实验一 半波振子天线仿真设计(2)

图3 对称振子的方向系数与辐射电阻随一臂电长度变化的图形

其E面波瓣宽度为78°。如图3所示，半波振子的辐射电阻为Rr=73.1Ω,方向系数为D=1.64，比电基本振子的方向性稍强一点。 3.2.3 对称振子的输入阻抗 由于对称振子的实用性，因此必须知道它的输入阻抗，以便与传输线相连。计算天线输入阻抗时，其值对输入端的电流非常敏感，而对称振子的实际电流分布与理想正弦分布在输入端和波节处又有一定的差别，因此若仍然认为振子上的电流分布为正弦分布，对称振子输入阻抗的计算会有较大的误差。由对称振子平均阻抗的求法得到对称振子的平均特性阻抗为

1l2l

Z0A?Z0(z)dz?120(ln?1)式18 l0a由上式可知，振子越粗，Z0A就越小。Z0A就是与其对应的等效传输线的特性阻抗。

当振子足够粗时，振子上的电流分布除了在输入端及波节点处有区别之外，由于振子末端具有较大的端面电容，末端电流实际上不为零，使得振子的等效长度增加，相当于波长缩短。这种现象称为末端效应。显然,天线越粗，波长缩短现象愈严重。 3.3 HFSS软件基本使用方法。

（1）、 软件的启动，双击HFSS图标，或者从开始菜单打开程序中的HFSS软件。 （2）、 创建一个project，insert a design，然后建模。 （3）、 点频输入，中心频率3GHz，设置辐射边界。（满足天线远区公式kr>>1）

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图4 HFSS建模的半波振子天线

其中是中心馈电，激励选择为cab的上半平面，设置为waveport。

（4）、 运行程序Analysis，设置辐射球，从result中输出E面、H面、立体方向图，增益等结果。

图5 参考立体方向图

（5）、 根据软件设计的结果和理论分析结果比较。

四、实验内容：

1、 设计一个中心频率为3GHz的半波振子天线基本结构。

2、 使用HFSS软件建模，并选取合适的参数，并对其参数进行优化仿真。 3、 根据软件设计的结果和理论分析结果比较。

五、实验报告要求

1、 写清学号、姓名、班级及实验名称； 2、 写出半波振子天线参数的设计过程。

3、 简略写出在HFSS仿真中步骤及运行结果，附上输出图形。

4、 根据软件设计的结果和理论分析结果比较,并分析给出一定的结论。 5、 写出实验体会。

六、思考题

1、 天线的基本功能是什么？

2、 半波振子天线的工作原理是什么，它的方向系数是多少，为什么有波长缩短的现象？ 3、 辐射边界如何选取？

七、注意事项

八、实验元器件、仪器、仪表 1、 PC；

2、 HFSS仿真软件。

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