實(shí)驗(yàn)二電磁波發(fā)射天線的模擬仿真

1、電動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告電磁波發(fā)射天線的模擬仿真學(xué) 院：應(yīng)用科學(xué)學(xué)院專業(yè)班級：學(xué)生姓名：某某某學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：完成時(shí)間：2013年7月2號(hào)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉并了解cst的軟件環(huán)境。2. 通過實(shí)驗(yàn)掌握天線的實(shí)際畫法及步驟。3. 了解電磁波發(fā)射天線的模擬仿真過程，進(jìn)一步了解電磁波發(fā)射現(xiàn)象。、實(shí)驗(yàn)原理及要求在cst微波工作室中，通常采用瞬態(tài)求解器來計(jì)算天線，典型的天線特 性，如s參量（s.參數(shù)）、主瓣方向、增益、效率等，都將被自動(dòng)計(jì)算和顯 示。按照如下圖的天線模型形自行設(shè)計(jì)可接受2ghz左右的電磁波信號(hào)的天 線并仿真出結(jié)果，同時(shí)作出一定分析。（碳納米管的半徑為r,軸向方向沿z 軸，長度為l,中間饋電端口

2、縫隙為d） d 三、實(shí)驗(yàn)步驟1、選擇天線模板啟動(dòng)cst,在彈出的“welcome對話框中點(diǎn)擊“ok” 按鈕，創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目。然后會(huì)看到選擇模板對話框，選擇antenna(horn,waveguide),并點(diǎn)擊 ok 按鈕。2、設(shè)置單位用鼠標(biāo)左鍵單擊主菜單上的vsolve按鈕，在下拉菜單中選擇unit,然后在彈出的對話框中將單位設(shè)置值更改為:mm, ghz, ns,然后點(diǎn)擊ok按鈕。3、設(shè)置背景材料假設(shè)天線在理想的真空環(huán)境中。用鼠標(biāo)左鍵單擊主菜單 上的solve按鈕，在下拉菜單中選擇b ackground properties,然后在彈出的對話框中設(shè)置各參數(shù)。4、定義天線結(jié)構(gòu)用鼠標(biāo)左鍵單擊主菜單

3、上的edit按鈕，在下拉菜單中選擇vpammeters，然后在彈出的對話框中設(shè)置各參數(shù)。其中a =久。5、建立模型天線為圓柱結(jié)構(gòu)，用鼠標(biāo)左鍵單擊主菜單上的objects 按鈕，在下拉菜單中選擇basic shapes,在出現(xiàn)的子菜單中 選擇cylinder,然后再按下鍵盤上的esc鍵，在出現(xiàn)在對話 框中輸入碳納米管天線的半徑、長度、材料特性等參數(shù)。設(shè)置 完成后點(diǎn)擊0k按鈕。用鼠標(biāo)左鍵單擊主菜單上的objects按鈕，在下拉菜單 中選擇vbasic shapes，在出現(xiàn)的子菜單中選擇sphere,然 后再按下鍵盤上的esc鍵，在出現(xiàn)在對話框中輸入碳納米管 天線的半徑、長度、材料特性等參數(shù)。設(shè)置完

4、成后點(diǎn)擊0k按 鈕。6、定義激勵(lì)端口為了給天線提供饋電端口，設(shè)置柱體中間部分為饋電縫 隙，采用中心饋電。用鼠標(biāo)左鍵單擊主菜單上的objects按 鈕，在下拉菜單中選擇basic shapes,在出現(xiàn)的子菜單中選 擇cylinder,然后再按下鍵盤上的esc鍵，在出現(xiàn)在對話框 中輸入碳納米管天線的半徑、長度、材料特性等參數(shù)，設(shè)置完 成后點(diǎn)擊0k按鈕。用鼠標(biāo)左鍵單擊主菜單上的solve按鈕，在下拉菜單中選擇 discrete port,然后在彈出的對話框中設(shè)置端口的類型、名 稱和放置位置等參數(shù)。設(shè)置完成后點(diǎn)擊0k按鈕，就得到設(shè)置 好離散端口的天線模型。7、設(shè)置仿真頻率范圍用鼠標(biāo)左鍵單擊主菜單上的s

5、olve按鈕，在下拉菜單中 選擇frequency,然后在彈出的對話框中設(shè)置仿真頻率范圍。8、設(shè)置邊界條件由于天線輻射能量到自由空間，選擇開放邊界條件。開放 邊界條件需耍在器件和邊界之間增加一些空間以得到最佳的 性能。只需要很小的距離，開放邊界條件就可以做到很精確。因?yàn)樗杩臻g大小不確定，所以在邊界條件中選擇open(acld space),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)算出必需的空間。9、設(shè)置遠(yuǎn)場監(jiān)視器為計(jì)算天線的表面電流分布、遠(yuǎn)場增益和方向圖，開始仿真前 需要定義“場監(jiān)視器”，cst微波工作室中可以定義任意多個(gè) 任意頻率的表面電流分布和遠(yuǎn)場監(jiān)視器，即可由一次仿真計(jì)算 出多個(gè)頻點(diǎn)的表面電流分布和天線遠(yuǎn)場，用鼠標(biāo)

6、左鍵單擊主菜 單上的vsolve按鈕，在下拉菜單中選擇field monitors，然 后在彈出的對話框中指定要計(jì)算的頻點(diǎn)。10、啟動(dòng)瞬態(tài)求解器用鼠標(biāo)左鍵單擊主菜單上vsolve按鈕，在下拉菜單中選 擇transient solver,將彈出瞬態(tài)求解器對話框。在此對話框 中對求解器精度、激勵(lì)源等參數(shù)設(shè)置完成后，點(diǎn)擊start按鈕。 系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行仿真計(jì)算。11、計(jì)算天線陣列在cst微波工作室中，提供后處理功能，可以利用仿真 單根碳納米管天線的遠(yuǎn)場結(jié)果來計(jì)算由相同的天線單元組成 的任意的天線陣列的遠(yuǎn)場分布。用鼠標(biāo)左鍵單擊主菜單上 results按鈕，在下拉菜單中選擇plot properties

7、,然后在彈 出的對話框中，選擇vairayantenna array選項(xiàng)，再點(diǎn)擊 properties按鈕，在彈出的對話框中，輸入空間偏移量、相 移等參數(shù)，再點(diǎn)擊update antenna list按鈕后，每個(gè)陣元的坐 標(biāo)和它們各b的幅度和相位均顯示在vantenna list對話框中， 最后點(diǎn)擊ok按鈕，系統(tǒng)將按所定義的陣列計(jì)算出遠(yuǎn)場分布。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1、isidb、vswr和abs 圖s-parameter magnitude in db28.7832025303540frequency / ghzvoltage standing wave ratio (vswr)db.z381.54 e.9?904z0111 -19.9-28-8-j/.6f»rfield*n»blvd (kr » 1) farfipld (f«z) i 1 jm>sdir cut i vi ty2盹b