................................................................................................- 2 - §5.1.1单极子天线..........................................................................................................- 2 - §5.1.2单极子天线的辐射场和电特性...........................................................................- 4 - §5.1.3单极子天线的馈电方法.....................................................................................- 11 - §5.2宽频带平面单极子天线的设计......................................................................................- 13 - §5.2.1 具有切角的平面单极子天线................................................................................- 14 - §5.2.2 具有短路节加载的平面单极子天线....................................................................- 17 - 5.3 总结....................................................................................................................................- 22 -
四分之一振子及对称振子天线的一些基本问题
四分之一振子及对称振子天线的一些基本问题 本文是本人的一些个人见解，基本问题是根本问题。由于水平有限，如有不当、错误之处敬请指点。 对于很多教材，特别是天线教材对四分之一振子及对称振子天线的解惑基本上都是由电流的分析入手的，问题是为什么要分析这两种天线呢？从多个方面来解释一下。 一、关于传输线的50、75欧的由来 对于同轴线的的使用过程来看，它是最先应用到无线通信中的，直到现在，它的应用最为广泛。 对于同轴线，我们主要关心功率的传输及在传输过程中的能量衰减这两个问题。 为了能使同轴线传输的功率最大，就要使同轴线的内外导体有一个比值，对于空气为介质的同轴线来说，外半径/内半径=常数E开方时，传输的功率为最大，此时的特性阻抗为３０Ω。外半径/内半径=3.59时,这是的衰减为最小，此时的特性阻抗为７７Ω。为了二者兼有，折中取值为５０Ω，当然现在一些设备中７５Ω的同轴线也在使用中，比如有线电视系统中。 二、关于空气阻抗 电磁波在空气（真空）中传播时，这也是最为广泛应用的电磁传播，由于电场与磁场的存在，它们的比值为一个定值为１２０π，也正是这个值的存在，阻碍了电磁波的无阻挡传播。 三、天线的作用
由于空气阻抗的存在，如何把高频电流变成电磁波传播出去，这中间就需要一个器件，当然，这个器件就是天线了。天线也就可以认为是波源与空间的连接器了。正如前面所述，为了能很好地把高频电流的能量传输出去，且要传输功率要高、衰减要小，天线的阻抗就要在７７Ω与３０Ω二者之前选择。在这种情况下，对称振子的阻抗是７５Ω左右，四分之一单极天线的阻抗为３６Ω左右，在此，我们不得不承认大自然的力量之伟大。这种情况下，也决定了这两种天线是一种基本天线了，可以说是“命中注定”。 即然，要用这种天线了，那么，它们可不可以承担使命呢，通过实验证明，它不但可以，而且非它莫属，以下图为证。
(完整版)双频单极子天线毕业设计
摘要 本设计介绍了射频双频单极子天线的基本原理以及基于HFSS的射频双频单极子天线的设计过程。双频天线一个最为简单的颁发就是采用印刷单极子天线来实现，这类天线所需成本极低，而且结构和加工都极为简易，是目前为止众多学者的研究方向。本篇论文主要设计与仿真射频双频单极子天线。 半波偶极子天线和单极子天线是迄今为止应用较为广泛的天线。利用镜像原理，引入接地面可以将半波偶极子天线的长度减少一半，即1/4波长单极子天线。 然后，文中设计并仿真了一个单极子天线，能够使用在无线局域网中。其L 型单极子天线由微带线直接馈电，天线工作于IEEE802.11a和802.11b两个工作频段，实现了天线的双频工作特性。仿真结果表明，该天线低频单极子天线垂直方向长度等于19mm时，该单极子天线的双频振
点，也就是高频振点对应IEEE802.11a （5.15GHz~5.825GHz），低频振点对应IEEE802.11b （2.4GHz~2.4825GHz），能够应用在无线局域网所涉及到到相关频段力，同时具备较佳的辐射方向图性质。 关键词：双频单极子；射频； WLAN； HFSS Design of Radio-Frequency Monopole Antenna ABSTRACT This design introduces the basic principles of radio dual-band monopole antenna and a dual-band radio-based HFSS monopole antenna design process. Printed monopole antenna as a dual-band antenna in the form of a simple structure, easy processing, low cost, is also a hot topic in the antenna field. In this thesis, dual-band monopole antenna
8.5++对称振子天线的辐射特性
8.5 对称振子天线的辐射 1.什么是对称振子？ 2.对称振子的辐射特性 3.半波振子的辐射特性
1. 什么是对称振子？ 两段长度为的直导线，从中间对称馈电，就构成对称振子。 l 如图所示: 对称振子上的电流分布为： 0sin (||) I I k l z =-2/2l λ=23/4l λ=2l λ=23/2 l λ=
在振子上取一小段d z ，将其视为电偶极子，其辐射场为： 2. 对称振子的辐射场 j 0sin (||)e d j sin d 2kR I k l z E z R θηθλ' --=?' 该对称振子的辐射场就是整个振子 长度上的积分: d l E E θθ =?因为：R l >>//R R '||cos R R z θ'≈-R R '≈在分母上 在指数上
j j ||cos 0j sin e sin[(||)]e d 2l kR k z l I k l z z R θηθλ--=-?辐射电场为：d l E E θθ = ?0j -j cos 0j cos 0 j sin e {sin[()]e d 2sin[()]e d } kR kz l l kz I k l z z R k l z z θ θ ηθλ--=++ -?? j 0e cos(cos )cos() j [] 2πsin kR I kl kl R θηθ --=?
对称振子的辐射场： j 0e cos(cos )cos() ?j []2πsin kR I kl kl E a R θθηθ --=?j 0e cos(cos )cos() ?j []2sin kR I kl kl H a R ?θπθ --=?cos(cos )cos()()sin kl kl F θθθ -= 对称振子的方向性函数：
半波偶极子天线的HFSS仿真设计
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点对称；超过半波长就会出现反相电流。 4、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。
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 5、方向函数 四、实验步骤 1、设计变量 设置求解类型为Driven Model 类型，并设置长度单位为毫米。 提前定义对称阵子天线的基本参数并初始化 2、创建偶极子天线模型，即圆柱形的天线模型。 其中偶极子天线的另外一个臂是通过坐标轴复制来实现的。 3、设置端口激励 半波偶极子天线由中心位置馈电，在偶极子天线中心位置创建一个平行于YZ面的矩形面作为激励端口平面。 4、设置辐射边界条件 要在HFSS中计算分析天线的辐射场，则必须设置辐射边界条件。这里创建一个沿Z轴放置的圆柱模型，材质为空气。把圆柱体的表面设置为辐射边界条件。 5、外加激励求解设置 分析的半波偶极子天线的中心频率在3G Hz，同时添加2.5 G Hz ~3.5 G Hz频段内的扫频设置，扫频类型为快速扫频。
CST-偶极子相控阵天线的仿真及优化
实验报告 学生：学号：指导教师： 实验地点：实验时间： 一、实验室名称： 二、实验项目名称：微波工程CAD实验 三、实验学时：20 四、实验原理： CST仿真软件是基于有限积分法，将整个计算区域离散化并进行数值计算，模拟各种实际器件得出场分布及其各种参数的特性曲线，最后可根据实际要求对所得结果进行优化，得出最优化下的器件尺寸参数。 本次实验利用CST对偶极子相控阵天线及微带到波导转换模型进行了仿真模拟，以此来掌握CST的应用。 五、实验目的： 了解并掌握CST仿真软件的基本操作，学习利用CST仿真软件进行一些简单的工程设计。 六、实验容： 第一题偶极子相控阵天线的仿真与优化：①偶极子天线尺寸如下图，在4~12GHz的频率围，请优化单个偶极子天线的工作频率谐振在f0=8GHz，待优化的变量Lambda初值取为29mm，绘出在该工作频率点的方向图；②将该单个天线在x和y方向分别以Lambda/4作为空间间隙、以90度作为相位间隙，扩展成一个2*2的相控阵天线阵，请使用三种方法计算该天线阵的方向图；③对结果进行比较、分析和讨论。
第二题微带到波导转换的仿真与优化：在26~30GHz频率围优化下图微带到波导的转换，使全频带反射最小，并绘出中心频点28GHz的电场、磁场与表面电流的分布；微带是Duroid5880基片，介电常数2.2，基片厚0.254mm，金属层厚0.017mm，介质上的空气尺寸3*1*8mm，标准50欧姆微带线宽0.77mm；波导是Ka波段的BJ320波导，尺寸7.112*3.556*10mm；L 是微带基片底面到波导短路面距离，W0*L0是伸入波导中的微带探针的宽与长，W1*L1是第一段变阻线的宽与长，W2*L2是第二段变阻线的宽与长，7个待优化变量可取下图给的初值。 七、实验器材（设备、元器件）： 台式计算机；CST Design Environment 2009仿真软件；U盘（学生自备）。 八、实验步骤： 第一题：偶极子相控阵天线的仿真 a.单个偶极子天线模型 单个偶极子天线方向图
(整理)天线的基础知识.
天线的作用与地位 无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。 天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。 对于众多品种的天线，进行适当的分类是必要的： 按用途分类：可分为通信天线、电视天线、雷达天线等； 按工作频段分类：可分为短波天线、超短波天线、微波天线等； 按方向性分类：可分为全向天线、定向天线等； 按外形分类：可分为线状天线、面状天线等。 电磁波的辐射 导线上有交变电流流动时，就可以发生电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长度和形状有关。如图1.1 a 所示，若两导线的距离很近，电场被束缚在两导线之间，因而辐射很微弱；将两导线张开，如图1.1 b 所示，电场就散播在周围空间，因而辐射增强。 必须指出，当导线的长度 L 远小于波长λ时，辐射很微
弱；导线的长度 L 增大到可与波长相比拟时，导线上的电流将大大增加，因而就能形成较强的辐射。 对称振子 对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。 两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子，见图1.2a。 另外，还有一种异型半波对称振子，可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框，并把全波对称振子的两个端点相叠，这个窄长的矩形框称为折合振子，注意，折合振子的长度也是为二分之一波长，故称为半波折合振子，见图1.2 b 。
实验一 半波振子天线仿真设计
实验一 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 60(,,(,) I E r f r θ?θ?=式式中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 (,,) (,)260/E r f I r θ?θ?= 式 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 max max (,)(,)(,)3 (,)E f F f E θ?θ?θ?θ?== 式图1 方向图球坐标系
半波偶极子天线的HFSS仿真设计
半波偶极子天线的ＨＦＳＳ仿真设计 一、实验目的： 1.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； 2.熟悉HFSS软件分析和设计天线的基本方法及具体操作； 3.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； 4.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：
然后通过沿着坐标轴复制操作生成偶极子天线的另一个臂。此时就创建出了偶极子的模型如下：
2）、设置端口激励 半波偶极子天线由中心位置馈电，在偶极子天线中心位置创建一个平行于YZ面的矩形面作为激励端口平面，并设置端口平面的激励方式为集总端口激励。该矩形面需要把偶极子天线的两个臂连接起来，因此顶点坐标为（0，-dip_radius，-gap/2），长度和宽度分别为2*dip_radius和gap。如下： 然后设置该矩形面的激励方式为集总端口激励。由之前的理论分析可得，半波偶极子天线的输入阻抗为73.2?，为了达到良好的阻抗匹配，将负载阻抗也设置为73.2 ?。随后进行端口积分线的设置。此处积分线为矩形下边缘中点到矩形上边缘中点。3）、设置辐射边界条件 要在仿真软件中计算分析天线的辐射场，必须先设置辐射边界条件。本次设计中采用辐射边界和天线的距离为1/4个工作波长。这里，我们先创建一个沿着Z轴放置的圆
实验五对称振子天线的设计与仿真
实验五对称振子天线的设计与仿真 、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 、实验设备 装有HFSS 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布，忽略振子损耗。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。 四、实验内容 利用HFSS软件设计一个近似理想导体平面的UHF 对称振子天线。 中心频率为，采用同轴线馈电，并考虑平衡馈电的巴伦结构。最后得到反射系数和二维辐射远场仿真结果。 五、实验步骤 . 建立新工程 了方便建立模型，在Tool>Options>HFSS Options 中讲Duplicate Boundaries with geometry 复选框选中。 2. 将求解类型设置为激励求解类型： （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 （1）在菜单栏中点击3D Modeler>Units 。 （2）在设置单位窗口中选择：in 。
RFID偶极子天线设计与仿真
泉州师范学院 毕业论文（设计） 题目 RFID偶极子天线设计与仿真 物理信息工程学院电子信息科学与技术专业 07 级1班学生姓名连劲松学号 070303044 指导教师余燕忠职称副教授 完成日期 2011年4月 教务处制
RFID偶极天线的设计和分析 物理信息工程学院电子信息科学与技术专业 070303044 连劲松 指导教师：余燕忠副教授 【摘要】：RFID偶极天线因其具有结构简单且效率高的优点，且可以设计成适用于全方向通讯的RFID 应用系统，已成为RFID标签天线应用最广泛的天线结构。本文基于Ansoft HFSS平台上，主要对RFID中常用的不同结构的偶极天线进行分析与设计，并且分析影响天线性能的因素，具有很强的实用性。 【关键词】：射频识别；偶极天线；RFID标签
目录 摘要 (1) 0.引言 (3) 1.RFID的发展状况 (3) 1.1发展历史 (3) 1.2国内外研究现状 (4) 2.RFID的理论基础 (4) 2.1RFID的工作原理 (4) 2.2RFID系统中的天线的作用 (5) 3.RFID系统中的天线类型 (5) 3.1线圈天线 (5) 3.2缝隙（微带贴片）天线 (7) 3.3偶极子天线 (7) 4. 本文任务要求 (8) 5.偶极子天线仿真设计与分析 (8) 5.1半波偶极子天线 (8) 5.2弯折偶极子天线 (11) 5.3折合偶极子天线 (15) 5.4变形偶极子天线 (17) 6.影响偶极子天线工作性能的因素 (19) 7.总结 (20) 7.1设计中出现的问题及处理 (20) 7.2设计感想 (20) 参考文献 (21) 致谢 (22)
半波偶极子实验报告
邢台学院 实验报告 课程名称电磁波与天线技术 实验项目 2 偶极子和单极子天线设计授课教师 专业班级 实验时间 学号 学生姓名 系部数学与信息技术学院2015～2016学年度第1学期
●实验学时：4 ●实验目的及要求： 1、掌握偶极子和单极子天线的几个基本参数； 2、使用HFSS设计半波偶极子天线。 3、使用HFSS设计单极子天线。 ●实验环境： 1、Windows操作系统 2、PC连接到Internet 实验容及步骤： 1、新建设计工程。 2、添加和定义设计变量。 3、设计建模。 4、求解设置。 5、设计检查和运行仿真计算。 6、HFSS天线问题的数据后处理。 ●实验结果及体会： 1、建立工程 菜单Project->Insert HFSS Design 2、设置求解模式 菜单HFSS->Solution Type->天线为Driven Modal 3、设置模型尺寸长度单位
菜单Modeler->Units->mm->OK 单位一般设置为毫米mm。 4、添加和定义设计变量。 5、设计建模 1）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2）通过沿着坐标轴复制，生成偶极子天线的另一个臂。 3)设置端口激励。 4)设置边界条件。
6、求解设置。 7、设计检查和运行仿真计算。 8、HFSS天线问题的数据后处理
1）S11扫频分析： 2）电压驻波比： 3）Smith圆图查看归一化输入阻抗： 4）输入阻抗： m1： m2：
5）方向图： 6）三维方向图： 体会：通过仿真软件对半波偶极子设计仿真，得到符合要求的半波偶极子天线。通过仿真得到了天线的回波损耗，电压驻波比，3D方向增益图等参数。从结果可以看出，当工作波长为100mm时，半波偶极子的谐振点在3Ghz
微带单极子
移动通信期末论文 题目：基于HFSS的微带单极子“美化”天线姓名：欧阳倩 学号：20131060189 序号： 33号 专业：通信工程 指导老师：申东娅 2016年6月30日
基于HFSS的微带单极子“美化”天线 摘要 单极子天线或称为直立天线是垂直于地面或导电平面架设的天线，已广泛应用于长、中、短波及超短波波段。半波偶极子天线和单极子天线是迄今为止应用较广泛的天线。这类天线所需成本极低，而且结构和加工都很简易，是目前为止众多学者的研究方向。本文首先介绍了微带单极子天线的基本原理及其结构，然后利用HFSS12.0仿真软件以矩形为基本图形对微带单极子天线进行了仿真与美化。通过观察S参数图，确定了天线大致的谐振点和带宽，研究天线的性能与激励端口尺寸之间的关系，还研究了天线接地面面积与天线性能之间的关系，并找出最佳参数，设计出符合要求，性能完好的超宽带“美化”天线。 关键词：天线微带单极子天线HFSS美化天线
第一章引言 单极子天线十几年发展迅速，随着其技术的改进，使得单极子天线在实际生活中应用越来越广。 目前，为了满足现在通讯设备，科研和天线的朝向几个方面发展，即，体积小，宽带和多波段操作，只能控制模式的需求。单极子天线因其辐射能力强、波长短、高度低、结构简单、易于使用、携带方便、牢固可靠，常被用于制作无线局域网的天线系统。单极子天线不算天线家族的鼻祖，事实上，它产生于水平天线之后。由于水平天线的长波和中波波段，波长较长，天线的架设高度受到限制，受地面的影响，天线的辐射能力弱，而且在此波段主要采取地面传播，造成水平极化波的衰减远大于垂直极化波。为了解决上面的问题人们在长波与中波波段主要适用垂直地面的直立天线，即单极子天线。 所谓“美化天线”，也可称为“伪装天线”，即在不增大传播损耗的情况下，通过各种手段对天线的外表进行伪装、修饰来达到美化的目的，既美化了城市的视觉环境，也减少了居民对无线电磁环境的恐惧和抵触，同时也延长了天线的使用寿限，保证通信的质量。 第二章 HFSS软件仿真 3.2 仿真部分 3.1 设计要求 在所给附录参考图样中，选择一个图样，或类似、或变形的图样，主要在10GHz 以下频段，设计一个微带单极子“美化”天线。微带厚度 1.6mm, 介电常数 4.4。 3.2原始模型 这个美化天线的初始方向是一个机器人，其身体构造大体分为4个矩形，将四个大矩形连接合并之后进行了简单的修饰加工，总体效果如下：
半波偶极子天线的HFSS
半波偶极子天线的ＨＦＳＳ仿真设计 Xxxxxxxxxxxxxxxxxxx 一、实验目的： 1.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； 2.熟悉HFSS软件分析和设计天线的基本方法及具体操作； 3.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； 4.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：
然后通过沿着坐标轴复制操作生成偶极子天线的另一个臂。此时就创建出了偶极子的模型如下：
2）、设置端口激励 半波偶极子天线由中心位置馈电，在偶极子天线中心位置创建一个平行于YZ面的矩形面作为激励端口平面，并设置端口平面的激励方式为集总端口激励。该矩形面需要把偶极子天线的两个臂连接起来，因此顶点坐标为（0，-dip_radius，-gap/2），长度和宽度分别为2*dip_radius和gap。如下： 然后设置该矩形面的激励方式为集总端口激励。由之前的理论分析可得，半波偶极子天线的输入阻抗为73.2?，为了达到良好的阻抗匹配，将负载阻抗也设置为73.2 ?。随后进行端口积分线的设置。此处积分线为矩形下边缘中点到矩形上边缘中点。 3）、设置辐射边界条件 要在仿真软件中计算分析天线的辐射场，必须先设置辐射边界条件。本次设计中采用辐射边界和天线的距离为1/4个工作波长。这里，我们先创建一个沿着Z轴放置的圆
文献综述 单极子天线设计
成绩： 西安建筑科技大学 毕业设计 (论文)文献综述 院（系）：信息与控制工程学院 专业班级：电子0901 毕业设计 ： 论文方向 综述题目：基于HFSS的单极子天线设计 学生姓名：戴伟策 学号： 090640133 指导教师：杨放 2012年 3月18日
基于HFSS的单极子天线设计 摘要：单极子天线用来发射和接收固定频率的信号，通常用于短波超短波频段。虽然在平时的测量中都使用宽带天线，但在场地衰减和天线系数的测量中都需要使用偶极子天线和单极子天线。随着近年计算机技术的发展，出现了很多仿真软件，这些工具使工程人员能对设计出来的天线进行仿真。本文介绍了HFSS软件，以及基于HFSS的单极子天线的仿真设计。 关键词：单极子天线；HFSS； 1、前言 天线（antenna)是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介（通常是自由空间）中传播的电磁波，或者进行相反的变换。最早的发射天线是H.R.赫兹在1887年为了验证J.C.麦克斯韦根据理论推导所作关于存在电磁波的预言而设计的。它是两个约为30厘米长、位于一直线上的金属杆 其远离的两端分别与两个约40厘米2的正方形金属板相连接 靠近的两端分别连接两个金属球并接到一个感应线圈的两端 利用金属球之间的火花放电来产生振荡。当时 赫兹用的接收天线是单圈金属方形环状天线 根据方环端点之间空隙出现火花来指示收到了信号。G.马可尼是第一个采用大型天线实现远洋通信的 所用的发射天线由30根下垂铜线组成 顶部用水平横线连在一起 横线挂在两个支持塔上。这是人类真正付之实用的第一副天线。自从这副天线产生以后 天线的发展大致分为四个历史时期. ①线天线时期:在无线电获得应用的最初时期 真空管振荡器尚未发明 人们认为波长越长 传播中衰减越小。因此 为了实现远距离通信 所利用的波长都在1000米以上。在这一波段中 显然水平天线是不合适的 因为大地中的镜像电流和天线电流方向相反 天线辐射很小。H.C.波克林顿在1897年建立了线天线的积分方程 证明了细线天线上的电流近似正弦分布。由于数学上的困难 他并未解出这一方程。后来E.海伦利用δ函数源来激励对称天线得到积分方程的解。同时 A.A.皮斯托尔哥尔斯提出了计算线天线阻抗的感应电动势法和二重性原理。R.W.P.金继海伦之后又对线天线作了大量理论研究和计算工作。将对称天线作为边值问题并用分离变量法来求解的有
对称振子天线的hfss仿真
对称振子天线的HFSS仿真 摘要：对称振子天线不仅是一种结构简单的天线，而且是一经典的，迄今为止使用最广泛的天线。每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称为半波对称振子，单个半波对称振子可简单地独立使用或用作抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成的天线阵。其上电流呈驻波分布，如果两线末端张开，辐射将逐渐增强。本文用hfss仿真了一个简单的对称振子天线，得出了反射系数曲线和远场增益图，熟悉了hfss仿真软件的使用，学习了对称振子天线的原理。 关键词：对称振子，hfss, 反射系数，远场增益 Abstract: Dipole antenna is not only an antenna of simple structure, but also is the most widely used antenna till now. The length of every arm is 1/2 wavelength and the whole length equal to a wavelength is defined dipole antenna. Single half-wave dipole antenna can be simply independently used or worked as feed of parabolic antenna, several half-wave dipole antennas can also constitute antenna array. The current on it distribute as a standing wave. If two ends of the lines open,the radiation will gradually increased. This article simulated a simple dipole antenna with hfss, reflection coefficient curve and far field gain graph are given, had a basic knowledge of hfss software, and the theory of dipole antenna is studied. Key words: Dipole, hfss, reflection coefficient, far field gain 0.引言 两部分长度相等而中心断开并接以馈电的导线，可用作发射和接收天线，这样构成的天线叫做对称天线。因为天线有时也称为振子，所以对称天线又叫对称振子，或偶极天线。总长度为半个波长的对称振子，叫做半波振子，也叫做半波偶极天线。对称振子天线属于平衡天线，而亏点同轴电缆属于不平衡传输线，若将天线与同轴电缆直接相连，则同轴线的外皮有高频电流流过，由于同轴线的屏蔽层外皮也参与了天线的辐射，这样会影响天线的辐射方向图，因此，在天线和馈电同轴之间加入平衡不平衡转换器，把同轴外皮的高频电流抑制掉，将其截断。
非均匀弯折线单极子天线的设计与制备
第３１卷第２期四川兵工学报２０１０年２月【信息与计算机】 非均匀弯折线单极子天线的设计与制备? 王晓川，吕文中，梁飞，雷文 （华中科技大学电子科学与技术系，武汉４３００７４） 摘要：通过时域有限差分法，研究了由矩形非均匀弯折线构成的单极子天线的谐振特性，分析了非均匀弯折线各弯折节线长、线宽和线间距对天线双频性能的影响．结果表明，弯折节的线长和线宽对天线的第１谐振频率和第２谐振频率有较强的调节作用．通过引入非均匀结构，适当改变各弯折节的线宽和线长可以有效的调节天线２个最低谐振频率的相对位置．文章最后制备出一种双频非均匀弯折线单极子天线，该天线频带能够有效覆盖ＩＥＥＥ８０２．１ｌｂ／ｇ（２．４～２．４８４ＧＨｚ），８０２．１ｌａ（５．１５～５．３５ＧＨｚ，５．７２５～５．８２５ＧＨｚ）２个频段，能够满足ＷＬＡＮ应用．该双频天线的设计方法还可以用在其他双频天线的设计中． 关键词：非均匀弯折线；单极子天线；共面波导；双频；无线局域网；时域有限差分法 中图分类号：ＴＮ８２文献标识码：Ａ文章编号：１００６一０７０７（２０１０）０２—０１０３一０５ 随着现代通信技术的发展，使得个人无线通信设备向着小型化、多功能化发展．天线作为其中最重要的组成部分也是占用体积较大的部分，如何将其小型化、多功能化始终是研究者追求的目标．天线小型化技术就是利用加载技术和分形技术等，减小天线所占用体积；多功能化主要是使单个天线具有多个工作频段，这就节省了为每个频段都配备各自的天线而所需的大量空间．实现天线多频工作的方法有很多，主要包括使用正交模式、加入寄生元和改善高次模式等手段．使用正交模式是利用在微带贴片中同时激发出的２个正交模式实现双频化工作；加入寄生元是通过加入多个寄生辐射单元来实现多频工作，这些辐射元可以工作在相同或者不同的模式；改善高次模式是在天线原有的高次模式基础上，通过引入一些电抗性的元件或者结构，使得高次模式的辐射特性达到要求…． 弯折线技术作为分形技术的一种简化，在实现天线小型化和改善带宽特性方面，已经成为现代天线设计的新热点呤Ｊ．为了改善弯折线天线的性能，研究者针对不同的应用和使用环境，提出了多种改进结构，主要有双弯折线天线‘¨６１，折叠式弯折线天线‘“，立体式弯折线天线‘卜引，渐变是弯折线天线ｍ】，行波弯折线天线…一２１和弯折线缝隙天线［１３］． 之前对于弯折线天线的研究主要集中在均匀弯折线结构上，如线宽，线长，弯折节的个数等参数对天线性能的影响【ｌ“１５】．本文中通过ＦＤＴＤ方法，对平面非均匀弯折线单极子天线的各弯折节的线宽和线长进行研究，讨论它们对天线双频性能的影响．最后设计出一种双频平面非均匀弯折线单极子天线，其频带覆盖ＩＥＥＥ８０２．１ｌｂ／ｇ（２．４—２．４８ＧＨｚ）和８０２．１ｌａ（５．１５—５．３５，５．７２５—５．８２５ＧＨｚ）２个频段，能够满足ＷＬＡＮ应用．同时，文章中提出的这种结构还可以应用在其它双频天线的设计中． 平面弯折线单极子天线，既具有单极子天线宽频带、结构简单、易于加工和安装以及全向辐射等突出优点¨“”】，又具有弯折线结构体积小的特点，并且ＰＣＢ工艺使得该天线适合大批量生产，成本较低，在移动通信和无线互联等领域中有望得到广泛的应用． １建模 由于５．１５—５．３５ＧＨｚ和５．７２５～５．８２５ＧＨｚ２个频段距离比较接近，而且单极子天线一般都具有较好的带宽特 ●收稿日期：２００９—１２—３１ 基金项目：教育部“新世纪优秀人才支持计划”资助项目（ＮＣＥＴ一０７一０３２９）；湖北省自然科学基金（２００８ＣＢＤ３１５）； 中国博士后科学基金（２００８０４４０９２５）． 作者简介：５Ｅ晓川（１９８２一），男，博士研究生，主要从事微带天线设计与仿真研究； 吕文中（１９６６一），男，教授，博士生导师，主要从事微波介质陶瓷材料及器件研究． 万方数据
最新对称振子天线远区场分析
对称振子天线远区场 分析
对称振子天线远区场分析 一、实验目的 了解振子天线远区辐射场结构及天线电参数 二、实验步骤 1、创建一个工程 创建一个工程，设置求解类型为Driven Modal，设置模型单位为in，设置材料为真空。 2、创建模型 创建对称振子模型,创建ring_1，在菜单栏中选择Draw\Cylinder，在坐标栏中输入圆柱中心点的坐标X:0,Y:0，Z:0,在坐标栏中输入圆柱半径， dX:0.31，dY:0，dZ：0，输入圆柱的高度5.0，将其名称改为ring_inner。创建另一个圆柱，在坐标栏中输入圆柱中心点的坐标X:0,Y:0，Z:0,在坐标栏中输入圆柱半径，dX:0.37，dY:0，dZ：0，输入圆柱的高度5.0，将其名称改为ring_1。将新建的两个圆柱进行相减，效果如下， 创建对称振子模型 创建ring_2，复制ring_1，将其半径改为0.435in。 创建Arm_1，新建一个Box，将其起始坐标设置为X:-0.1,Y:-0.31， Z:5.0，设置长方体三个方向的尺寸，dX:0.2，dY:-4.69，dZ：-0.065，并将其名称改为Arm_1，然后将创建好的模型组合到一起。 创建Center pin，在菜单栏中点击Draw\Cylinder，输入圆柱的中心坐标X:0,Y:0，Z:0，输入圆柱的半径dX:0.1，dY:0，dZ:0，并输入圆柱的高度dZ:5.1，并将名称修改为center_pin。
创建Arm_2，建一个Box，将其起始坐标设置为X:-0.1,Y:-0，Z:5.1，设置长方体三个方向的尺寸，dX:0.2，dY:-5.0，dZ：-0.065，并将其名称改为Arm_2。创建Grounding pin，在菜单栏中点击Draw\Cylinder，输入圆柱的中心坐标X:0,Y:1.0，Z:0，输入圆柱的半径dX:0.0625，dY:0，dZ:0，并输入圆柱的高度dZ:5.1，并将名称修改为pin，然后将创建好的模型组合起来。结果如下， 创建短路pin 创建辐射边界，设置默认材料为真空，创建Air，设置其起始位置为X:-5，Y:-10，Z:0，然后输入三个方向的尺寸，dX:10，dY:20，dZ:12，修改名称为Air。设置辐射边界，选择Air，在菜单栏中选择Radiation，将辐射边界命名为Rad1。结果如下， 创建辐射边界
单极子天线 论文 电子版
单极子天线 电波传播与天线冉强2012302700050 摘要：单极子天线用来发射和接收固定频率的信号，通常用于短波超短波频段。虽然在平时的测量中都使用宽带天线，但在场地衰减和天线系数的测量中都需要使用偶极子天线和单极子天线。随着近年计算机技术的发展，出现了很多仿真软件，这些工具使工程人员能对设计出来的天线进行仿真。本文介绍了FEKO软件，以及基于FEKO的单极子天线的仿真设计。 关键词：单极子天线；FEKO。 引言 1.1单极子天线简介 天线（antenna)是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介（通常是自由空间）中传播的电磁波，或者进行相反的变换。 单极子（Monopole）天线或称为直立天线是垂直于地面或导电平面架设的天线，已广泛应用于长、中、短波及超短波波段。其基本原理结构如图1.1 所示，其由长为h 的直立振子和无限大地板组成。地面的影响可用天线的镜像来代替，这样单极子天线就可等效为自由空间内臂长为 2h的对称振子。当然，这样的等效仅对地面上的半空间
等效，原因是地板以下没有辐射场。 图1.1单极子天线及其等效 在长波波段，大地接近理想导电体，电磁能量主要以地波形式在地面和电离层低层所限制的空间内传播；在中波波段，距离较近时也是以地波形式传播。夜间，在距天线一定距离的环形区域中，同时存在强度大体上相近的天波和地波，两者互相干扰从而产生严重的衰落现象。为了防止衰落，应设法降低高仰角( 超过55度) 的辐射。虽然短波以天波传播为主，但对于几十公里的近距离通信，仍主要采用地波传播的方式。 在地波传播中，水平极化波的衰减远大于垂直极化波。因此，使用垂直天线是有利的。对于接近地面的超短波移动通信，要求沿地面方向产生最大辐射。一般情况下，也要采用产生垂直极化场的单极子天线。在长、中波波段，单极子天线的主要问题是天线的高度往往受到限制。 例如工作于波长为1000米的电台，天线架设高度100 米，以波长衡