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实验五对称振子天线的设计与仿真

一、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

二、实验设备

装有HFSS13.0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。

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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0.55GHz，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

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.建立新工程

了方便建立模型，在ToolOptionsHFSSOptions中讲DuplicateBoundarieswithgeometry

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HFSSSolutionType。

（2）在弹出的SolutionType窗口中

(a)选择DrivenModal。

(b)点击OK按钮。

3.设置模型单位

（1）在菜单栏中点击3DModelerUnits。

（2）在设置单位窗口中选择：in。

4.设置模型的默认材料

在工具栏中设置模型的默认材料为copper。

5.创建对称振子模型

（1）创建ring_1。

创建圆柱ring_inner：中心在坐标原点，半径为0.31in，高为5in；创建圆柱ring_1:中

心在坐标原点，半径为0.37in,高为5in；用ring_1将ring_inner减去，使之成为一个圆环柱

体。

（2）创建ring_2。

(a)Ctrl＋A选中ring_1。

(b)在菜单栏中点击EditCopy。

(c)在菜单栏中点击EditPaste。

(d)在3D模型的操作历史树中将ring_2的CreateCylinder半径改为0.5in；ring-inner1

的CreateCylinder半径改为0.435in，。

（3）创建Arm_1。

长方体的起始点位置坐标:X：-0.1，Y：-0.31，Z：5.0；长方体的X、Y、Z三个方向尺

寸：dX：0.2，dY：-4.69，dZ：-0.065

（4）将已建立的