微波技术与天线实验报告模版

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。

微波与天线实验报告实验名称：微带天线（Microstrip Antenna）实验指导：黎鹏老师学院：信息学院专业：通信国防一、实验目的：1.了解天线之基原理与微带天线的设计方法。

2.利用实验模组的实际测量得以了解微带天线的特性。

二、预习内容：1．熟悉天线的理论知识。

2．熟悉天线设计的理论知识。

三、实验设备：四、理论分析：天线基本原理：天线的主要功能是将电磁波发射至空气中或从空气中接收电磁波。

所以天线亦可视为射频发收电路与空气的信号耦合器。

在射频应用上，天线的类型与结构有许多种类。

就波长特性分有八分之一波长、四分之一波长、半波天线；就结构分，常见有单极型（Monopole ）、双极型（Dipole ）、喇叭型（Horn ）、抛物型（Parabolic Disc ）、角型（Corrner ）、螺旋型（Helix ）、介电质平面型（Dielectric Patch ）及阵列型（Array ）天线。

（一）天线特性参数1. 天线增益（Antenna Gain ’G ）：isotropicP P G =其中 G ——天线增益P ——与测量天线距离R 处所接收到的功率密度，Watt / m 2Pisotropic —— 与全向性天线距离R 处所接收到的功率密度,Watt / m 22. 天线输入阻抗（Antenna Input Impedance ’Zin ）：IV Z in =其中 Z in ——天线输入阻抗V ——在馈入点上的射频电压 I ——在馈入点上的射频电流以偶极天线为例，其阻抗由中心处73Ω变化到末端为2500Ω。

3. 辐射阻抗（Radiation Resistance ’Rrad ）：2iP R avrad= 其中Pav ——天线平均辐射功率，Wi ——馈入天线的有效电流，A I ——在馈入点上的射频电流对一半波长天线而言，其辐射阻抗为73Ω。

4. 辐射效率（Radiation Efficiency ’ ηr ）：input radiated r P P =η其中P radiated ——由天线幅射出的功率，WP input ——由馈入天线的功率，W5. 辐射场型（Radiation Pattern ）天线的电场强度与辐射功率的分布可利用一极坐标图来表示。

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》课程考察报告学院：计算机科学与技术学院专业：通信工程班级：通信09-2班姓名：侯永超学号：310909020213指导老师：许焱平绪论1．微波技术是研究微波信号的产生、传输、变换、发射、接收和测量的一门学科，它的基本理论是经典的电磁场理论，研究电磁波沿传输线的传播特性有两种分析方法。

一种是“场”的分析方法，即从麦克斯韦方程出发，在特定边界条件下解电磁波动方程，求得场量的时空变化规律，分析电磁波沿线的各种传输特性；另一种是“路”的分析方法，即将传输线作为分布参数电路处理，用克希霍夫定律建立传输线方程，求得线上电压和电流的时空变化规律，分析电压和电流的各种传输特性。

2．微波的定义：把波长从1m 到0.1mm 范围内的电磁波称为微波。

微波波段对应的频率范围为: 300MHz ～3000GHz 。

在整个电磁波谱中，微波介于超短波与红外线之间，是频率最高的无线电波，它的频带宽度比所有普通无线电波波段总和宽1000倍。

一般情况下，微波又可划分为分米波、厘米波和毫米波和亚毫米四个波段。

3．微波具有如下主要特点：（1)似光性；（2)穿透性；（3)宽频带特性；（4)热效应特性；（5）散射特性；（6）抗低频干扰特性；（7）视距传输特性；（8）分布参数的不确定性；（9）电磁兼容和电磁环境污染。

4．微波技术的主要应用：（1)在雷达上的应用；（2)在通讯方面的应用；（3)在科学研究方面的应用；（4)在生物医学方面的应用；（5)微波能的应用。

f λ31081051010(m)(Hz)3103231063109-13101210-43101510-73101810-10无线电波波宇宙射线频射频波外线射线射线第一章 均匀传输线理论1.微波传输线是用以传播微波信息和能量的各种形式的传输系数的总称，它的作用是引导电磁波沿一定方向传输，因此又称为导波系统，其所引导的电磁波被成为导行波。

微波传输线可以分为三种类型，第一类是双导体传输线，第二类是均匀填充介质的金属波导管，第三类是介质传输线。

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。

微波技术与天线仿真实验报告.docx《微波技术与天线》HFSS仿真实验报告实验⼆H⾯T型波导分⽀器设计⼀．仿真实验内容和⽬的使⽤HFSS设计⼀个带有隔⽚的H⾯T型波导分⽀器,⾸先分析隔⽚位于T型波导正中央,在8~10GHz的⼯作频段内,波导输⼊输出端⼝的S参数随频率变化的关系曲线以及10GHz时波导表⾯的电场分布；然后通过参数扫描分析以及优化设计效⽤分析在10GHz处输⼊输出端⼝的S参数随着隔⽚位置变化⽽变化的关系曲线；最后利⽤HFSS优化设计效⽤找出端⼝三输出功率是端⼝⼆输出功率两倍时隔⽚所在位置。

⼆．设计模型简介整个H⾯T型波导分为两个部分：T型波导模型,隔⽚。

见图1。

图1三．建模和仿真步骤1.运⾏HFSS并新建⼯程,把⼯程另存为Tee.hfss。

2.选择求解类型：主菜单HFSS→solution type→driven modal,设置求解类型为模式驱动。

3.设置长度单位：主菜单modeler→units→in,设置默认长度单位为英⼨。

4.创建长⽅体模型1）从主菜单选择draw→box,进⼊创建长⽅体模型的⼯作状态,移动⿏标到HFSS⼯作界⾯的右下⾓状态栏,在状态栏输⼊长⽅体的起始点坐标为（0,-0.45,0）,按下回车键确认之后在状态栏输⼊长⽅体的长宽⾼分别为2,0.9,0.4。

2）再次按下回车键之后,在新建长⽅体的属性对话框修改物体的位置,尺⼨,名称,材料和透明度等属性。

在attribute选项卡中将长⽅体名称项（name）修改为Tee,材料属性（material）保持为真空（vacuum）不变,透明度（transparent）设置为0.4。

3）设置端⼝激励4）复制长⽅体第⼆个和第三个臂5）合并长⽅体5.创建隔⽚1）创建⼀个长⽅体并设置位置和尺⼨2）执⾏相减操作上诉步骤完成后即可得到H⾯T型波导的三维仿真模型图如图2所⽰图26.分析求解设置1）添加求解设置：在⼯程管理窗⼝中展开⼯程并选中analyse节点,单击右键,在弹出的快捷菜单中选择add solution type并设置相关参数,完成后⼯程管理窗⼝的analyse节点下会添加⼀个名称为setup1的求解设置项2）添加扫频设置：在⼯程管理窗⼝中展开analysis节点,右键单击前⾯添加的setup1求解设置项,在弹出菜单中单击add frequency sweep,并设置sweep name,sweep type,等参数。

微波天线及技术课程报告《微波技术与天线》课程考察报告姓名：专业班级：学号：指导⽼师：许焱平绪论1．微波技术是研究微波信号的产⽣、传输、变换、发射、接收和测量的⼀门学科，它的基本理论是经典的电磁场理论，研究电磁波沿传输线的传播特性有两种分析⽅法。

⼀种是“场”的分析⽅法，即从麦克斯韦⽅程出发，在特定边界条件下解电磁波动⽅程，求得场量的时空变化规律，分析电磁波沿线的各种传输特性；另⼀种是“路”的分析⽅法，即将传输线作为分布参数电路处理，⽤克希霍夫定律建⽴传输线⽅程，求得线上电压和电流的时空变化规律，分析电压和电流的各种传输特性。

2．微波的定义：把波长从1m 到0.1mm 范围内的电磁波称为微波。

微波波段对应的频率范围为: 300MHz ～3000GHz 。

在整个电磁波谱中，微波介于超短波与红外线之间，是频率最⾼的⽆线电波，它的频带宽度⽐所有普通⽆线电波波段总和宽1000倍。

⼀般情况下，微波⼜可划分为分⽶波、厘⽶波和毫⽶波和亚毫⽶四个波段。

3．微波具有如下主要特点：（1)似光性；（2)穿透性；（3)宽频带特性；（4)热效应特性；（5）散射特性；（6）抗低频⼲扰特性；（7）视距传输特性；（8）分布参数的不确定性；（9）电磁兼容和电磁环境污染。

4．微波技术的主要应⽤：（1)在雷达上的应⽤；（2)在通讯⽅⾯的应⽤；（3)在科学研究⽅⾯的应⽤；（4)在⽣物医学⽅⾯的应⽤；（5)微波能的应⽤。

f λ31081051010(m)(Hz)3103231063109-13101210-43101510-73101810-10宇宙射线射线⽬录绪论 (1)⽬录 (2)⼀、均匀传输线理论 (3)⼆、规则⾦属波导 (4)三、微波集成传输线 (5)四、微波⽹络基础 (5)五、微波元器件 (6)六、天线辐射与接收的基本理论 (7)七、电波传播概论 (8)⼋、线天线 (9)九、⾯天线 (10)⼗、微波应⽤系统 (11)⼼得体会 (12)本课程我们共学习了⼗章，主要学习了均匀传输线理论、规则⾦属波导、微波集成传输线、微波⽹络基础、微波元器件、天线辐射与接收理论、电波传播概论、线天线、⾯天线、微波应⽤系统。

电磁场、微波测量实验报告姓名：学号：学院：电子信息工程学院实验1 电磁喇叭天线特性测量一、实验目的研究电磁喇叭天线方向性图的测量方法以及天线的互易性原理。

二、实验仪器及装置图1、三厘米固态信号源2、喇叭天线3、分度转台及支柱4、微分表三、实验原理由于在通信、雷达等用途中，天线都处于它的远区，所以正确的测试天线的远区场辐射特性非常重要。

天线参量是描述天线辐射特性的量，可用实验的方法测定。

天线参量的测量是设计天线和调整天线的重要手段，其中最重要的是测量其辐射场幅值分布的方向性，其表征量是天线的方向函数及方向图。

四、实验内容及步骤1、按图连接好装置。

2、整机机械调整:首先旋转工作平台使0度刻线与固定臂上只针对正，在转动活动臂使活动臂上的指针对正在工作平台180度刻线上。

3、固定被测天线，而把辅助天线沿以被测天线为中心，距离r为半径的圆周运动转动平台记录工作平台角度及微安表度数。

Y oz平面方向图的数据逆时针转动角度180 177 174 171 168 165 162 159 156 153 150 147微安100 94 80 62 46 32 20 10 6 4 2 0顺时针转动角度-180 -177 -174 -171 -168 -165 -162 -159 -156 -153 -150 -147微安100 96 92 80 60 44 26 18 10 6 4 2逆时针转动顺时针转动Xoz 平面方向图数据逆时针转动逆时针转动角度 180177174171168165162159156153150147微安 100 92 80 56 36 20 8 2 0 0 0 0顺时针转动角度 -180 -177 -174 -171 -168 -165 -162 -159 -156 -153 -150 -147微安100 96 88 70 52 30 12 4 2 0 0 0顺时针转动实验2 电磁波参量的测量一、实验目的（1）在学习均匀平面电磁波特性的基础上，观察电磁波传播特性如E、H和S 互相垂直。

微波技术与天线实验1微波技术与天线实验实验一微波测量仪器及其调整实验目的(1) 熟悉基本微波测量仪器;(2) 了解各种常用微波器件;(3) 学会微波测量线的调整;(4) 学会测量微波波导波长和信号源频率.一,基本微波测量仪器微波测量技术是通信系统测试的重要分支之一,也是⑺ 可变短路器⑻ 匹配负载⑼ 吸收式衰减器⑽ 定向耦合器⑾隔离器三,微波测量线的调整1.微波测量系统组成见图1-1.2.测量线的调整⑴ 将信号源设置在内调制状态,选择工作频率在10GHz,将衰减器调整到合适位置.⑵ 开槽测量线是指在波导宽边中央开一条狭窄的槽缝,在其中放一个可以沿槽移动的探针与波导中的电场耦合,并经检波二级管输出低频1kHz信号送入选频放大器输出指示.~ 测量线图1-1 微波测量系统信号源衰减器或隔离器定向耦合器波长/频率计选频放大器终端负载2为了保证输出有两处可以调整:探针深度调整和耦合输出匹配调整(教材P46),探针深度既不能太深,影响波导内场分布,也不能太浅,否则耦合输出太弱.⑶ 反复调整输出衰减器,探针位置,探针耦合匹配,选频放大器灵敏度使测量线工作在最佳状态.四,用测量线测波导波长和信号源频率测量线的基本测量原理是基于无耗均匀传输线理论,当负载与测量线匹配时测量线内是行波,此时能量被负载完全吸收;当负载为短路或开路时,传输线上为纯驻波,能量全部反射.因此通过测量线上驻波比,然后换算出反射系数模值,再利用驻波最小点位置lmin1便得到微波信号特性和网络特性等.1.波导波长的测量按图1-1所示连接微波测量线系统,将系统调整到最佳工作状态,终端接上短路片,从负载端开始,旋转测量线上的探针位置,使选频放大器指示最小,此时即为测量线等短路面,记录此时的探针位置,记作zmin0;继续旋转探针位置,可得到一组指示最小点位置z1,z2,z3,z4,根据相邻波节点的距离是波导波长的1/2,故可由下式计算出波导波长:+++=0min10min20min30min4g23421zzzzzzzzλ (1-1)由教材P48,工作波长与波导波长有如下关系:2c2gcgλλλλλ+= (1-2)式中,cλ为截止波长.一般波导工作在主模状态,其截止波长为:a2c=λ.对本实验中波导型号BJ-100,故宽边长度为mm86.22=a,代入上式算得工作波长,于是信号源工作频率由下式求得λ8103×=f (1-3)2.用吸收式频率计测量信号源工作频率通过定向耦合器将一部分微波能量分配至频率测量支路,吸收式频率计连在定向耦合器和检波器之间,当吸收式频率计失谐时,微波能量几乎全部通过频率计,因此调整检波器使选频放大器输出最大,慢慢调节吸收频率计,当调至频率计谐振状态时,一部分微波能量被频率计吸收,此时选频放大器输出最小,读得吸收式频率计上指示的频率即为信号源工作频率,这就是用吸收式频率计测量信号源工作频率的原理.将测量结果与用波导波长换算的结果进行比较.五,数据记录=0minz测量次数 1z 2z 3z 4z1233测量频率 1f 2f 3f(GHz)六,实验报告要求(1) 实验目的;(2)实验原理;(3) 实验数据及处理:计算出波导波长及工作频率,并与吸收式频率计的测量值进行比较,说明误差可能的原因.思考:测量线为什么在波导中心线开缝(4) 实验体会和建议.。