本帖最后由 矿石 于 2012-4-12 16:48 编辑
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、偶极子天线仿真:
(1)基本参数:圆柱半径a=0.3cm ,长度L=10cm;激励元为电压激励源(voltage),频率初始值为f1=c/λ=c/(4*L)=(3E+08)/(0.1*4)=0.75GHz
天线外围用长方体空气罩填充,空气罩的边界设置为辐射边界。空气罩的大小符合近远场区临界条件。
(2)建模图:
(3)仿真收敛性图:
偶极子天线仿真收敛性
(4)三维波瓣图:L=λ/4时,λ=4L=0.4m f1=c/λ=0.75GHz
(5)偶极子天线的电场分布图
2、偶极子阵列的仿真:
(1)基本参数:取辐射极长度为λ/4的偶极子天线为辐射单元,单元总数为2,两单元的间距为λ,相位差为0度。激励源为lumped port。
(2)仿真建模图:
间距为波长的偶极子阵(无相位差)
(3)静态场分布:
(4)方向图:
3、八木天线的仿真
(1)模型:
八木天线模型
(2)天线内部的电场分布图:
(3)方向图:
此例是一个阵子天线(俗称八木天线)。它包含六个阵子,其中一个反射阵子、四个引导阵子和一个激励阵子。
单一磁场分布图
工作频率为30GHz,频带27-33GHz。CST微波工作室时域计算:3分钟(Pentium II PC with 400 MHz)
三维远区方向图
二维远区方向图
4、对数周期天线的仿真
(1)基本参数:最短的一根辐射极子长 5 cm ;k= 1.15 相邻最近的两个偶极子间距为 3 cm ,激励元的频率先后设置为 0.882 GHz与1.765GHz。
(2)建模图:
(3)电场分布仿真图:f=0.882GHz
5、缝隙天线的仿真
(1)基本参数:导体片的长度为3.8cm ,宽度为4.8cm ,材料设置为铜;缝隙的长度为2cm ,宽度为0.2cm ,用50 Ohm 的lumped port 代替同轴馈电。馈电点的初值设置在偏离中心dis= 0.4cm处。
(2)建模图:
(3)表面电流分布图:
6、帖片天线的仿真
a 蝶形帖片天线的仿真
(1) 电场分布:
(2) 三维方向图:
b底馈帖片天线的仿真
(1) 底馈矩形帖片天线的表面电流分布:
(3) 六边形极化帖片天线的表面电流分布:
c 具有阻抗匹配网络的边馈贴片天线的仿真
(1)模型:
(2)频率为1.575GHz时的电场分布图:
(3)为了研究此帖片天线的频率特性,在仿真中激励源增加了扫频设置,频率起止范围为1.5GHz—1.65GHz。下图显示了天线在这一频率范围内驻波比的变化情况。
具有阻抗匹配网络的边馈贴片天线的驻波比频率特性
同样的方法,我们还得到天线的输入阻抗和输入导纳随频率的变化曲线,实部与虚部分别对应于图表中蓝色与红色曲线。仿真结果的曲线表明此天线的阻抗特性较好,在1.58GHz—1.63GHz间,输入阻抗的实部大致在50 Ohm附近,能与同轴线匹配。
具有阻抗匹配网络的边馈贴片天线的输入阻抗频率特性
具有阻抗匹配网络的边馈贴片天线的导纳频率特性
下图还显示了天线回波损耗随频率的关系,左边的图用实部和虚部分别表示,而右侧的图显示了回波损耗的模取dB后的大小。从右侧的图可以看出,天线在频带内回波损耗都保持在-15dB以下,表明天线的能耗特性较好。
图4-41 具有阻抗匹配网络的边馈贴片天线的回波损耗频率特性
在扫频范围内,输入阻抗的变化还可以在Smith圆周上用轨迹表达,在1.50GHz—1.65GHz内,输入阻抗离原点(即匹配点)都很近。
具有阻抗匹配网络的边馈贴片天线的阻抗轨迹
7、喇叭天线的仿真
(1)电场仿真图:
8、螺旋天线的仿真
(1)基本参数:绕的圈数n=4;螺旋半径D=5cm;螺距S=2cm。在螺旋天线下方有杯状反射面用来加强其方向性,馈点采用lumped port,一头接于杯状反射面另一头接于螺旋。
(2)建模图:
(3)方向图:
9、抛物面天线的仿真
(1)建模图:
(2)电场分布图:
10、微带天线
含圆形孔径的微带天线示意图
(1)基本参数:贴片的长度B=12mm,宽度W=16mm,微带线的宽度为1.94mm,圆形孔径的半径初值是R=0,即接地板上不含有孔径,之后逐渐改为R=12mm,R=11mm,R=10.5mm, R=10mm, R=9mm.圆形孔径的圆心偏移量为1.94mm,介质板的厚度为1mm,材料为石英玻璃,相对介电常数为3.78。
含圆形孔径的微带天线建模
(2)结果:
图6-3 收敛曲线 图6-4 四面体数的增长
(3)方向特性波瓣图
天线的辐射特性波瓣图(无孔径)
天线的驻波比频率特性曲线(无孔径)
天线的输入阻抗频率特性曲线
天线的回波损耗频率特性曲线(无孔径)
微带天线表面的电场强度分布(无孔径)
(4)当圆形孔径的半径为R=12mm,仿真结果:
天线的方向图,驻波比频率特性曲线,阻抗频率特性曲线,回波损耗特性曲线分别如图6-16,图6-17,图6-18,图6-19所示。微带线周围的场分布如图6-15所示,我们发现当孔径变小后,孔径周边的电场强度增强。
微带线周围电场强度分布(R=11mm)
天线方向图(R=11mm)
方向特性波瓣图向上辐射的变化不大仍保持优良特性,但向下辐射的能量有所减少。
天线的驻波比频率特性(R=11mm)
由上图看出,天线驻波比在整个扫频内稍有增大,在3.4GHZ—4.6GHz中VSWR<3
天线的输入阻抗频率特性(R=11mm)
天线的输入阻抗在3.8GHz—4.2GHz满足基本匹配的要求,表明孔径的缩小带动了阻抗带宽的降低。
天线的回波损耗频率特性(R=11mm)
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