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实验二、喇叭天线的仿真设计

一、设计目标

设计一个喇叭天线，其中心工作频率为2.5GHz左右，回波损耗S11的10dB带宽大于

300MHz,

并给出天线的仿真模型和仿真结果（S11、输入阻抗、E和H面增益方向图和三维增益

方向图）。

二、设计步骤

1、添加和定义设计变量：

将天线的相应变量定义好，如图：

2、设计建模

（1）创建喇叭天线模型

在z=0的平面上创建一个中心位于坐标原点，长度和宽度分别用变量a和b表示的

矩形面，并将其命名为Horn,颜色设为浅蓝色，透明度设为0.4。顶点位置坐标为（-a/2，

-b/2，0）。

在z=plength的平面上创建一个中心位于z轴，长度和宽度用a1和b1表示的矩形

面，并将其命名为Aperture，颜色设为深蓝色，顶点位置坐标为（-a1/2，-b1/2，plength）。

通过Connect命令生成喇叭模型：按住Ctrl键，先后依次单击矩形面Horn和Aperture，

同时选中这两个矩形面。然后从主菜单栏中选中【Modeler】→【Surface】→【Connect】

命令，即可生成喇叭模型，该模型的名称为Horn，其透明度为0.4，材质为vacuum。（新

生成的模型的名称、材质、透明度等属性与第一个被选中物体的属性相同）

（2）创建WR430波导模型：

创建一个长方体模型用以表示波导。选择主菜单【Draw】→【BOX】命令,或者单

击工具栏的方形按钮，进入创建长方体的状态，然后移动鼠标光标在三维模型窗口中创

建一个任意大小的长方体，新建的长方体会添加到操作历史树的Solids节点下，其默认

的名称为BOX1。，该模型与喇叭的底部相接，其长、宽、高（ZSize）分别用a、b和-wlength

表示，并命名为WR430，颜色设为深绿色，设置透明度为0.4。顶点位置（-a/2，-b/2，

0）。

（3）创建同轴馈线：

同轴线馈电点放置于波导宽边中心线上，其与底侧短路板的距离为1/4个波长，同

轴线的外导体与波导的外侧壁相接触。外导体圆半径为0.06英寸，外导体长度为0.3

英寸；同轴线内导体半径为0.025英寸，内导体在波导内的长度波导窄边长度的一半，

即b/2。

创建外导体：创建底面平行于xz面的圆柱体，并命名为Outer，颜色设为浅粉色，

设透明度为0.4。设置底面圆心坐标为（0，b/2，-4*length），半径值为0.06，高度值0.3。

创建内导体：创建圆柱体，并命名为Inner，颜色设为红色，设材质为理想导体（pec）。

设置底面圆心坐标为（0，0，-4*length），半径值为0.025，高度值为0.3in+b/2。

（3）布尔操作

将Horn、WR430和Outer合并成一个完整的物体模型：同时选中Horn、WR430、

和Outer,选择主菜单【Modeler】→【Boolean】→【Unite】命令，合并生成一个完整的

物体模型。新生成的物体模型的命称自动命名为Horn。

执行相减操作，消除Horn和Inner两个模型的重叠部分：同时选中Horn和Inner

（先选Horn,在选Inner），选择主菜单【Modeler】→【Boolean】→【Subtract】命令，

弹出下图所示的相减操作对话框，进行相减操作的相关设置。在该对话框中选中Clone

toolobjectsbeforeoperation复选框，如下图所示。单击OK按钮，完成相减操作。

（4）把喇叭天线的外表面设置为理想导体边界条件：

在三维模型窗口中单击鼠标右键，选择菜单【SelectFaces】，选择主菜单【Edit】

→【Select】→【ByName】命令，打开SelectFace对话框，如左下图所示，选中

模型名称“Horn”，在对话框右侧的FaceID列表框中会列出该模型所有表面的名称；

分别选中除去喇叭的口径面、同轴线端口面和同轴线内表面这几个面的其它面，单

击OK按钮，在三维模型窗口中单