开课实验室：2011年12月23日学院年级、专业、班姓名成绩课程名称电磁场与电磁波实验项目名称天线仿真实验指导教师一、实验目的1、了解单极子天线的工作原理。2、学习天线的设计方法，研究天线的相关参数，了解天线在工程系统中的应用。3、了解 HFSS的基本功能，学会用电磁仿真软件 HFSS进行基本的天线设计、分析。二、使用仪器、材料HFSS12软件三、实验原理1.天线作为发射和接收无线电波的基本器件，是无线通信、广播电视、雷达以及航空航海的导航等系统中不可缺少的部分。本实验以单极子天线为例，使用电磁仿真软件ＨＦＳＳ，学习天线的设计方法，研究天线的相关参数。2.单极子天线或称为直立天线是垂直于地面或导电平面架设的天线，已广泛用于长、中、短波级超短波。其基本原理结构如下图所示，其由长为 h的直立和无限大地板组成。地面的影响可用天线的镜像来代替，这样单极子天线就可以等效为自由空间内为２h的对称。当然，这样的等效仅对地面上的半空间等效，原因是地板以下没有辐射场。（摘自现代天线设计）四、实验步骤1、根据个人在班级的序号 N，设计一个工作频率为( )[]GHzNf102.020−×+=的41 波长单-2-极子天线，所用导线的直径为mmR 10=，长度为mmL0的天线。（班级序号12）2、以频率0f上的长0L为基准，讨论当天线长度为()mmL20±时，天线的谐振频率、带宽和方向图的变化。3、在频率0f上，讨论当天线直径0R为mm2和mm3时，天线的谐振频率、带宽和方向图的变化。4、结合工作生活实际，谈谈对天线的认识。五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)L0为天线长度，R0为天线直径①L0=32mm，R0=1mm时分析结果：图①1.三维辐射方向图图①2.谐振频率图-3-图①3.二维方向图②L0=30mmR0=1mm时分析结果如下：图②1.三维辐射方向图-4-图②2.图谐振频率图图②3.二维方向图③L0=34mmR0=1mm时分析结果如下：图③1.三维辐射方向图图③2.谐振频率图-5-图③3.二维方向图④L0=32mmR0=2mm时分析结果如下：图④1.三维辐射方向图图④2.谐振频率图-6-图④3.二维方向图⑤L0=32mmR0=3mm时分析结果如下：图⑤1.三维辐射方向图图⑤2.谐振频率图-7-图⑤3.二维方向图六、实验结果及分析1、L0+2mm天线（图③）的谐振频率降低，带宽变窄；L0-2mm天线(图②)的谐振频率升高，带宽变宽，方向图无较大一定变化。2、R0变化时（即为2mm或3mm时对比①④⑤），谐振频率、带宽均未发生明显变化，方向图有一定变化。天线的方向图沿 Z轴的衰减变小；天线谐振频率下降。3、...
