电磁场与电磁波实验七.doc

《微波技术与天线实验报告》 实验七 微带缝隙天线仿真设计 学 院 通信工程 班 级 学 号 姓 名 田昕煜 指导教师 魏一振 2015年 12 月 17 日 一、实验目的 1、了解微带缝隙天线的概念 2、掌握MWO EM structure仿真方法 3、掌握天线基本参数及优化设计方法 二、实验要求： 1、熟悉利用MWO软件进行EM仿真。 2、熟悉微带天线基本特性 3、了解WMO原理图引入 EM 结构方法。 4、利用MWO分析天线工作特性（反射，方向图等） 三、实验原理： 1、微带缝隙天线 这种天线由三层组成：上层为金属层（构成槽线、微带线的地），中间为介质基板，下层为金属层来构成微带导带。如图所示。 微带天线的概念早在1953年就G．A．DeSchampS提出，在20世纪50年代和60年代只有一些零星的研究。直到20世纪70年代初期，当微带传输线的理论模型及对敷铜的介质基片的光刻技术发展之后，第一批具有许多设计结构的实用的微带天线才被制造出来。缝隙天线最早是在1946年H．G．Booker提出的，同微带天线一样最初没有引起太多的注意。缝隙天线可以借助同轴电缆很方便地馈送能量，也可用波导馈电来实现朝向大平片单侧的辐射，还可以在波导壁上切割出缝隙的阵列。缝隙开在导电平片上，称为平板缝隙天线；开在圆柱面上，称为开缝圆柱天线。开缝圆柱导体面是开缝导体片至开缝圆柱导体面的进化。波导缝隙阵天线由于其低损耗、高辐射效率和性能等一系列突出优点而得到广泛应用：而平板缝隙天线却因为损耗较大，功率容量低，效率不高，导致发展较为缓慢。到1972年，Y．Yoshimura明确提出微带馈电缝隙天线的概念。 微带天线特点： 具有以下优点：馈电网络和辐射单元相对分离，从而把馈线对天线辐射方向图的影响降到最小，对制造公差要求比贴片天线低，可用标准的光刻技术在敷铜电路板上进行生产，在组阵时其单元间隔离可比贴片天线更大。特别是对于运动物体所用天线，微带缝隙天线可以说是理想的选择，因为它可以与物体的表面做得平齐，没有凸起部分，用于快速飞行器表面时不会带来附加的空气阻力，既隐蔽又不影响物体的运动。。 “EMSight”模拟器是一个完整的三维电磁场模拟程序包, 它可用于平面高频电路和天线结构的分析。 方法的特点是把一种威力强大的修正谱域矩量法与直观的视窗图形用户界面(GUI)技术结合起来。 该模拟器可以精确地确定平面结构的等效多端口网络散射参量。 ”EMSight”模拟器除了能进行常用的点频逐点计算之外, 还安装了快速扫频(FFS)算法。 所以这种模拟器计算三维电磁场的精度与其它在工业上常用的方法相同, 而计算速度却快得多。 它可以分析下列电路的电气特性: 射频集成电路 (RFIC), 微波单片集成电路(MMIC), 微带贴片天线和高速印制电路(PCB)。 “EMSight”模拟器分析的电路都安装在一个矩形的金属包装盒内, 对于电路的层数和端口数并没有限制。 分析时模拟器自动地对所计算的对象进行分割, 在电流密度变化大的地方, 网格分得细, 即单元尺寸取得小。 而在电流密度变化小的地方, 单元尺寸取得大。 用户也可以根据需要自行调节网格密度。 “EMSight”模拟器还具有显示微波平面电路内金属上电流和空间电场力线的能力。 电流或电场均可以以三维或二维的形式来显示, 箭头表示电流的流向或电场的指向, 而力线颜色的深浅表示电流或电场的强弱。 四、实验过程 创建 EM structure —→建立 an enclosure —→创建层 —→定义端口配置计算网格—→观察电流密度和电场强度 —→观察smith圆图和方向图—→执行频率扫描 (AFS) —→将EM structure添加到原理图并仿真 思考题 改变缝隙宽度后缝隙距离d=600 实验心得 通过本次实验我了解了微带缝隙天线的概念，并且掌握MWO EM structure仿真方法，也提高了我们对软件的操作能力。 ____________________________________________________________________________________________ 第 8 页