《電磁波與天線仿真與實(shí)踐》課件-電波與天線知識(shí)1 電磁波概述

《電磁波與天線仿真及實(shí)踐》課件第二崗位生產(chǎn)管理產(chǎn)品銷(xiāo)售售后服務(wù)綜合測(cè)試輔助設(shè)計(jì)第一崗位

調(diào)試

裝配檢驗(yàn)維修電磁波及天線相關(guān)基本知識(shí)微波器件及天線相關(guān)安裝和調(diào)試能力電波與天線為什么學(xué)本門(mén)課程？無(wú)線網(wǎng)卡天線PC機(jī)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)卡以無(wú)線方式傳送資料，共享網(wǎng)絡(luò)資源。

電磁波與天線和生活密切相關(guān)手機(jī)天線手機(jī)天線RFID天線射頻識(shí)別（RFID）系統(tǒng)中，識(shí)讀器和標(biāo)簽通過(guò)RFID天線發(fā)出的無(wú)線電波接收讀取數(shù)據(jù)。汽車(chē)天線很多汽車(chē)都有天線，用于聽(tīng)收音機(jī)、GPRS等。電磁波與天線和生活密切相關(guān)微波爐中不能用金屬器皿，為什么？視頻信號(hào)為什么一般用同軸電纜傳輸？一段導(dǎo)線如何傳輸信號(hào)？短波收音機(jī)晚上收到的臺(tái)多，為什么？你能回答這些問(wèn)題嗎？電磁波與天線和生活密切相關(guān)（續(xù)）電磁輻射對(duì)人體有影響嗎？飛機(jī)為什么會(huì)隱身？F117俯視圖電磁波與天線和生活密切相關(guān)（續(xù)）天氣對(duì)信號(hào)傳輸有影響嗎？什么是天線？電磁波與天線和生活密切相關(guān)（續(xù)）電視接收天線為什么水平放置？——極化什么是回波損耗？——對(duì)匹配傳輸有何影響？遠(yuǎn)距離通信是靠什么？什么是電磁波？序號(hào)

教學(xué)內(nèi)容1緒論2電磁場(chǎng)：電場(chǎng)/磁場(chǎng)/電磁場(chǎng)/電磁波特點(diǎn)及傳播3傳輸線：常見(jiàn)傳輸線/傳輸線技術(shù)指標(biāo)4微波器件：常見(jiàn)微波器件/微波器件技術(shù)指標(biāo)5天線：天線作用/分類(lèi)/基本參數(shù)/常見(jiàn)天線6仿真和實(shí)驗(yàn)7機(jī)動(dòng)教學(xué)內(nèi)容課程考核方法

過(guò)程考核期末考核40%20%40%實(shí)驗(yàn)考核考核中強(qiáng)調(diào)：主動(dòng)參與教學(xué)環(huán)節(jié)、分析與解決問(wèn)題的能力以及對(duì)學(xué)生職業(yè)素質(zhì)的考核。

課程考核方法考核內(nèi)容平時(shí)綜合表現(xiàn)自制天線及小組答辯實(shí)驗(yàn)情況仿真設(shè)計(jì)文件期末考試合計(jì)比例20%小組長(zhǎng)和老師一起給分10%小組長(zhǎng)和老師一起給分10%根據(jù)報(bào)告10%根據(jù)表現(xiàn)10%老師當(dāng)場(chǎng)打分40%100%說(shuō)明：1、自制天線和答辯PPT要求每個(gè)小組都交，平面波及天線的HFSS仿真設(shè)計(jì)要求每個(gè)人都完成；2、平時(shí)綜合表現(xiàn)根據(jù)平時(shí)及網(wǎng)上學(xué)習(xí)情況；3、實(shí)驗(yàn)報(bào)告在實(shí)驗(yàn)上完后每個(gè)人最遲一周后由課代表統(tǒng)一交到老師辦公室，老師給分；4、每個(gè)小組都要交自制天線，每組答辯當(dāng)天老師會(huì)問(wèn)每組的每位學(xué)生所做工作，由小組長(zhǎng)和老師一起給分；答辯小組由各小組長(zhǎng)組成。小組專題講座要求每個(gè)小組要制作一個(gè)課程相關(guān)“十萬(wàn)個(gè)為什么”或“軍事或生活中的電磁波或天線”P(pán)PT，并上臺(tái)講解。預(yù)計(jì)每次課講一組。課程最后答辯PPT要求說(shuō)明：1、PPT要求是關(guān)于自制天線的詳細(xì)介紹，包括該天線相關(guān)基本概念、仿真模型截圖、仿真結(jié)果（性能參數(shù)）、該天線實(shí)物圖片、測(cè)量結(jié)果、特點(diǎn)等，答辯當(dāng)天將ppt和仿真設(shè)計(jì)文件拷到講臺(tái)電腦桌面上；2、PPT要求：大綱結(jié)構(gòu)正確且各部分內(nèi)容表達(dá)正確除了達(dá)到以上要求，還包含圖片等，文字無(wú)錯(cuò)誤、整體感覺(jué)舒適除了達(dá)到以上要求,文字經(jīng)過(guò)推敲，語(yǔ)句通暢、準(zhǔn)確仿真自制對(duì)稱振子天線的要求仿真實(shí)驗(yàn)任務(wù)的具體要求：每一組（按組長(zhǎng)學(xué)號(hào)大小定組號(hào)）仿真自制對(duì)稱振子天線或其它天線，若是同種天線，要求天線中心頻率不一樣，例如，具體如下第1組對(duì)稱振子天線的中心頻率為400MHz；第2組對(duì)稱振子天線的中心頻率為500MHz；第3組對(duì)稱振子天線的中心頻率為600MHz；第4組對(duì)稱振子天線的中心頻率為700MHz；第5組對(duì)稱振子天線的中心頻率為800MHz；第6組對(duì)稱振子天線的中心頻率為900MHz；第7組對(duì)稱振子天線的中心頻率為1000MHz。如何得到不同中心頻率的對(duì)稱振子天線？先根據(jù)相關(guān)理論得到天線仿真模型變量初值再通過(guò)仿真軟件對(duì)天線仿真模型變量進(jìn)行參數(shù)掃描，找到變化規(guī)律，得到恰當(dāng)變量值。答辯方法答辯小組由各小組長(zhǎng)組成。答辯小組成員每人提1-2個(gè)問(wèn)題，時(shí)間一般為5—10分鐘，側(cè)重課題關(guān)鍵內(nèi)容提問(wèn)，內(nèi)容可包括：PPT內(nèi)容所涉及的問(wèn)題，有關(guān)基本理論、基本知識(shí)和基本技能方面的問(wèn)題，例如：天線增益的定義是什么。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求報(bào)告內(nèi)容（要求手寫(xiě)）實(shí)驗(yàn)一、用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量濾波器參數(shù)實(shí)驗(yàn)二、用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量功分器參數(shù)實(shí)驗(yàn)三、用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量自制天線回波損耗實(shí)驗(yàn)四、天線方向性的測(cè)量

課程特點(diǎn)專業(yè)基礎(chǔ)課，能開(kāi)闊視野，鍛煉思維，提高專業(yè)素質(zhì)內(nèi)容新，內(nèi)涵廣，需要有一定的空間概念。(高等數(shù)學(xué)，空間解析幾何，物理)

課程要求強(qiáng)調(diào)基本概念，基本知識(shí)，物理意義，訓(xùn)練不多，技巧不多，多思考課前預(yù)習(xí)；課后及時(shí)復(fù)習(xí)，自己做作業(yè)。

電磁技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史1820

奧斯特發(fā)現(xiàn)電流可使磁針偏轉(zhuǎn)…1864：麥克斯韋提出電磁波的存在/麥克斯韋方程1885-1889：赫茲實(shí)驗(yàn)證明電磁波的存在，并發(fā)現(xiàn)了無(wú)線電波1895年馬克尼和波波夫分別進(jìn)行了最初的無(wú)線電通信1920年世界上的第一座廣播電臺(tái)建立20世紀(jì)30年代：微波點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，橫跨英吉利海峽微波中繼通信?20世紀(jì)二次世界大戰(zhàn)：雷達(dá)20世紀(jì)60年代：衛(wèi)星通信（基于50年代火箭技術(shù)的進(jìn)步）20世紀(jì)70年代：雷達(dá)，簡(jiǎn)易衛(wèi)星通信，微波中繼接力通信20世紀(jì)80年代，尤其進(jìn)入90年代后，互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信

赫茲實(shí)驗(yàn)將一小段導(dǎo)線彎成圓形，線的兩端點(diǎn)間留有小縫隙。因電磁波應(yīng)在此小線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，而使小縫隙間產(chǎn)生火花。電磁波的特點(diǎn)電磁波是客觀存在的一種物質(zhì)形式，通過(guò)專門(mén)設(shè)備可以感覺(jué)到它的存在。

傳播速度快

f=v波長(zhǎng)λ有關(guān)波的幾個(gè)概念（1）振幅A波源偏離平衡位置的最大距離振幅A（2）波長(zhǎng)λ兩相臨波峰（或波谷）之間的距離振動(dòng)強(qiáng)弱波在一個(gè)周期T內(nèi)傳播的距離（3）周期T波源振動(dòng)一次所需時(shí)間（4）頻率f波源1s鐘振動(dòng)的次數(shù)T＝1f波長(zhǎng)λ波在一個(gè)周期T內(nèi)傳播的距離設(shè)波的傳播速度為V有V＝λTV＝λf或振動(dòng)快慢電磁波的特性（2）電磁波能在真空中傳播，其傳播速度等于光速：c＝3×108m/s不同頻率的電磁波真空中的傳播速度相同（1）電磁波是在空間傳播的周期性變化的電磁場(chǎng)電磁波的波粒二象性（2）粒子性：在量子物理中把電磁波看成是由靜止質(zhì)量為零的光子組成。（1）波動(dòng)性：時(shí)變電磁場(chǎng)在空間呈現(xiàn)波動(dòng)性，電磁波的波動(dòng)性還表現(xiàn)在它具有偏振、折射、反射、繞射、衍射等特征。電磁波譜按照頻率或波長(zhǎng)的順序把這些電磁波排列成圖表，稱之為電磁波譜圖10241018101610141010106f(Hz)λ（m）電磁波譜fλ微波宇宙射線

射線X射線紫外線可見(jiàn)光紅外線微波毫米波厘米波分米波超短波短波中波長(zhǎng)波無(wú)線電波電磁波譜電磁波譜包括:γ射線、X射線、光波（包括紫外線、可見(jiàn)光和紅外線）微波和無(wú)線電波等特點(diǎn)：頻率高的波長(zhǎng)短無(wú)線電波頻率

，波長(zhǎng)

。低長(zhǎng)γ射線頻率

，波長(zhǎng)

。高短無(wú)線波段的劃分波段名稱波段范圍頻率范圍頻段名稱甚長(zhǎng)波長(zhǎng)波中波短波超短波(米波)10000～l00000m1000～10000ml00～1000m10～100m1～10m3～30kHz30~300kHz0.3～3MHz3～30MHz30～300MHz甚低頻VLF低頻LF中頻MF高頻HF甚高頻VHF

微波

分米波厘米波毫米波亞毫米波10～100cm1～10cm1～10mm0.1～1mm0.3～3GHz3～30GHz30～300GHz300～3000GHz特高頻UHF超高頻SHF極高頻EHF超極高頻波段代號(hào)頻率范圍波長(zhǎng)范圍L1~2GHz30~15cmS2~4GHz15~7.5cmC4~8GHz7.5~3.75cmX8~12GHz