太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院微波天線與技術(shù)課程設(shè)計(jì)

1、太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院微波技術(shù)與天線 課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)名稱 全波振子加引向器 專業(yè)班級(jí) 信息13-1 班 學(xué) 號(hào) 2013101269 姓 名 陳 凱 指導(dǎo)教師 李 鴻 鷹 專業(yè)班級(jí)信息13-1學(xué)生姓名陳凱課程名稱微波技術(shù)與天線課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)名稱全波振子+引向器設(shè)計(jì)周數(shù)1.5周指導(dǎo)教師李鴻鷹設(shè)計(jì)任務(wù)主要設(shè)計(jì)參數(shù)1 熟悉HFSS仿真平臺(tái)的使用2 熟悉微帶天線的工作原理與設(shè)計(jì)方法3 在HFSS平臺(tái)上完成如下微帶天線的仿真設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求如下：頻率：300Mhz4 結(jié)合同組其他同學(xué)的設(shè)計(jì)結(jié)果完成對(duì)于該天線結(jié)構(gòu)參數(shù)與性能之間關(guān)系的探討5 在1.5周內(nèi)完成設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)要求6.8：分

2、組、任務(wù)分配、任務(wù)理解6.9：查閱參考資料，理論上熟悉所設(shè)計(jì)的器件的工作原理與特性，完成方案設(shè)計(jì)。6.216.23：熟悉仿真平臺(tái)的使用，完成在平臺(tái)上的建模，設(shè)置，結(jié)果提取與分析，以及驗(yàn)收。6.24：同組同學(xué)結(jié)果匯總及討論6. 25：設(shè)計(jì)說(shuō)明書的撰寫在設(shè)計(jì)過(guò)程中，作為設(shè)計(jì)小組成員，每位同學(xué)要具有團(tuán)隊(duì)意識(shí)和合作精神，并最終獨(dú)立完成自己的設(shè)計(jì)任務(wù)。主要參考資 料劉學(xué)觀，微波技術(shù)與天線，西安電子科技大學(xué)電出版社，2012顧繼慧，微波技術(shù)，科學(xué)出版社，2007李明洋，HFSS應(yīng)用設(shè)計(jì)詳解，人民郵電出版社，2010學(xué)生提交歸檔文件1.設(shè)計(jì)報(bào)告2.工程文件課程設(shè)計(jì)任務(wù)書注：課程設(shè)計(jì)完成后，學(xué)生提交的歸檔文件

3、應(yīng)按，封面任務(wù)書說(shuō)明書圖紙的順序進(jìn)行裝訂上交（大張圖紙不必裝訂）指導(dǎo)教師簽名： 日期：2016-6-10 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院 課程設(shè)計(jì)裝訂線專業(yè)班級(jí) 信息13-1 學(xué)號(hào) 2013101269 姓名 陳凱 成績(jī) 設(shè)計(jì)名稱：全波振子+引向器1、 設(shè)計(jì)要求：全波振子+1個(gè)引向器完成天線的設(shè)計(jì)。2、 天線基本理論： 天線是一種用來(lái)發(fā)射或接受電磁波的器件，它將傳輸線中的導(dǎo)行電磁波波，變換成自由空間中傳播的電磁波，或者進(jìn)行相反的變換。1.天線的功能及應(yīng)用：a) 天線的功能 在無(wú)線電通信、廣播、電視以及雷達(dá)、導(dǎo)航等系統(tǒng)中，均需利用無(wú)線電波來(lái)傳遞信息。而天線是這些系統(tǒng)中用以輻射或接收無(wú)線電波的部件。此外

4、，在用電磁波傳送能量方面，非信號(hào)的能量輻射也需要天線。天線是任何無(wú)線電系統(tǒng)或設(shè)備中不可缺少的基本組成部分。天線應(yīng)具有一定的方向性：定向輻射或接收無(wú)線電波。有效地利用天線的輻射功率或提高天線的信噪比，方向性是天線的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，根據(jù)任務(wù)的不同而不同。天線又是一個(gè)極化器件，在同一系統(tǒng)中收、發(fā)天線應(yīng)具有同一極化形式，若不一致，則會(huì)產(chǎn)生極化失配，將降低傳輸效率。 b) 天線的應(yīng)用天線廣泛應(yīng)用與通信領(lǐng)域，涉及飛機(jī)、航天器、船只或者陸上交通工具的移動(dòng)通信時(shí)需要使用天線；涉及移動(dòng)電話也離不開(kāi)天線；對(duì)于廣播電臺(tái)、電視臺(tái)、移動(dòng)基站，一個(gè)傳輸終端可以支持大量的接收用戶，而這些用戶可能是移動(dòng)過(guò)程中的，此時(shí)通常要

5、采用天線收發(fā)信息。遙感和探測(cè)等領(lǐng)域同樣離不開(kāi)天線，遙感系統(tǒng)既可以有源(如雷達(dá))也可以無(wú)源(如輻射計(jì))，并且各自接收來(lái)自物體的散射和固有輻射，接收信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后產(chǎn)生關(guān)于物體或環(huán)境的信息。天線設(shè)備在兩種典型的無(wú)線電系統(tǒng)中的地位，如圖所示。天線在無(wú)線電系統(tǒng)中的應(yīng)用2.天線的分類 按工作頻段劃分：超長(zhǎng)波、長(zhǎng)波、中波、短波、超短波和微波天線；按用途劃分：通信、廣播、電視、雷達(dá)、導(dǎo)航和測(cè)向天線等 ；按輻射方向劃分：全向天線、定向天線；按外形劃分：偶極子天線、T形、菱形、環(huán)形、螺旋、喇叭、反射面以及透鏡天線等等。按形狀劃分：線天線（導(dǎo)線或金屬棒構(gòu)成）、面天線（金屬面或介質(zhì)面構(gòu)成）。線天線主要用于長(zhǎng)波、短波和

6、超短波；面天線主要用于微波波段。3.電基本振子的輻射給出在球坐標(biāo)原點(diǎn)沿z軸放置的電基本振子在各向同性理想均勻無(wú)限大自由空間的表達(dá)式：注：a) 近區(qū)場(chǎng)當(dāng)kr<<1時(shí)稱為近區(qū)場(chǎng)，此時(shí)不難看出，上述表達(dá)式和穩(wěn)態(tài)場(chǎng)的公式完全相符，因此，近區(qū)場(chǎng)又稱為似穩(wěn)區(qū)。場(chǎng)隨距離的增大而迅速減少。電場(chǎng)滯后于磁場(chǎng)90度，因此復(fù)坡印延矢量是虛數(shù)(),每周平均輻射的功率為零。這種沒(méi)有能量向外輻射的場(chǎng)稱之為“感應(yīng)場(chǎng)”。b) 遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)當(dāng)kr>>1時(shí)稱為遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)，此時(shí)此時(shí)，有電場(chǎng)和磁場(chǎng)兩個(gè)分量在空間相互垂直且與r矢徑方向垂直，三者構(gòu)成右手螺旋系統(tǒng)。電場(chǎng)、磁場(chǎng)在時(shí)間上同相，其復(fù)坡印延矢量是實(shí)數(shù)，為有功功率且指向

7、r增加的方向上。二者比值為一實(shí)數(shù)，所以僅需討論二者之一。且電基本振子遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)是沿著徑向向外傳播的橫電磁波TEM。在方向上輻射為0，在方向輻射最強(qiáng)。方向圖：E面（包含振子軸）為一個(gè)8字形，H面（垂直振子軸）為一個(gè)圓。c) 輻射功率式中s為平均復(fù)坡印延矢量，且，將其代入上式得。此式為計(jì)算輻射功率的一般公式。將遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)模值代入上式有：d) 輻射電阻為了分析計(jì)算方便，引入輻射電阻概念，將天線向外輻射的功率等效為在電阻上的損耗，此電阻稱為輻射電阻。用輸入電流來(lái)歸算的稱為歸算于輸入電流的輻射電阻，用波腹電流來(lái)歸算的稱為歸算于波腹電流的輻射電阻。顯然電基本振子的輻射電阻為4.磁基本振子的輻射在進(jìn)行磁基本振子輻射

8、分析時(shí),可以采用對(duì)偶性原則。對(duì)稱形式麥克斯韋方程如下： 注：磁流密度，磁荷密度上式第二個(gè)方程右端兩項(xiàng)有負(fù)號(hào)，是因?yàn)殡娏鳟a(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向是按右手螺旋定則定出的，而磁流產(chǎn)生的電場(chǎng)方向與之相反，是按左手螺旋定則定出的。將上式中的電磁場(chǎng)分解為電荷與電流產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)Ee和He及磁荷和磁流產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)EM和HM即E=Ee+EM和H=He+HM。他們分別滿足下列麥克斯韋方程：和 比較上面兩個(gè)式子是完全對(duì)稱的，其對(duì)偶量如下：Ee與HM , He與-EM ,JA與JM , 。5.天線主要參數(shù)：天線的電特性通常用效率、輸入阻抗、方向性、極化、增益系數(shù)、工作頻帶寬度等參數(shù)。同一天線作為收、發(fā)時(shí)的電參數(shù)在數(shù)值上是相同的，

9、收、發(fā)天線具有互易性。1) 天線效率天線效率為天線輻射功率與天線輸入功率（輻射功率與天線內(nèi)所消耗的功率之和)之比。即 上式還可用天線輸入端的輻射電阻和損耗電阻表示，即 可見(jiàn)，要提高天線的效率，應(yīng)盡可能增大輻射電阻和降低損耗電阻。 2) 方向性系數(shù)為了定量表示天線輻射功率在空間的集中程度，我們采用方向性系數(shù)，并定義如下：在相等的輻射功率下，受試天線在其最大輻射方向上某點(diǎn)產(chǎn)生的功率密度與一理想的無(wú)方向性天線在同一點(diǎn)產(chǎn)生的功率密度的比值，定義為受試天線的方向性系數(shù)。表示為 為無(wú)方向性天線的輻射功率密度；為天線在最大輻射方向上的功率密度。 考慮到與的關(guān)系，又可以寫成：由定義可知，由于天線在各個(gè)方向輻射

10、強(qiáng)度不同，方向性系數(shù)也不同，一般所講的某天線的方向性系數(shù)，都是指最大輻射的方向性系數(shù)(除注明方向)，并且實(shí)際天線的方向性系數(shù)都是大于1的。3) 增益系數(shù)天線增益系數(shù)等于天線效率與其方向性系數(shù)的乘積，即。天線增益比天線方向性系數(shù)更全面地反映了天線的性質(zhì)。天線增益不僅考慮了方向性引起的場(chǎng)強(qiáng)變化,還考慮了天線效率對(duì)場(chǎng)強(qiáng)的影響。天線增益系數(shù)一般可用分貝()表示，即 在工程上，人們常把上述定義的增益稱為“絕對(duì)增益”，而把相對(duì)于某一特定的作為參考標(biāo)準(zhǔn)的天線增益稱為“相對(duì)增益”。4) 方向圖輻射方向圖簡(jiǎn)稱為方向圖，是方向函數(shù)f(,)的圖示。 方向圖形象、直觀、彌補(bǔ)了方向函數(shù)的抽象性。 復(fù)雜天線系統(tǒng)，其很難求

11、解出較為準(zhǔn)確的方向圖函數(shù)的解析表達(dá)式，此時(shí)必須借助測(cè)量得到的數(shù)據(jù)繪出方向圖，以了解天線的輻射特性。E面方向圖：由最大輻射方向(max,max)和該方向上遠(yuǎn)區(qū)電場(chǎng)E的方向所確定的E面，與立體方向圖相截，所得的平面方向圖。 H面方向圖：由最大輻射方向(max,max)和該方向上遠(yuǎn)區(qū)磁場(chǎng)H的方向所確定的H面，與立體方向圖相截，所得的平面方向圖。 5) 輸入阻抗為使天線能獲得最多的功率，應(yīng)使天線與饋線匹配，就需要知道天線的輸入阻抗。天線的輸入阻抗為輸入端電壓與輸入端電流之比。即 輸入阻抗一般包括輸入電阻和輸入電抗。輸入電阻對(duì)應(yīng)于天線輻射的功率和天線系統(tǒng)損耗的功率，即 為從輸入端計(jì)算的損耗電阻，輸入電抗

12、對(duì)應(yīng)于天線周圍感應(yīng)場(chǎng)的無(wú)功功率。6) 工作頻帶天線工作頻帶的含義與電路頻帶的含義相類似，它是指天線在工作時(shí)能符合某種技術(shù)要求的頻率范圍。對(duì)于只有一個(gè)頻率或幾個(gè)頻率相距很近的通信設(shè)備而言，天線的頻帶寬度無(wú)需考慮。但對(duì)于具有兩個(gè)以上頻率，而且頻差又較大的通信設(shè)備，就不能不考慮天線的頻帶寬度。3、 八木天線的分析與設(shè)計(jì)八木天線示意圖 八木天線（YaGi Antenna）也叫引向天線或波導(dǎo)天線，八木天線的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、饋電方便、重量輕、便于轉(zhuǎn)動(dòng)，并有一定的增益。缺點(diǎn)是頗帶窄，增益不夠高，因此常排成陣列使用。它在超短波和微波波段應(yīng)用廣泛。八木天線是由一個(gè)有源激勵(lì)振子（Driver Element）和若

13、干無(wú)源振子組成，所有振子都平行裝制在同一平面上，其中心通常用一鉛通（也可用非金屬木方）固定。 八木天線長(zhǎng)度是由反射器至最前的一個(gè)導(dǎo)向器的距離。通常收發(fā)機(jī)的天線輸出端，都只是接到八木天線的有源振子。反射器和導(dǎo)向器通常與收發(fā)機(jī)沒(méi)有任何電氣連接，但在有源振子作用下，兩者都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓和電流，其幅度各相位則與無(wú)源振子間的距離有關(guān)，也和無(wú)源振子的長(zhǎng)度有關(guān)。因?yàn)楫?dāng)振子間的距離不同時(shí)，電源走過(guò)的途徑距離也不同，就會(huì)形成不同的相位差。當(dāng)無(wú)源振子的長(zhǎng)度不同時(shí)，呈現(xiàn)的阻抗也不同。 1. 引向器間距的選擇 引向器間距的選擇有兩種方案：一種是引向器間距不相等，隨著引向器數(shù)量序號(hào)的增加，相鄰引向器的間距加大；另一種是

14、引向器間距相等。前一種方案調(diào)整麻煩，后一種方案調(diào)整簡(jiǎn)便，因此一般都采用等間距方案。引向器間距一般在波長(zhǎng)范圍內(nèi)選擇。間距較大時(shí)，方向圖主瓣較窄，輸入阻抗的頻率響應(yīng)較平穩(wěn)，但副瓣較大；間距選得小時(shí)，副瓣較低，抗干擾性能較好，但是增益和方向性差些。若考慮前者，間距可取波長(zhǎng)；若考慮后者，間距可取小于波長(zhǎng)。不管什么情況下，第一根引向器振子與有源振子之間的距離應(yīng)取得更小一些。2.引向器長(zhǎng)度的選擇引向器長(zhǎng)度的選擇有兩種方案。一種是各引向器等長(zhǎng)度，約取波長(zhǎng)。這種方案優(yōu)點(diǎn)是加工和調(diào)整較為容易，但是頻帶比較較窄。另一種是，各個(gè)引向器的長(zhǎng)度依次由長(zhǎng)到短漸變。若取第一根引向器的長(zhǎng)度為波長(zhǎng)，以后的引向器長(zhǎng)度則會(huì)以的縮短

15、系數(shù)逐次遞減。這種方案的優(yōu)點(diǎn)在于頻帶稍寬，但調(diào)試、加工麻煩，實(shí)用中一般采用前一種方法。3.無(wú)源振子半徑和有源振子結(jié)構(gòu)及尺寸的確定 無(wú)源振子的半徑是由八木天線的通頻帶的需求來(lái)確定，通常振子半徑選。 有源振子選擇單根半波振子或折合振子均可以，一般長(zhǎng)度取，該振子寬度越粗，長(zhǎng)度應(yīng)短一些。對(duì)有源振子的基本要求是能與饋線有良好的匹配，為此，有源振子應(yīng)設(shè)計(jì)為諧振長(zhǎng)度，并把它的輸入阻抗變換到等于或接近饋線特性阻抗的數(shù)值一般選取。八木定向天線一般是用同軸電纜饋電的。當(dāng)有源振子采用半波對(duì)稱振子時(shí)，由于受無(wú)源振子的影響，其輸入阻抗值較低，因此就需設(shè)法提高有源振子輸入電阻，常用的方法是改用折合振子。適當(dāng)選擇折合振子的

16、長(zhǎng)度，兩導(dǎo)體的直徑比及其間距，可以有效地提高有源振子的輸入電阻，并結(jié)合調(diào)整反射器及附近幾個(gè)引向振子的尺寸，可以獲得滿意的駐波比。其次，由于折合振子等效半徑加粗，對(duì)展寬阻抗頻帶寬也有利。當(dāng)然，有源振子也可采用附加匹配器的對(duì)稱振子形式。4. 增益和主瓣寬度估算 5. 參數(shù)計(jì)算：工作頻率為： 波長(zhǎng)：；，；振子直徑；4、 建模過(guò)程與仿真。用HFSS軟件仿真，步驟為：1. 建立新的工程，求解類型，模型單位，模型的默認(rèn)材料。運(yùn)行HFSS，點(diǎn)擊菜單欄中的Project>Insert HFSS Design，建立一個(gè)新的工程。（1）在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Solution Type。 （2）在彈出

17、的Solution Type窗口中 （3）選擇Driven Modal。（4）點(diǎn)擊OK按鈕。將創(chuàng)建模型中的單位設(shè)置為米。（1）在菜單欄中點(diǎn)擊3D Modeler>Units。 （2）設(shè)置模型單位： （3）在設(shè)置單位窗口中選擇：meter。 （4）點(diǎn)擊OK按鈕。2. 創(chuàng)建八木天線模型。 a） 創(chuàng)建ring，ring1。將ring、ring1、結(jié)合起來(lái)。 （1）創(chuàng)建ring。 在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Cylider,創(chuàng)建圓柱模型。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱中心點(diǎn)的坐標(biāo)： X：0； Y：0； Z：0.6按回車鍵結(jié)束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱半徑：d：0.01，dY：0， dZ:0按回車鍵結(jié)

18、束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱的長(zhǎng)度：dX：0，dY：0，dZ：1.8按回車鍵結(jié)束輸入。在特性（Property）窗口中選擇Attribute標(biāo)簽，將該圓柱的名字修改為ring；再選擇command標(biāo)簽，將Axis改為Y。（2） 創(chuàng)建ring1.在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Cylider,創(chuàng)建圓柱模型。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱中心點(diǎn)的坐標(biāo)： X：0； Y：0.65； Z：0.385按回車鍵結(jié)束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱半徑：d：0.026，dY：0，dZ:0按回車鍵結(jié)束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱的長(zhǎng)度：dX：0，dY：0，dZ：0.43按回車鍵結(jié)束輸入。在特性（Property）窗口中選擇

19、Attribute標(biāo)簽，將該圓柱的名字修改為ring；再選擇command標(biāo)簽，將Axis改為Y。（3） 將ring和ring1結(jié)合，工程樹下利用Ctrl選擇ring和ring1，然后菜單選擇modeler>boolean>unite.點(diǎn)擊OK。b）建立折合振子Arm。（a）建立上半部分的U型口。在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Torus，輸入圓環(huán)中心坐標(biāo)X：0.03，Y：0.35，Z:0.8024；按回車鍵結(jié)束。輸入圓環(huán)內(nèi)半徑坐標(biāo)：dX：0.0274，dY=0，dZ=0按回車鍵結(jié)束。輸入圓環(huán)直徑坐標(biāo)：dX=0.0052，dY=0,dZ=0,按回車鍵結(jié)束。在在特性（Property）

20、窗口中選擇Attribute標(biāo)簽，將該圓柱的名字修改為U1，再選擇command標(biāo)簽，將Axis改為Y，按確定鍵結(jié)束。（b）建立一個(gè)小方體，使上一步建立的圓環(huán)除去方體后，形成U型管。在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Box，輸入方體的坐標(biāo)X：-0.01，Y：0.3，Z：0.8024按回車鍵結(jié)束；輸入方體的長(zhǎng)寬高坐標(biāo)dX：0.1， dY：0.1，dZ： -0.05按回車鍵結(jié)束；在特性（Property）窗口中選擇Attribute標(biāo)簽，將該圓柱的名字修改為hole1，按確認(rèn)鍵結(jié)束。 （c）在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select>By Name,在彈出的窗口中利用Ctrl鍵選擇U1，hole

21、1。在菜單欄中點(diǎn)擊3D Modeler>Boolean>Subtract,在Subtract窗口中作如下設(shè)置：Blank Parts :U1，Tool Parts ： hole1，Clone tool objects before subtract 復(fù)選框不選。點(diǎn)擊OK結(jié)束設(shè)置。 （d）同理，創(chuàng)建下半部分的U型口。在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Torus，輸入圓環(huán)中心坐標(biāo) X：0.025，Y：0.3，Z：0.3926；按回車鍵結(jié)束。輸入圓環(huán)內(nèi)半徑坐標(biāo)：dX：0.0224，dY：0， dZ：0，按回車鍵結(jié)束。輸入圓環(huán)直徑坐標(biāo)：dX=0.0052，dY=0, dZ=0,按回車鍵結(jié)束。在

22、在特性（Property）窗口中選擇Attribute標(biāo)簽，將該圓柱的名字修改為U2，再選擇command標(biāo)簽，將Axis改為Y，按確定鍵結(jié)束。 （e）建立一個(gè)小方體，使上一步建立的圓環(huán)除去方體后，形成U型管。在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Box，輸入方體的坐標(biāo)X：-0.01，Y：0.3，Z：0.3926按回車鍵結(jié)束；輸入方體的長(zhǎng)寬坐標(biāo)dX：0.1，dY：0.1，dZ：0.05按回車鍵結(jié)束；在特性（Property）窗口中選擇Attribute標(biāo)簽，將該圓柱的名字修改為hole2，按確認(rèn)鍵結(jié)束。 （f）在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select>By Name,在彈出的窗口中利用Ctrl

23、鍵選擇U2，hole2。在菜單欄中點(diǎn)擊3D Modeler>Boolean>Subtract,在Subtract窗口中作如下設(shè)置：Blank Parts ：U2,Tool Parts：hole2， Clone tool objects before subtract 復(fù)選框不選。點(diǎn)擊OK結(jié)束設(shè)置。 （g）在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Cylider，創(chuàng)建圓柱模型。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱中心點(diǎn)的坐標(biāo)：X：0，Y：0.35， Z：0.8024按回車鍵結(jié)束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱半徑：dX：0.0026，dY：0, dZ:0按回車鍵結(jié)束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱的長(zhǎng)度：dX：0，

24、dY：0， dZ: -0.4098按回車鍵結(jié)束輸入。在特性（Property）窗口中選擇Attribute標(biāo)簽，將該圓柱的名字修改為Arm；將U1，U2，Arm結(jié)合起來(lái)。在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select>By Name，在彈出的窗口中利用Ctrl 鍵選擇U1，U2，Arm。注意：如果窗口中無(wú)U1，U2時(shí)，選擇和U1，U2相結(jié)合的hole1,hole2。 在菜單欄中點(diǎn)擊3D Modeler>Boolean>Unite。點(diǎn)擊OK按鈕結(jié)束設(shè)置。（9）建立Arm_1, 在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Cylider,創(chuàng)建圓柱模型。在坐標(biāo)輸. 入欄中輸入圓中心點(diǎn)的坐標(biāo)： X：0

25、.06，Y：0.35，Z：0.8024按回車鍵結(jié)束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱半徑：dX：0.0026，dY：0，dZ：0按回車鍵結(jié)束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱的長(zhǎng)度：dX：0，dY：0，dZ: -0.1524按回車鍵結(jié)束輸入。在特性（Property）窗口中選擇Attribute標(biāo)簽將該圓柱的名字修改為Arm_1。按照上面步驟，把Arm_1和U型管連接起來(lái)。 c）建立同軸線饋線。 （a）在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Cylider,創(chuàng)建圓柱模型。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱中心點(diǎn)的坐標(biāo)：X：0.0574，Y：0.35，Z：0.6按回車鍵結(jié)束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱半徑：dX:0.0526，d

26、Y：0，dZ:0按回車鍵結(jié)束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱的長(zhǎng)度：dX：0，dY：0，dZ: 0.3426按回車鍵結(jié)束輸入。在特性（Property）窗口中選擇Attribute標(biāo)簽，將該圓柱的名字修改為ringout。再選擇command標(biāo)簽，將Axis改為X，按確定鍵結(jié)束。 （b）在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Cylider,創(chuàng)建圓柱模型。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱中心點(diǎn)的坐標(biāo)：X：0.0574，Y：0.35，Z：0.6按回車鍵結(jié)束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱半徑：dX：0.05，dY：0，dZ：0按回車鍵結(jié)束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱的長(zhǎng)度：dX：0，dY：0，dZ: 0.3426按回車鍵結(jié)

27、束輸入。在特性（Property）窗口中選擇Attribute標(biāo)簽，將該圓柱的名字修改為ringin。再選擇command標(biāo)簽，將Axis改為X，按確定鍵結(jié)束。 （c）在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select>By Name,在彈出的窗口中利用Ctrl鍵選擇ringout，ringin。在菜單欄中點(diǎn)擊3D Modeler>Boolean>Subtract,在Subtract窗口中作如下設(shè)置：Blank Parts：ringout，Tool Parts ：ringin，Clone tool objects before subtract 復(fù)選框不選。點(diǎn)擊結(jié)束設(shè)置。 （d）創(chuàng)建

28、內(nèi)導(dǎo)體ringcenter。在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Cylider,創(chuàng)建圓柱模型。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱中心點(diǎn)的坐標(biāo)：X：0.045，Y：0.35 ，Z：0.6按回車鍵結(jié)束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱半徑：dX：0.003，dY：0，dZ：0按回車鍵結(jié)束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱的長(zhǎng)度：dX：0，dY：0，dZ：0.355按回車鍵結(jié)束輸入。在特性（Property）窗口中選擇Attribute標(biāo)簽，將該圓柱的名字修改為ringcenter，再選擇command標(biāo)簽，將Axis改為X，按確定鍵結(jié)束。d）建立附加平衡段平衡器。 建立與同軸線內(nèi)導(dǎo)體相連的Arm_2，在菜單欄中點(diǎn)擊Draw&g

29、t;Cylider,創(chuàng)建圓柱模型。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱中心點(diǎn)的坐標(biāo)： X：0.05，Y：0.35，Z：0.6按回車鍵結(jié)束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱半徑：dX:0.0026，dY:0，dZ:0按回車鍵結(jié)束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱的長(zhǎng)度：dx：0，dY：0，dZ：-0.1按回車鍵結(jié)束輸入.在特性（Property）窗口中選擇Attribute標(biāo)簽，將該圓柱的名字修改為Arm_2。建立附加平衡段平衡器Balun。在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Cylider,創(chuàng)建圓柱模型。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱中心點(diǎn)的坐標(biāo)： X：0.0574，Y：0.35，Z：0.5按回車鍵結(jié)束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱半

30、徑：dX：0.04，dY：0，dZ：0按回車鍵結(jié)束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱的長(zhǎng)度：dX：0，dY：0，dZ：0.25按回車鍵結(jié)束輸入。在特性（Property）窗口中選擇Attribute標(biāo)簽，將該圓柱的名字修改為Balun，再選擇command標(biāo)簽，將Axis改為X，按確定鍵結(jié)束。 建立Balun與Arm_2相連的L1，在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Cylider,創(chuàng)建圓柱模型。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱中心點(diǎn)的坐標(biāo)：X：0.045，Y：0.35，Z：0.5按回車鍵結(jié)束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱半徑：dX:0.03，dY：0，dZ:0按回車鍵結(jié)束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱的長(zhǎng)度：dX：0

31、，dY：0，dZ：0.1按回車鍵結(jié)束輸入。在特性（Property）窗口中選擇Attribute標(biāo)簽，將該圓柱的名字修改為L(zhǎng)1，再選擇command標(biāo)簽，將Axis改X，按確定鍵結(jié)束。 建立Balun與同軸線外導(dǎo)體相連的L2，在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Cylider,創(chuàng)建圓柱模型。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱中心點(diǎn)的坐標(biāo)： X：0.3，Y：0.35，Z：0.5按回車鍵結(jié)束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱半徑：dX：0.0074，dY：0，dZ:0按回車鍵結(jié)束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱的長(zhǎng)度：dX：0， dY：0， dZ：0.05按回車鍵結(jié)束輸入。在特性（Property）窗口中選擇Attribut

32、e標(biāo)簽，將該圓柱的名字修改為L(zhǎng)1，按確定鍵結(jié)束。 建立與下半部分U型管連接的Arm_22, 在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Cylider,創(chuàng)建圓柱模型。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱中心點(diǎn)的坐標(biāo)：X：0.05，Y：0.35，Z：0.48按回車鍵結(jié)束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱半徑：dX：0.0026， dY：0，dZ:0按回車鍵結(jié)束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱的長(zhǎng)度：dX：0，dY：0，dZ：-0.0874按回車鍵結(jié)束輸入。在特性（Property）窗口中選擇Attribute標(biāo)簽，將該圓柱的名字修改為Arm_22，按確定鍵結(jié)束。 建立Balun與Arm_22相連的L3，在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>

33、Cylider,創(chuàng)建圓柱模型。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱中心點(diǎn)的坐標(biāo)：X：0.04，Y：0.35，Z：0.48按回車鍵結(jié)束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱半徑：dX:0.003，dY:0，dZ:0按回車鍵結(jié)束輸入。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓柱的長(zhǎng)度：dX：0，dY：0， dZ：0.1按回車鍵結(jié)束輸入。在特性（Property）窗口中選擇Attribute標(biāo)簽，將該圓柱的名字修改為L(zhǎng)3，再選擇command標(biāo)簽，將Axis改為X，按確定鍵結(jié)束。 （12）按Ctrl+A全選模型，在菜單欄中點(diǎn)擊3D Modeler>Boolean>Unite。點(diǎn)擊OK按鈕結(jié)束設(shè)置。e）創(chuàng)建輻射邊界和波端口。 （1）

34、在工程樹下選中Vacuum,右鍵選擇Propeties，在彈出的對(duì)話框中copper（銅）材料，點(diǎn)擊OK按鈕（確定）確認(rèn)。（2）創(chuàng)建Air。在在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Box，輸入方體的坐標(biāo)X：-0.1，Y：0，Z：0按回車鍵結(jié)束；輸入方體的長(zhǎng)寬高坐標(biāo)dX：0.5，dY：2.3，dZ：1.2 按回車鍵結(jié)束；在特（Property）窗口中選擇Attribute標(biāo)簽，將該圓柱的名字修改為Air，按確定鍵結(jié)束。在3D模型窗口以合適大小顯示（可以用Ctrl+D操作）。 （3）設(shè)置輻射邊界。在菜單欄中點(diǎn)擊Eidt>Select>By Name。在對(duì)話框中選擇Air，點(diǎn)擊OK按鈕。在菜單欄

35、點(diǎn)擊HFSS>Boundaries>Radiation。在輻射邊界窗口中，將輻射邊界命名為Rad1,點(diǎn)擊OK按鈕結(jié)束。 （4） 同軸線采用波端口激勵(lì)，首先要?jiǎng)?chuàng)建波端口面，并將其設(shè)置為波端口。（5） 創(chuàng)建端口圓面模型，在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Circle。在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓心點(diǎn)坐標(biāo)：X：0.4，Y：0.35，Z：0.6按回車鍵結(jié)束；在坐標(biāo)輸入欄中輸入圓半徑：dX：0.05，dY：0，dZ：0；按回車鍵結(jié)束。在特性窗口（Property）窗口中選擇Attribute標(biāo)簽，將名字改為p1再選擇command標(biāo)簽，將Axis改為X，按OK建完成創(chuàng)建。（6） 設(shè)置波端口。在菜單欄中點(diǎn)

36、擊Edit>Select>By Name，選中p1，在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Exciations>Assign>Wave Port。在Wave Port窗口中General 標(biāo)簽中，將該端口命名為wave。在Modes 標(biāo)簽中設(shè)置積分線，在Integration Line 中點(diǎn)擊None,選擇New Line,在坐標(biāo)欄中輸入：X：0.4，Y：0.4，：0.6；dX：0，dY：-0.047，dZ：0。點(diǎn)擊Next直至結(jié)束。f）輻射場(chǎng)角度和求解設(shè)置。 （1）在菜單欄點(diǎn)擊HFSS>Radiation>Insert Far Field Setup>Inf

37、inite Sphere.在輻射遠(yuǎn)場(chǎng)對(duì)話窗中做一下設(shè)置：Name:ff_2d；Phi： (Start:0，Stop：180，Step Size：10)：Theta：（Start:0，Stop：360，Step Size：10）。點(diǎn)擊OK按鈕。 （2）設(shè)置求解頻率。在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Analysis Setup>Add Solution Setup。在求解設(shè)置窗口中做一下設(shè)置：Solution Frequency ：0.3GHz；Maximum Number of Passes:10；Maximun Delta S per Pass：0.02；點(diǎn)擊OK按鈕。 （3）設(shè)置掃頻，在

38、菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Analysis Setup>Add Sweep。選擇Setup1，點(diǎn)擊按鈕。在掃頻窗口中做一下設(shè)置：Sweep Type: Fast；Frequency Setup Type：Linear Count；start：0.1GHz，Stop：1GHz；Count：401。將Save Field復(fù)選框選中，點(diǎn)擊OK按鈕確認(rèn)，這一步操作是為了將掃頻中每一頻點(diǎn)的場(chǎng)都保存下來(lái)。 g）確認(rèn)設(shè)計(jì)。 方法一：由主菜單選HFSS/Validation Check對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行確認(rèn)，如圖5。 方法二：在菜單欄直接點(diǎn)即可。如圖5所示均打勾即可，點(diǎn)Close結(jié)束。 h）保存工程并求解該工程。 在菜單欄中點(diǎn)擊File>Save As,在彈出的窗口中將工程命名為hfss_bamu,并選擇保存路徑。i）繪制該問(wèn)題的反射系數(shù)