微波技术与天线实验报告

微波技术与天线实验报告图1.新建HFSS工程图2. 设置求解类型2.创建微带天线模型2.1设置默认的长度单位为mm图3. 设置默认的长度单位为mm 2.2建模相关选项设置图4. 建模相关选项设置2.3 创建参考地在Z=0的XOY面上创建一个顶点位于（-45mm, -45mm），大小为90mm×90mm 的矩形面作为参考地，命名为GND，并为其分配为理想导体边界条件。

2.4 创建介质板模型创建一个长、宽、高为80mm×80mm×5mm的长方体作为介质板层，介质板层的底部位于参考地上，其顶点坐标为（-40，-40, 0），介质板的材料为R04003，介质板层命名为Substrate2.5 创建微带贴片在Z=5的XOY面上创建一个顶点坐标为（-15.5mm,-20.7mm,5mm），大小为30.0mm×41.4mm的矩形面作为微带贴片，命名为Patch，并为其分配理想导体边界条件。

2.6 创建同轴馈线的内芯创建一个圆柱体作为同轴馈线的内芯，圆柱体的半径为0.5mm，长度为5mm，圆柱体底部圆心坐标为（9.5mm,0,0）,材质为理想导体，同轴馈线命名为Feed。

2.7 创建信号传输端口面同轴馈线需要穿过参考地面，传输信号能量，因此需要在参考地面GND上开一个圆孔允许能量传输。

圆孔的半径为 1.5mm，圆心坐标为（9.5mm,0,0），并将其命名为port.2.8 创辐射边界表面创建一个长方体，其顶点坐标为（-80，-80，-35），长方体的长宽高为160mm ×160mm×75mm,长方体模拟自由空间，因此材质为真空，长方体命名为Air,创建好这样一个长方体之后，设置其四周表面为辐射边界条件。

、图5 微带贴片天线模型3.设置激励端口设置同轴信号端口面的激励方式为集总端口激励。

4.添加和使用变量添加设计变量Length,初始值为30.0mm,用以表示微带贴片天线的长度，添加设计变量Width，初始值为41.4mm, 用以表示微带贴片天线的宽度，添加设计变量Xf, 用以表示同轴馈线的圆心点的X轴坐标。

实验一基本辐射单元方向图一、实验目的基本辐射单元，指的是基本电振子（电偶极子），基本磁振子（磁偶极子），基本缝隙，惠更斯面元等。

它们是构成实际天线的基本单元。

通过本次实验了解这些基本辐射单元在空间产生的辐射场。

二、实验指导实验界面有三个显示区：立体方向图、E面方向图、H面方向图，分别用来显示基本辐射单元在空间产生的辐射场的立体方向图、E面方向图和H面方向图。

界面下端有六个按钮：基本电振子、基本磁振子、基本缝隙、惠更斯面元、Return、Help。

点击按钮基本电振子，则基本电振子的方向图在显示区内显示出来，由显示图形可见基本电振子所辐射的电磁场强度不仅与r有关，而且与观察方向θ有关。

在振子的轴线方向，场强为零；在垂直于振子轴的方向上，场强最大；在其它方向上，场强正比于sinθ。

点击按钮基本磁振子，则基本磁振子的方向图在显示区内显示出来，由显示图形可见基本磁振子所辐射的电磁场的空间图形与基本电振子一样，这是因为基本电振子的辐射是振子上电流产生的辐射与基本磁振子的辐射是振子表面切向磁场产生的磁场是等效的。

点击按钮基本缝隙，则基本缝隙的方向图在显示区内显示出来，由显示图形可见基本缝隙所辐射的电磁场与基本磁振子完全相同，基本缝隙与基本磁振子是等效的。

点击按钮惠更斯面元，则惠更斯面元的方向图在显示区内显示出来，由显示图形可见惠更斯面元所辐射的电磁场在空间是一个对称于面元法线的心脏形方向图。

点击按钮Return，返回天线实验总界面。

实验二对称阵子方向图分析一、实验目的：通过MATLAB编程，熟悉电基本阵子和对称阵子的辐射特性，了解影响对称阵子辐射的因素及其变化对辐射造成的影响二、实验原理：1．电基本振子的辐射电基本振子（Electric Short Dipole）又称电流元，它是指一段理想的高频电流直导线，其长度l远小于波长λ，其半径a远小于l，同时振子沿线的电流I处处等幅同相。

用这样的电流元可以构成实际的更复杂的天线，因而电基本振子的辐射特性是研究更复杂天线辐射特性的基础。

设计一矩形波导TE10的仿真与电磁场分析班级：电1005-1 学号：20102571 姓名：赵聪蕾报告日期：2013.12.12一、实验目的：1.熟悉HFSS软件的使用；2.掌握导波场分析和求解方法，矩形波导TE10基本设计方法；3.利用HFSS软件进行电磁场分析，掌握导模场结构和管壁电流结构规律和特点。

二、实验内容：1、使用HFSS软件建模矩形波导结构，选取合适的参数，并对其参数进行优化、仿真。

（1）打开软件，进行一些设置。

（2）设置坐标，调整到适当的图形。

（3）选择一面设置端口。

2、仿真终端匹配情况下，扫频激励下的，Ｓ参数分布以及波导场E Y、H X、H Z分布，并分析。

（1）进行必要的频率设置，并运行得到曲线图。

（2）根据一些操作得到表面电场。

3、仿真终端短路情况下，一端口仍为500ohm，二端口设为激励口，阻值设为如：50mohm扫频激励下的，观测Ｓ、驻波比等参数分布，并分析。

4、根据软件设计的结果和理论分析结果比较。

实验的结果和理论有一些出入，主要是系统误差引起的。

三、思考题1、在任何均匀导波装置中传播的波都可以分为那三种模式？答：TEM波、TM波、TE波2、TE10模式下矩形波导的截至波长是多少，它的场分布如何？答：波长为39.7mm，场分布在导体内部。

3、如何利用TE10模式下矩形波导，作为测量线？作为波导缝隙天线时，开槽如何选取？答：计算得出矩形波导的折射率，通过测量计算所求的电磁波波长等因素。

若作为波导天线，开槽应该选择波导的中间位置。

四、实验体会通过这次实验，首先是了解了HFSS软件的基本使用方法，与此同时，我对矩形波导的实验特性有了更深层次的理解，用实验仿真是为以后通过真正的实验验证定理的一个铺垫。

通过这次实验，我更加知道不仅仅要学习书本上的知识，更要有实践的基础，这样才能更好的学习微波与天线这门课。

设计二魔T一、微波元器件概述：无论在那个频段工作的电子设备，都需要各种功能的元器件。

微波技术与天线实验一、实验课学时分配表二、实验内容：实验一T型波导内场分析实验一、实验目的1、熟悉并掌握HFSS的工作界面、操作步骤及工作流程。

2、掌握T型波导功分器的设计方法和工作原理。

二、实验内容使用HFSS进行T型波导功分器的设计实现，创建设计模型，进行求解设置，并运行仿真计算。

最后进行相关的数据后处理。

三、基本原理及要求T型波导功分器又叫T型波导分支器，它能将波导能量从主波导中分路接出，它是微波功率分配器件的一种。

此次设计H面T型分支，使得从一端口输入的功率可以平均的分配给端口2、3，使得2、3端口的TE10波为等幅同向。

同时，通过设置隔片改变各端口的功率分配。

进行扫频设置，观察S参数曲线和电场分布。

实验二T型波导优化设计实验一、实验目的1、进一步熟悉并掌握HFSS的工作界面、操作步骤及工作流程。

2、掌握T型波导功分器的优化设计方法。

二、实验内容使用HFSS进行T型波导功分器的优化设计实现，进行参数扫描分析，利用HFSS的优化设计功能实现3端口输出功率为2端口输出功率的2倍。

三、基本原理及要求T型波导功分器又叫T型波导分支器，它能将波导能量从主波导中分路接出，它是微波功率分配器件的一种。

此次设计H面T型分支，使得从1端口输入的功率不平均的分配给端口2、3，使得2端口的输出功率为3端口的一半。

同时，注意隔片尺寸的大小对于改变各端口的功率分配的作用。

改变波端口激励，实现2端口输入，1、3端口输出。

实验三微带贴片天线设计实验一、实验目的1.熟悉并掌握HFSS设计微带天线的操作步骤及工作流程。

2.掌握ISM频段微带贴片天线的设计方法。

二、实验内容使用HFSS进行微带贴片天线的设计实现，创建设计模型，进行求解设置，设置求解频率为2.45GHz，同时添加1.5-3.5GHz的扫频设置，分析天线在1.5-3.5GHz频段内的电压驻波比，并运行仿真计算。

将谐振频率落在2.45GHz频点上。

最后进行相关的数据后处理。

微波技术与天线实验报告微波技术与天线实验报告引言：微波技术和天线是现代通信领域中不可或缺的重要组成部分。

微波技术的应用范围广泛，包括无线通信、雷达、卫星通信等领域。

而天线作为微波信号的收发器，起到了关键的作用。

本实验旨在通过实际操作和测量，探索微波技术与天线的基本原理和应用。

实验一：微波信号的传输特性测量在本实验中，我们使用了一对微波发射器和接收器，通过测量微波信号的传输特性，来了解微波信号在传输过程中的衰减和干扰情况。

首先，我们将发射器和接收器分别连接到示波器上，并设置合适的频率和功率。

然后，将发射器放置在一个固定位置，接收器在不同距离上进行测量。

通过记录示波器上的信号强度，并计算出衰减值，我们可以得到微波信号在传输过程中的衰减情况。

实验结果表明，在传输距离增加的情况下，微波信号的强度逐渐减弱，呈指数衰减的趋势。

同时，我们还观察到在某些距离上，微波信号受到了干扰，出现了明显的波动和噪声。

这些干扰可能来自于周围的电磁辐射或其他无线设备的干扰。

实验二：天线的性能测量在本实验中，我们选择了不同类型的天线，并通过测量其增益、方向性和波束宽度等参数，来评估天线的性能。

首先，我们使用一个定位器来确定天线的指向性。

通过调整定位器的方向，观察信号强度的变化，我们可以确定天线的主瓣方向。

然后，我们通过改变接收器的位置和角度，测量不同方向上的信号强度，从而计算出天线的增益。

实验结果表明，不同类型的天线具有不同的性能特点。

某些天线具有较高的增益和较窄的波束宽度，适用于需要远距离传输和精确定位的应用。

而其他天线则具有较宽的波束宽度，适用于覆盖范围广泛的通信需求。

实验三：微波技术在通信领域的应用微波技术在通信领域有着广泛的应用。

其中，微波通信是最为常见和重要的应用之一。

通过使用微波信号进行通信，可以实现高速、稳定的数据传输。

微波通信广泛应用于无线网络、卫星通信和移动通信等领域。

此外，微波雷达也是微波技术的重要应用之一。

实验报告实验课程：微波技术与天线学生姓名：学号：专业班级：年月日实验一微波测量系统的认识及功率测量一、实验目的1.熟悉基本微波测量仪器；2.了解各种常用微波元器件；3.学会功率的测量。

二、实验原理1.基本微波测量仪器(1)微波测量技术主要包括微波信号特性测量和微波网络参数测量：①微波信号特性参量包括微波信号的频率与波长、电平与功率、波形与频谱等；②微波网络参数包括反射参量（如反射系数、驻波比）和传输参量（如[S]参数）。

(2)微波测量方法包括点频测量、扫频测量和时域测量三大类：①点频测量：信号只能工作在单一频点逐一进行测量；②扫频测量：在较宽的频带内测得被测量的频响特性，如加上自动网络分析仪，则可实现微波参数的自动测量与分析；③时域测量：利用超高速脉冲发生器、采样示波器、时域自动网络分析仪等在时域进行测量，从而得到瞬态电磁特性。

(3)微波测量系统由微波信号源、调配器/ 衰减器/隔离器、波长/频率计、测量线、终端负载、选频放大器及小功率计等组成。

图1微波测量系统2.常用微波元器件实验室里常见的几种元器件：(1)检波器(2)E-T 接头(3)H-T 接头(4)双T 接头(5)波导弯曲(6)波导开关(7)可变短路器(8)匹配负载(9)吸收式衰减器(10)定向耦合器(11)隔离器3.功率测量按图1所示连接微波测量系统，在终端处接上微波小功率计探头，接通电源开关，调整衰减器，观察微波功率计指示并作相应记录。

三、实验数据及处理表格1衰减器指示与功率指示关系曲线12345671122334455667788衰减器位置/mm功率计读数/m W图 2 衰减器指示与功率指示关系曲线实验二微波波导波长、频率的测量、分析和计算一、实验目的1.学会微波测量线的使用；2.学会测量微波波导波长和信号源频率；3.分析和计算波导波长及微波频率。

二、实验原理1.系统调整主要指信号源和测量线的调整，以及晶体检波器的校准：(1)信号源的调整包括振荡频率、功率电平及调制方式等。

《微波技术与天线实验》课程实验报告实验二:学院通信工程班级13083414学号13041403姓名李倩指导教师魏一振2015年11 月12 日实验名称：集总参数滤波器设计1.实验目的（1）通过此次实验，我们需要熟悉集总参数滤波器软件仿真过程，且通过亲自实验来进一步熟悉MWO2003 的各种基本操作。

（2）本次实验我们需要用到MWO2003 的优化和Tune 等工具，要求熟练掌握MWO 提供的这些工具的使用方法和技巧。

2.实验内容设计一个九级集总参数低通滤波器，要求如下：通带频率范围：0MHz～400MHz增益参数S 21：通带内0MHz～400MHz S 21 >--0.5dB阻带内600MHZ以上S 21 <-50dB反射系数S 11：通带内0MHz～400MHz S 11 <-10dB 3.实验结果实验电路原理结构图：运行结果：4.思考题（1）如果要你设计的是高通滤波器，与前面相比，需要变化那几个步骤？带宽和截止频率参数的设计、结构图的设计需要改变，所以原理图属性设置、画结构图、元件参数设置、参数优化步骤需要改变。

首先需要改变电路图的结构，如下图将原来的电容接地改成电感接地。

之后在优化参数进行重新设置。

也就是将原来0~400MHZ的优化条件改成400MHZ~MAX的频率范围。

原来的600~MAX的改为0~600MHZ的频率范围。

如下图之后重复上述仿真可以得到如下结果可见这样设计并不是十分的完美，在0~300MHZ内基本满足条件，在之后增益略微有偏差。

反射系数在某个区域内比较符合。

（2）你在优化设计过程中，那些参量调解对优化结果影响最大？（最敏感）在优化过程中，电容c1和c0的参量调节对优化结果影响最大。

微波技术与天线实验报告书实验目的：本实验旨在使学生了解微波技术的基本理论，掌握微波天线的工作原理和设计方法，并通过实验操作加深对微波天线性能测试的理解和应用。

实验原理：微波技术是利用波长在1毫米至1米之间的电磁波进行通信的技术。

微波天线作为微波通信系统中的关键部件，其设计和性能直接影响到通信系统的整体性能。

微波天线通常分为线极化天线和圆极化天线，它们在不同的应用场景中有着不同的优势。

实验设备和材料：1. 微波信号源2. 微波天线测试系统3. 标准天线4. 待测天线5. 测量仪器（如频率计、功率计等）6. 连接电缆及相关配件实验步骤：1. 连接微波信号源和测试系统，确保信号源输出稳定。

2. 将标准天线与待测天线分别连接到测试系统，并记录其性能参数。

3. 调整待测天线的位置和角度，观察其对信号接收的影响。

4. 记录不同条件下的测试数据，包括增益、波束宽度、方向性等。

5. 分析测试数据，评估天线性能，并与理论值进行比较。

实验结果：通过本次实验，我们得到了以下结果：- 待测天线在特定频率下的增益为XX dBi。

- 波束宽度为XX度。

- 方向性比为XX。

- 与标准天线相比，待测天线在XX条件下性能更优。

实验分析：根据实验数据，我们可以分析待测天线的性能特点。

例如，增益的高低直接影响到天线的信号接收能力，波束宽度则决定了天线的覆盖范围。

通过与标准天线的对比，我们可以更清晰地了解待测天线的优势和不足。

实验结论：本次实验成功地完成了微波天线的性能测试，加深了学生对微波技术与天线工作原理的理解。

通过对实验数据的分析，我们认识到了天线设计的重要性以及在实际应用中需要考虑的因素。

实验结果表明，合理的天线设计可以显著提高通信系统的性能。

注意事项：1. 实验过程中应确保所有设备连接正确，避免信号干扰。

2. 在调整天线位置和角度时，应小心操作，避免损坏设备。

3. 实验结束后，应整理实验设备，确保实验室的整洁和安全。

实验日期：[填写实验日期]实验人员：[填写实验人员姓名]指导教师：[填写指导教师姓名]。

微波技术与天线仿真实验报告姓名：柳立志学号：110250208ANSOFT HFSS软件的使用与魔T的仿真一、实验内容1、下载并且安装ANSOFT HFSS软件10.0版本；2、学习使用该软件；3、仿真魔T；4、写出仿真使用后的报告。

二、软件介绍与使用Ansoft HFSS软件设置步骤如下：1.打开Ansoft HFSS V10.0，点击TOLLS栏进行软件仿真设置；2.点击Options中的HFSS Options，在General选项卡中将"Use wizards for data inputwhen creating new boundary"和"Duplicate boundaries with geometry"前的复选框打钩，点击OK；3.点击Options中的3D Modeler Options，在Operation选项卡中将"Automaticallycover closed ployline"前的复选框打钩，在Drawing选项卡中将"Edit property of newprimitives"前的复选框打钩，点击OK；三、仿真魔T1、创建三维模型1.设置模型单位点击3D Modeler，选择Units，设置单位为"mm"，点击OK；2.设置默认材料在3D Modeler Materials Tollbar中选择材料类型为vacuum；3.设置第一个模块参数点击Draw中Box，设置起始坐标为X:-25.0，Y:-10.0，Z:0.0，按下回车，接着输入相对坐标dX：50.0，dY：20.0，dZ：75.0，按下回车，按快捷键Ctrl+D，使模块以适当大小显示在屏幕内；4.设置波端口激励点击Edit栏Select中Faces，选择模块的顶面（Z=75.0），点击HFSS栏Excitations=>Assign中的Wave Port，打开Wave Port对话框，输入名称为p1，Next=>Next=>Finish,完成对波端口激励的设置；5.更改选择目标点击Edit栏Select中的Object，完成设置；6.创建第二个模块按下Ctrl+A选择全部可视，点击Edit栏Duplicate中Around Axis，使第一个模块按轴线旋转复制，选择Axis为X轴，设置角度为90度，点击OK；7.创建第三、四个模块点击Edit栏Select中Select By Name，选择第二个模块同样绕Z轴旋转90度复制，再以第三个模块绕绕Z轴旋转90度复制获得最终模型；8.组合所有模块按下Ctrl+A选择全部模块，点击3D Modeler栏Boolean中Unites，将所有模块合并，Ctrl+D使模块以适当大小显示在屏幕内，模型如下图所示；9.边界显示设置保存工程，点击HFSS栏中Boundary Display(Solve view)，选择要显示的边界，outer为背景显示（图中蓝色边界），黑、红、绿、黄分别分边界p1、p2、p3、p4的边界显示；点击View栏Active View Visibility ...，将所有实体隐藏，只显示边界，如下图所示：2、分析设置1.创建一个分析设置点击HFSS栏Analysis Setup中Add Solution Setup...，在General选项卡中设置频率为4GHz，最大量程为5，最大增量为0.02，点击OK；2.添加频率扫描点击HFSS栏Analysis Setup中Add Sweep...，选择要设置项Setup1，点击OK进入Edit Sweep对话框，选择扫描类型为Fast，设置频率类型为Linear Setup，开始频率为3.4GHz，停止频率为4.0GHz，计数1001次（即设置Size约为600KHz），在Save Fields前的复选框打钩，点击OK；3.保存工程点击File栏Save As，更改工程名为hfss_magic_T，点击Save；3、分析4.模型验证点击HFSS栏Validation Check进行检查验证，没有错误时点击Close；5.分析点击HFSS栏Analysis All，进行分析；4、生成报告通过仿真得到如下两种不同结果：5、动态仿真最终进行动态仿真，由软件观察魔T的传输使用过程，静态图如下：软件使用体会：我使用的是ANSOFT HFSS14.0版本，软件操作语言为英文，它是三维电磁仿真软件。

篇一：微波技术与天线实验报告微波技术与天线实验报告专业：班级：姓名：学号：微波技术与天线实验fai=meshgrid(eps:2*pi/180:2*pi); f=abs(sin(sita)); fmax=max(max(f)); a=linspace(0,2*pi); f=sin(a);subplot(1,1,1),polar(a,abs(f)); title(电基本振子e平面);图1-1电基本振子e平面2、绘制电基本振子空间立体方向图: 程序：sita=meshgrid(eps:pi/180:pi);fai=meshgrid(eps:2*pi/180:2*pi); f=abs(sin(sita)); fmax=max(max(f));[x,y,z]=sph2cart(fai,pi/2-sita,f/fmax);subplot(1,1,1),mesh(x,y,z);axis([-1 1 -1 1 -1 1]);title(电基本振子空间主体方向图);图1-2电基本振子空间立体方向图程序：lamda=input(enter the value of wave length= ); %输入波长 l=input(enter your dipole length l= ); %输入偶极子天线长度2l（注意不是单个振子长度l） ratio=l/lamda; b=(2*pi/lamda);theta=pi/100:pi/100:2*pi;if ratio&lt;= 0.1 %分析是否是短偶极子天线 e=sin(theta); en=abs(e);polar(theta,en) %天线在方向图中水平放置 elsef1=cos(b*l/2.*cos(theta)); %不是短偶极子天线则可用公式（2-8）进行计算f2=cos(b*l/2); f3=sin(theta); e=(f1-f2)./f3; en=abs(e);polar(theta,en) %天线在方向图中水平放置 end1）输入波长λ=10，天线长度2l=2，画出天线方向图：图2-1 天线长度为2时的方向图2）输入波长λ=10，振子长度2l=4，画出天线方向图：图2-2 天线长度为4时的方向图3）输入波长λ=10，振子长度2l=13，画出天线方向图：图2-3 天线长度为13时的方向图4）输入波长λ=10，振子长度2l=15，画出天线方向图：图2-4 天线长度为15时的方向图5）输入波长λ=10，振子长度2l=20，画出天线方向图：图2-5 天线长度为20时的方向图6)输入波长λ=10，振子长度2l=30，画出天线方向图：篇二：微波技术与天线实验《微波技术与天线》实验一、实验目的：1. 特性阻抗为z0=150?的均匀无耗传输，终端接有负载zl?350?j100?，用?/4阻抗变换器实现阻抗匹配（如图所示），试计算?/4阻抗变换器的特性阻抗z01及2．利用matlab分别绘出对于无耗传输线阻抗zin(z)?z0zl?jz0tan?zz0?jzltan?z的实部、?2???41?81???81?z0?ln?1????????6.27?? (2–83)??r??m??m??m?????30式中 m?w?w?b?tb?t???x?2?0.0796x?n ???wx????????? (2–84) ?1?0.5ln??b?t?(1?x)????2?x??w/b?1.1x??????n?2t； x? 画出z02x/3b1?1?x4.利用matlab软件编程：求下图网络的[a]矩阵和[s]矩阵，设《微波技术》实验报告学院：电子与信息工程学院专业：通信工程班级：＿＿＿＿＿＿＿姓名：＿＿＿＿＿＿＿学号：＿＿＿＿＿＿＿实验一阻抗匹配实验一、实验目的：学会利用matlab软件进行微波技术方面的仿真。