1半波偶极子

附录:

3D模型

0.00 —

■1O.DO

—

-5O.DO —

-SOOO

750

AY 尸曲 1 nrsauesigni

回波损耗（S11）

15D —

Curve

hla

l*imc X¥

nd300 1.010

F『eq[G

冏

电压驻波比（VSWR ）

130 50

50 200

40

15030

170

020 0G 2

00

180 0

-20

50

■

90

110

120^

16%^0

90 80

Loo

o

uo

Curve info —

5(1,1)

Setup 1 ; Swe&p

Name Freq Ang Mag RX

ml 3 006052 7423

_G -------

0D1D6 1.0123 +0 0171i]

Smith圆图

输入阻抗

Nam亡

Curve Info

---- dB(GainTotal) Setupl : LastAdaptive FreqPSHM Phi=T>deg・

-180

增益方向图

Theta

90 0000

Ang

90 0000

Mag

2.4102

43Sle+000

4562e+000

34?6e+000

2309C+000

3130e+001

7022e+001

0913e：+001

4804C+001

8696e+001

2587e+001

647Se+001

03?0e+0Sl

4261e+001

8152e+001

2044e+001

5935e+001

9E27e+001

三维增益方向图

半波偶极子天线

一、实验目的

1.熟练使用HFSS软件。

2.掌握半波偶极子天线的原理。

二、实验原理

此次设计为一个中心频率为3GHz的半波偶极子天线，天线沿z轴放置，天线材质使用理想导体，总长度为0.48入，半径为入/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入/4.模型图如下：

1.电流分布

对于从中心馈电的偶极子天线，其两端为开路，故电流为零。假设将偶极子天线沿z轴放置，其中心位于坐标原点，则长度为I的偶极子天线的电流分布可以表示为：

/（左）=/o sini（； - - I W £ W 2

I o是波腹电流；k是波数，且k=2 n/入；I是偶极子天线一个臂的长度。对于半波偶极

子天线而言，长度1=入/4。将参数代入上式可得半波偶极子天线的电流分布为：

/（z） = /泸in（彳一归）=/O cos（kz）

下图为分析模型图：

申）讹）

0 日山

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。经计算得半波偶极子天线的辐射场为：

加上方向特性，半波偶极天线的远区辐射电场为：

E = j 翌％卞/（&冲）略

區-百pfi （ P L . ： n g |U| 壬*

）

式中： 称为半波偶极子天线的方向性函数。

根据远区场的性质，可以求得半波偶极子天线的磁场为：

I 一 . h

（:os

H — —f x 再=j ----

可。

Z-rrr s ）n^

根据方向性函数可以绘出半波偶极子天线的归一化场强方向图，在

H 平面（B =90°）

极坐标方向图是一个圆。在 E 平面（"为常数）中，辐射场强会随着角度 0的变化而变化, 0 =±

90°方向上场强最大， 0 =0°和0 =180°方向上场强为零。 3. 方向性系数

从半波偶极子天线的方向性函数可以计算出半波偶极子天线的功

率方向性系数为：

=1.64

以分贝表示为：■ ■' -

4 •辐射电阻

天线的平均功率密度可以用平均坡印廷矢量表示:

#三|證 日5 — | ---------- —£ --- 厂sin 砒伏I p 巴36,

6/Q

J

Jo Jo 17广

门

三、实验步骤

1、 新建设计工程

a. 运行HFSS 并新建工程

b. 设置求解类型

c. 设置模型长度单位 2、 添加和定义设计变量

I ）=

siii

半波偶极子天线的辐射功率则为:

R 表示辐射电阻，计算可得辐射电阻为:

R=73.2 Q 。

3、设计建模

a.创建偶极子天线模型

b.设置端口激励

c.设置辐射边界条件

4、求解设置

分析的半波偶极子天线的中心频率在3GHZ1近，因此，求解频率设置为3GH; 同时添加

2.5GHz~

3.5GHz的扫频设置，扫频类型选择快速扫频（Fast），分析天线在2.5GHz~3.

5GHz频段内的回波损耗和电压驻波比。

a.求解频率和网格剖分设置

设置求解频率为3GHz，自适应网格剖分的最大迭代次数为20,收敛误差为0. 02。

b.扫频设置

扫频类型选择快速扫频，扫频频率范围为2.5GHz ~3.5GHz，频率步进为0.

001GHz。

5、设计检查和仿真运算

6、HFSS天线问题的数据后处理

a.回波损耗（S11）

b.电压驻波比VSWR

c.Smith 圆图

d.输入阻抗