太原理工大学现代科技学院
微波技术与天线 课程设计
设计名称 全波振子加引向器 专业班级 信息13-1 班 学 号 2013101269 姓 名 陈 凯 指导教师 李 鸿 鹰
课程设计任务书
注：课程设计完成后，学生提交的归档文件应按，封面—任务书—说明书—图纸
的顺序进行装订上交（大张图纸不必装订） 专业班级 设计名称 设计 任务 主要 设计 参数 信息13-1 全波振子+引向器 学生姓名 陈凯 课程名称 指导教师 微波技术与天线 课程设计 李鸿鹰 设计周数 1.5周 1 熟悉HFSS仿真平台的使用 2 熟悉微带天线的工作原理与设计方法 3 在HFSS平台上完成如下微带天线的仿真设计 设计要求如下： 频率：300Mhz 4 结合同组其他同学的设计结果完成对于该天线结构参数与性能之间关系的探讨 5 在1.5周内完成设计任务 设计内容 设计要求 6.8：分组、任务分配、任务理解 6.9：查阅参考资料，理论上熟悉所设计的器件的工作原理与特性，完成方案设计。 6.21~6.23：熟悉仿真平台的使用，完成在平台上的建模，设置，结果提取与分析，以及验收。 6.24：同组同学结果汇总及讨论 6. 25：设计说明书的撰写 在设计过程中，作为设计小组成员，每位同学要具有团队意识和合作精神，并最终独立完成自己的设计任务。 刘学观，微波技术与天线，西安电子科技大学电出版社，2012 顾继慧，微波技术，科学出版社，2007 李明洋，HFSS应用设计详解，人民邮电出版社，2010 1.设计报告 2.工程文件 主要参考 资 料 学生提交 归档文件 指导教师签名： 日期：2016-6-10
太原理工大学现代科技学院 课程设计
……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………专业班级 信息13-1 学号 2013101269 姓名 陈 凯 成绩
设计名称：全波振子+引向器
一、设计要求：全波振子+1个引向器完成天线的设计。
二、天线基本理论：
天线是一种用来发射或接受电磁波的器件，它将传输线中的导行电磁波波，变换成自由空间中传播的电磁波，或者进行相反的变换。 1.天线的功能及应用： a) 天线的功能
在无线电通信、广播、电视以及雷达、导航等系统中，均需利用无线电波来传递信息。而天线是这些系统中用以辐射或接收无线电波的部件。此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。天线是任何无线电系统或设备中不可缺少的基本组成部分。 天线应具有一定的方向性：定向辐射或接收无线电波。有效地利用天线的辐射功率或提高天线的信噪比，方向性是天线的一个重要技术指标，根据任务的不同而不同。 天线又是一个极化器件，在同一系统中收、发天线应具有同一极化形式，若不一致，则会产生极化失配，将降低传输效率。 b) 天线的应用
天线广泛应用与通信领域，涉及飞机、航天器、船只或者陆上交通工具的移动通信时需要使用天线；涉及移动电话也离不开天线；对于广播电台、电视台、移动基站，一个传输终端可以支持大量的接收用户，而这些用户可能是移动过程中的，此时通常要采用天线收发信息。 遥感和探测等领域同样离不开天线，遥感系统既可以有源(如雷达)也可以无源(如辐射计)，并且各自接收来自物体的散射和固有辐射，接收信号经过处理后产生关于物体或环境的信息。天线设备在两种典型的无线电系统中的地位，如图所示。
天线在无线电系统中的应用
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2.天线的分类
按工作频段划分：超长波、长波、中波、短波、超短波和微波天线；
按用途划分：通信、广播、电视、雷达、导航和测向天线等 ； 按辐射方向划分：全向天线、定向天线；
按外形划分：偶极子天线、T形、菱形、环形、螺旋、喇叭、反射面以及透镜天线等等。 按形状划分：线天线（导线或金属棒构成）、面天线（金属面或介质面构成）。线天线主要用于长波、短波和超短波；面天线主要用于微波波段。 3.电基本振子的辐射
给出在球坐标原点沿z轴放置的电基本振子在各向同性理想均匀无限大自由空间的表达式：
Er?IAl2k??jcos???3?2?e?jkr4???0r??r?jIAl1kjk2??jkrE??sin???3?2??e4???0rr?r?Iljk??1H??Asin??2??e?jkr4?r??rHr?H??E??010?9???0?36?注：相移常数k?2?/?0；k2??2?0?0
波阻抗?0?E??120?（远区场）H?a) 近区场
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为了分析计算方便，引入辐射电阻概念，将天线向外辐射的功率等效为在电阻上的损耗，此电阻称为辐射电阻R?。用输入电流来归算的称为归算于输入电流的辐射电阻R?0，用波腹电流来归算的称为归算于波腹电流的辐射电阻
R?。显然电基本振子的辐射电阻为
R??2P?2IA??l??80??
???24.磁基本振子的辐射 在进行磁基本振子辐射分析时,可以采用对偶性原则。 对称形式麦克斯韦方程如下：
?E???H???JA??t????E????H?JM 注：JM磁流密度，?M磁荷密度 ??t???D????B???M上式第二个方程右端两项有负号，是因为电流产生的磁场的方向是按右手螺旋定则定出的，而磁流产生的电场方向与之相反，是按左手螺旋定则定出的。
将上式中的电磁场分解为电荷与电流产生的场强Ee和He及磁荷和磁流产生的场强EM和
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