第一篇：螺旋天線初步仿真總結(jié)

反射系數(shù)（駐波）和耦合系數(shù)：

0.00-5.00-10.00-15.00-20.00XY Plot 2-5.6694Curve Info0type2-6.5349-9.1981dB(S(1,1))Setup1 : SweepdB(S(1,2))Setup1 : SweepdB(S(2,2))Setup1 : SweepY1-25.00-30.00-35.00-40.00-45.000.500.751.001.25Freq [GHz]1.501.752.00 不圓度：m1-m2=0.7744

0-30-1.00-1.20-60-1.40-1.60m1m230609090-120Namem1m2PhiAngMag120271.0000-89.0000-0.9964197.0000-163.0000-1.7708-150150

增益（0.92GHz）加載線圈：

無線圈：

總結(jié)：

不圓度指標可在1dB內(nèi)； 駐波和耦合是難點；

把螺旋天線內(nèi)置在天線罩中，耦合增強，但對位置敏感，需要和室分天線聯(lián)合調(diào)參。

fpc-induce2 good

天線變小了

反射系數(shù)（駐波）和耦合系數(shù)：940MHz 0.00XY Plot 2Curve InfodB(S(1,1))Setup1 : SweepdB(S(1,2))Setup1 : SweepdB(S(2,2))Setup1 : Sweepgood-5.00-4.7591-6.2077-9.3256-10.00Y1-15.00-20.00-25.00-30.000.500.751.001.25Freq [GHz]1.501.752.00 不圓度：m1-m2=0.7444

NamePhi0AngMag-30m1m2269.0000-91.0000-2.258306-1.6085.000085.0000-1.5142-1.80-60-2.00-2.20m160m29090-120120-150150

940Mhz 端口損耗=1.2023-（-1.4088）=2.6111 dB

S11=-9.3256dB, P: 0.116799235 S21=-4.7591dB, P: 0.334264303 GAIN-REALIZEDGAIN=1-|S11|-|S21|= 0.548953998=-2.604640473 dB 吻合!

螺旋天線方向圖：水平全向，和室分天線類似

IBEACON仿真結(jié)果：

1.2cm*2cm地板（2.4G）

沿y軸放置的ibeacon天線，方向圖為y軸零點的面包圈。增益1.3dB。

2.大地板（2.4G）

方向圖為y軸仍為零點。隨著地板增大，ibeacon天線輻射偏向了地板方向，出現(xiàn)3個副瓣，端口匹配容易，增益增大為3.5dB。

3.室分天線+螺旋天線+IBEACON（2.4G）0.00XY Plot 1-0.0506ibeacon+antennaCurve Info-2.50dB(S(1,1))Setup1 : SweepdB(S(2,2))Setup1 : Sweep-5.00dB(S(3,3))Setup1 : SweepY1-7.50-8.4173-10.00-10.1141-12.50-15.001.501.752.002.252.50Freq [GHz]2.753.003.253.50 室分天線和ibeacon的方向圖

Theta=30,60時的方向圖

其中，端口1是室分天線，端口2是螺旋天線，端口3是ibeacon天線。Ibeacon方向圖基本和2類似，增益有所損失。

總結(jié)：

1、Ibeacon天線會偏向相反方向輻射，且有3個明顯的副瓣，最大增益和最小增益差4dB。天線尺寸小，方向圖較難控制。

2、ibeacon和室分天線共地擺放，布線較為容易。若需要水平均勻方向圖，則重新考慮ibeancon擺放位置、ibeacon天線形態(tài)（一定會增大尺寸）。

3、該方向圖是否可以足夠滿足定位需求，建議后續(xù)結(jié)合業(yè)務容量、距離進行測試。

第二篇：淺析寬縫天線的仿真

淺析寬縫天線的仿真

【摘 要】 本文改進了一種基于寬縫微帶天線結(jié)構(gòu)的超寬帶天線．利用HFSS對改進前后進行了仿真計算，給出了反射損耗曲線和輻射方向圖。改進后的天線采用較低的介電常數(shù)和較小的薄基板，獲得了更大的阻抗帶寬和頻率范圍。

【關(guān)鍵詞】 超寬帶 寬縫天線 HFSS仿真

對于超寬帶系統(tǒng)，一個很重要的問題就是超寬帶天線的研究。因為對于傳統(tǒng)的窄帶天線，超寬帶天線需要有幾個倍頻程的阻抗帶寬，而且要求天線在整個超寬帶頻帶寬度中都有穩(wěn)定的性能。微帶天線是在帶有導體接地板的介質(zhì)基片上貼加導體薄片而形成的天線。它利用微帶線或同軸線等饋線饋電，在導體貼片與接地板之間激勵起射頻電磁場，并通過貼片四周與接地板間的縫隙向外輻射。因此，微帶天線也可看作為一種縫隙天線。它具有剖面低、體積小、重量輕、易于加工、便于獲得圓極化的優(yōu)點，并且非常有利于集成，為一簡單矩形貼片的微帶天線。輻射基本上是由貼片開路邊沿的邊緣場引起的，垂直于貼片的方向上輻射最強。

微帶縫隙天線是微帶天線中的一種，因其結(jié)構(gòu)簡單、便于排陣等優(yōu)點在雷達與通信系統(tǒng)中有著廣泛的應用。通常按照縫寬電尺寸的大小，縫隙天線可以分為窄縫和寬縫兩種結(jié)構(gòu)。通常窄縫天線的阻抗帶寬比較窄，而采用寬縫結(jié)構(gòu)則可以獲得較寬的工作帶寬，并且對制造公差要求比貼片天線低，在組陣時其單元間隔距離比貼片天線更大。

目前改進技術(shù)可歸納為以下兩種：改變饋電結(jié)構(gòu)(如T形、十字形、u形或 Pi形等)；改變寬縫形狀(包括矩形縫、圓形縫、橢圓縫等以及將矩形縫旋轉(zhuǎn)或者將矩形縫的直角轉(zhuǎn)為圓角等)。

采用漸變縫隙結(jié)構(gòu)的微帶天線可以獲得超過100％的阻抗帶寬，并且具有較高的增益，矩形微帶饋電的半圓形寬縫天線和三角形微帶饋電的三角形寬縫天線，阻抗帶寬分別為l20％和l10％。但上述兩種天線都是制作在FR4的基板材料上的，由于FR4的損耗比較大，降低了天線的效率，而且兩者面積也過大(110 mm×110mm)，這也限制了將其集成到便攜通信設備中。

采用低損耗低介電常數(shù)的基板材料，保證了天線能有較高的效率，而且天線的面積也大為減小，造價低廉，使用于小型或者便攜無線通信設備。將貼片的形狀加以微小的改進，最后使用HFSS進行仿真計算，結(jié)果表明此天線在整個工作頻帶范圍內(nèi)具有比較好的全向輻射特性，因此是一種具有實用價值的超寬帶天線。

1.矩形微帶饋電的半圓形寬縫天線的仿真分析

1.1天線的仿真

采用仿真軟件HFSS 10對該天線進行建模仿真，HFSS是基于有限元方法的高頻電磁場仿真分析軟件，能對任意三維結(jié)構(gòu)的電磁場進行分析計算，并能得出特性阻抗、S參數(shù)、輻射場、天線方向圖等結(jié)果。

具體過程如下：

（1）建模

在HFSS中新建立一個工程，設置求解類型為Driven Modal，將單位設置為mm。在HFSS中先畫出介質(zhì)板，并設置其材料為FR4，透明度設置為0.8，然后在其上方畫具有半圓形寬縫的銅層，按照經(jīng)驗，厚度選為0.035mm，最后在介質(zhì)板的下面畫出厚度也為0.035的微帶線和正方形貼片，設置其材料為銅，透明度為0.8。

（2）端口

在左側(cè)面的中間設置1.5mm×0.8mm的集總端口，積分線選取該矩形中心線，按照默認設置選取50歐姆。

（3）空氣和邊界設置

由于仿真頻率選取1GHz~11GHz，所以空氣層的厚度選取最低頻率對應波長的四分之一（即75mm），試驗中的空氣箱選取265mm×265mm×155mm，并將空氣箱的六個面設置為輻射邊界。將上下的銅層的表面設置為PEC邊界。

（4）分析設置

將求解的中心頻點設置為6GHz，最大步數(shù)設為10，每次的最大散射參量△S設為0.02。將掃描設置為快速掃描，從1GHz~11GHz，步長選為0.1GHz。

（5）求解

先進行有效性檢查，通過后，開始進行分析求解。

1.2仿真結(jié)果及分析

求解計算完成后，利用HFSS的后處理功能，即可得到天線的電參數(shù)。參數(shù)回波損耗如圖1所示，從圖中可以看出，該天線的阻抗帶寬（S11≤-10dB）約為100%（2~8GHz）。

阻抗帶寬并不足以說明天線的實際帶寬，必須對天線不同工作頻率下的方向圖進行仿真計算才能確定方向圖帶寬。圖2分別給出了天線在工作頻率為6GHz情況下，ZY平面(E面)與ZX平面(H面)的輻射方向圖，圖中外圍的曲線為ZY平面(E面)。分析時選取的參量為增益，單位為dB。

圖1 半圓形寬縫天線的回波損耗

圖2 半圓形寬縫天線的輻射方向圖

2.改進結(jié)構(gòu)的仿真分析

由于FR4的損耗比較大，降低了天線的效率，而且兩者面積也過大(110 mm×110mm)，這也限制了將其集成到便攜通信設備中，針對該天線的不足，許多文獻都對其進行了改進，在這里將介質(zhì)板縮小為60×95mm，所使用的基板改為為具有低介電常數(shù)，厚度小，柔韌性較好的聚四氟乙烯環(huán)氧樹脂強化材料RT5880．基板厚度不變，介電常數(shù)為2.2，同時將矩形微帶改為近似半圓形，如圖3所示。

建模的過程中，對于矩形微帶進行倒角，選取半徑為8mm。

按照前述步驟，對改進后的寬縫天線進行仿真，分析結(jié)果如圖

4、圖5所示。圖4為回波損耗，從圖中可以看出，進過改進后，阻抗帶寬有了明顯的加寬（2.5G~十幾G），但是個別點處回波損耗大于-10dB，這就需要進一步的對半圓形貼片的半徑進行優(yōu)化。

圖3 改進后的寬縫天線及其模型

圖4 改進后的寬縫天線的回波損耗

圖5所示為改進后的寬縫天線的輻射方向圖，其中近似為橢圓形的曲線表示ZY平面(E面)，另外一條對稱曲線表示ZX平面(H面)?？梢钥闯鲈撎炀€具有較好的全方向性。

圖5 改進后的寬縫天線的輻射方向圖

3.結(jié)論分析

通過仿真可以看出，采用半圓形縫隙、半圓形饋電是可以實現(xiàn)的一種展寬寬縫天線頻帶的有效途徑。結(jié)合相關(guān)文獻的仿真結(jié)果，可以得知該類型寬縫天線的反射特性對縫隙周圍的基板尺寸L、W并不十分敏感，而饋電結(jié)構(gòu)對回波損耗的影響比較大。從仿真中，還得出以下的相關(guān)規(guī)律:

3.1縫隙的結(jié)構(gòu)與微帶饋電結(jié)構(gòu)應該一致

另外一種天線，采用三角形縫隙，對應饋電結(jié)構(gòu)也是采用三角形。

3.2縫與微帶應該成對稱放置

從本實驗的仿真可以看出，當采用半圓形縫隙時，饋電結(jié)構(gòu)若采用倒置的半圓形，將會取得更好的效果，有待于進一步的仿真證明。

4.仿真中的不足

4.1缺少優(yōu)化

仿真過程中，沒有進行對天線相關(guān)尺寸的優(yōu)化設置，只是采用了相關(guān)文獻的建議值。

4.2頻率掃描應該進一步縮小

HFSS掃描時，一般要求掃描的頻率寬度小于掃描中心頻率的一半，仿真過程中，由于運算時間的原因，沒有考慮這一因素，下一步的仿真證明中，需要采用分段掃描的方法。

（作者單位：中國移動通信集團設計院有限公司黑龍江分公司）

第三篇：微波天線仿真設計實驗

基于HFSS的微帶天線仿真設計 1 概述

目前，在許多應用場合（如移動通信手機中）都需要體積小、重量輕的小型接收天線。微帶貼片天線代表一系列的小型天線，以其剖面低、重量輕的優(yōu)點而成為人們的首選。通過采用簡單明了的傳輸線模型，建立微帶線嵌入饋電貼片天線的精確模型并對之進行分析已成為可能。另外，通過應用曲線擬合公式，也可以確定50Ohm輸入阻抗所需的精確嵌入長度。饋電機制在微帶貼片天線設計中扮演了重要角色。微帶天線可以由同軸探針或嵌入的微帶線來饋電，同軸探針饋電在有源天線應用中具有優(yōu)勢，而微帶線饋電則是適合于開發(fā)高增益微帶陣列天線。

在一個薄的介質(zhì)基板上，一面覆上金屬薄層作為接地板，另一面采用刻蝕地方法做出各種形狀的貼片，利用微帶或者同軸對貼片進行饋電，這就是最基本的微帶貼片天線。它在導體貼片和接地板之間激勵起電磁場，并通過貼片與接地板的縫隙向外輻射。

天線分析的基礎問題是求解天線周圍空間建立的電磁場，進而得出方向圖增益和輸入阻抗等特性指標。如下圖1，圖2所示。

圖1 矩形微帶天線開路段電場結(jié)構(gòu)

圖2 場分布側(cè)面圖 天線基礎

天線的性能直接影響著整個無線通信的性能，一般來說，表征天線性能的主要參數(shù)有方向特性、增益、輸入阻抗、駐波比、極化特性等。

2.1 天線的極化方式

所謂天線的極化，就是指天線輻射時形成的電場強度方向。根據(jù)極化方向可分為垂直極化波和水平極化波。

(1)水平極化波：當電場強度方向平行于地面形成的波。由于電波的特性，決定了水平極化傳播的信號在貼近地面時會在大地表面產(chǎn)生極化電流，極化電流因受大地阻抗影響產(chǎn)生熱能而使電場信號迅速衰減。

(2)垂直極化波：當電場強度方向垂直于地面形成的波。垂直極化方式則不易產(chǎn)生極化電流，從而避免了能量的大幅衰減，保證了信號的有效傳播。

2.2 天線的增益

天線增益是用來衡量天線朝一個特定方向收發(fā)信號的能力，它是選擇基站天線最重要的參數(shù)之一。

一般來說，增益的提高主要依靠減小垂直面向輻射的波瓣寬度，而在水平面上保持全向的輻射性能。表征天線增益的參數(shù)有dBd和dBi。DBi是相對于點源天線的增益，在各方向的輻射是均勻的；dBd相對于對稱陣子天線的增益dBi=dBd+2.15。相同的條件下，增益越高，電波傳播的距離越遠。一般地，GSM定向基站的天線增益為18dBi，全向的為11dBi。

2.3 天線的阻抗

天線的輸入阻抗是天線饋電端輸入電壓與輸入電流的比值。天線與饋線的連接，最佳情形是天線輸入阻抗是純電阻且等于饋線的特性阻抗，這時饋線終端沒有功率反射，饋線上沒有駐波，天線的輸入阻抗隨頻率的變化比較平緩。

天線的匹配工作就是消除天線輸入阻抗中的電抗分量，使電阻分量盡可能地接近饋線的特性阻抗。匹配的優(yōu)劣一般用四個參數(shù)來衡量即反射系數(shù)，行波系數(shù)，駐波比和回波損耗。

駐波比：它是行波系數(shù)的倒數(shù)，其值在1到無窮大之間。駐波比為1，表示完全匹配；駐波比為無窮大表示全反射，完全失配。

回波損耗：它是反射系數(shù)絕對值的倒數(shù)，以分貝值表示?；夭〒p耗的值在0dB的到無窮大之間，回波損耗越大表示匹配越差，回波損耗越大表示匹配越好。0表示全反射，無窮大表示完全匹配。在移動通信系統(tǒng)中，一般要求回波損耗大于14dB。

2.4 天線的波瓣寬度

波瓣寬度是指天線的輻射圖中低于峰值3dB處所成夾角的寬度（天線的輻射圖是度量天線各個方向收發(fā)信號能力的一個指標，通常以圖形方式表示為功率強度與夾角的關(guān)系）。

(1)垂直波瓣寬度：一般與該天線所對應方向上的覆蓋半徑有關(guān)。因此，一定范圍內(nèi)通過對天線垂直度（俯仰角）的調(diào)節(jié)，可以達到改善小區(qū)覆蓋質(zhì) 量的目的。

(2)水平波瓣寬度：水平平面的半功率角（H－Plane Half Power beamwidth）45°,60°,90°等)定義了天線水平平面的波束寬度。角度越大,在扇區(qū)交界處的覆蓋越好，但當提高天線傾角時，也越容易發(fā)生波束畸變,形成越區(qū)覆蓋。角度越小，在扇區(qū)交界處覆蓋越差。

3矩形貼片的設計

矩形貼片是微帶貼片天線最基本的模型，本設計就是基于微帶貼片天線基礎理論以及熟練掌握HFSS10仿真軟件基礎上，設計一個矩形貼片，其工作頻率在2.45GHz，并分析其遠區(qū)場輻射特性以及S曲線，3.1 設計目的

(1)學習設計微帶天線的設計方法；

(2)掌握矩形貼片的設計方法及其遠區(qū)輻射場的特性以及S曲線；(3)掌握HFSS10仿真軟件的使用。

3.2 矩形微帶貼片天線的輻射原理

如圖3所示，用傳輸線模分析法介紹它的輻射原理。

設輻射元的長為L，寬為ω，介質(zhì)基片的厚度為h?，F(xiàn)將輻射元、介質(zhì)基 片和接地板視為一段長為L的微帶傳輸線，在傳輸線的兩端斷開形成開路，根據(jù)微帶傳輸線的理論，由于基片厚度h<<λ，場沿h方向均勻分布。在最

簡單的情況下，場沿寬度ω方向也沒有變化，而僅在長度方向（L≈λ/2)有變化。

在開路兩端的電場均可以分解為相對于接地板的垂直分量和水平分量，兩垂直分量方向相反，水平分量方向相同，因而在垂直于接地板的方向，兩水平分量電場所產(chǎn)生的遠區(qū)場同向疊加，而兩垂直分量所產(chǎn)生的場反相相消。因此，兩開路端的水平分量可以等效為無限大平面上同相激勵的兩個縫隙，縫的電場方向與長邊垂直，并沿長邊ω均勻分布?？p的寬度△L≈h，長度為ω，兩縫間距為L≈λ/2。這就是說，微帶天線的輻射可以等效為有兩個縫隙所組成的二元陣列。

圖3 矩形貼片天線示意圖

3.3 矩形貼片天線的仿真設計

1．建立新的工程 2．設置求解類型 3.設置模型單位

4．創(chuàng)建微帶天線模型

(1)創(chuàng)建地板GroundPlane。尺寸為90mm*90mm，并設置理想金屬邊界。

(2)建立介質(zhì)基片。尺寸為45mm*45mm*5mm。將材料設置為Rogers R04003。(3)建立貼片Patch。尺寸為：32mm*32mm，并設置理想金屬邊界。

(4)創(chuàng)建切角。首先在坐標原點處創(chuàng)建三角形，然后將其移動到方形貼片的頂點處。輸入點的坐標：X：0，Y：0，Z：5；X：5，Y：0，Z：5； X：0，Y：5，Z：5；X：0，Y：0，Z：5。通過旋轉(zhuǎn)180度創(chuàng)建另一個切角。(5)用Patch將切角減去。(6)創(chuàng)建探針Pin。圓柱中心點的坐標：X：0，Y：8，Z：0；輸入圓柱半徑：dX：0, dY：0.5，dZ：0；輸入圓柱的高度： dX：0，dY：0，dZ：5。材料設置為pec。

(7)創(chuàng)建端口面Port。圓心點的坐標：X：0，Y：8，Z：0，半徑為：dX：0，dY：1.5，dZ：0。

(8)用GroundPlane 將Port減去。

5.創(chuàng)建輻射邊界

創(chuàng)建Air，尺寸為：160mm*160mm*70mm。輻射邊界命名為Rad1。

6．設置端口激勵

端口命名為p1。在Modes 標簽中的Integration line zhong點擊None，選擇New Line，在坐標欄中輸入：X：0，Y：9.5，Z：0；dX：0，dY：-1，dZ：0，按回車鍵，點擊Next按鈕直至結(jié)束。

7．求解設置

為該問題設置求解頻率及掃頻范圍

(1)設置求解頻率。設置窗口：Solution Frequency ：2.45GHz；Maximun Number of Passes：15；Maximun Delta S per Pass ：0.02。

(2)設置掃頻。掃頻窗口中做以下設置：Sweep Type：Fast；Frequency Setup Type：Linear Count；Start :2.0GHz；Stop：3.0GHz；Count：400；將Save Field復選框選中。8.設置無限大球面

在菜單欄中點擊HFSS>Radiation>Insert Far Field Setup>Infinite Sphere。在Infinite Sphere標簽中做以下設置：Phi：Start：0 deg，Stop：180deg，Step：90 deg；Theta：Start：0 deg，Stop：360 deg，Step：10 deg。

9.確認設計 10.保存并求解工程 11 后處理操作

(1)S參數(shù)（反射系數(shù)）。

繪制該問題的反射系數(shù)曲線，該問題為單端口問題，因此反射系數(shù)是s11。點擊菜單欄HFSS>Result>Create Report。選擇：Report Type：Modal S Parameters ；Display Type：Rectangle。Trace窗口：Solution：Setup1:Sweep1； Domain：Sweep 點擊Y標簽，選擇：Category：S parameter；Quantity：S（p1，p1）；Function：dB，然后點擊Add Trace按鈕。點擊Done按鈕完成 操作，繪制出反射系數(shù)曲線。

(2)2D輻射遠場方向圖。

在菜單欄點擊HFSS>Result >Create Report。選擇：Report Type：Far Fields；Display Type：Radiation Pattern。Trace 窗口：Solution：Setup1：LastAdptive；Geometry：ff_2d。在Sweep標簽中，在Name這一列中點擊第一個變量Phi，在下拉菜單中選擇The。點擊Mag標簽，選擇：Category ：Gain；Quantity：GainTotal；Function：dB,點擊Add Trace按鈕。最后點擊Done，繪制出方向圖。結(jié)果分析

4.1 對探針位置的探討

地板長、寬、高分別為： dX：90，dY：90，dZ：0。

介質(zhì)基片長、寬、高：dX：45，dY：45，dZ：5；材料為Rogers R04003。貼片Patch長、寬、高： dX：32，dY：32，dZ：0。

4.1.1探針在Y軸

探針中心點的坐標：X：0，Y：8，Z：0；半徑：dX：0, dY：0.5，dZ：0；高度：dX：0，dY：0，dZ：5；材料設置為pec。模型如圖4所示：

圖4 矩形貼片天線3D模型(探針在Y軸)

(1)反射系數(shù)曲線

在如上所述的求解頻率和掃頻的條件下，繪制反射系數(shù)曲線，如圖5所示。

圖5 反射系數(shù)圖（Y軸）

(2)2D輻射遠場方向圖

在如上所述的求解頻率和掃頻的條件下，繪制2D輻射遠場方向圖，如圖6所示。

圖6 2D輻射遠場方向圖（Y軸）分析： 當探針在Y軸上時，回波損耗在13.8dB左右，工作頻帶在2.35GHz-2.47 GHz。

由遠場方向圖可看出，有一個小的背瓣。頻點在2.42 GHz左右，不在2.45 GHz，因此需要進行優(yōu)化。

4.1.2 探針位置在X軸上

探針中心點的坐標：X：8，Y：0，Z：0；半徑：dX：0.5, dY：0，dZ：0；高度：dX：0，dY：0，dZ：5；材料設置為pec。模型如圖7所示：

圖7 矩形貼片天線3D模型(探針在X軸)

(1)反射系數(shù)曲線

在如上所述的求解頻率和掃頻的條件下，繪制反射系數(shù)曲線，如圖8所示。

圖8 反射系數(shù)圖（X軸）

(2)2D輻射遠場方向圖

在如上所述的求解頻率和掃頻的條件下，繪制2D輻射遠場方向圖，如圖9所示。

圖9 2D輻射遠場方向圖（X軸）

分析：當探針在X軸上時，回波損耗也在13.8dB左右，工作頻帶在2.37GHz-2.48 GHz。

由遠場方向圖可看出，有一個小的背瓣。頻點在2.43 GHz左右，不在2.45 GHz.說明此位置仍不是最佳位置。

4.1.3 探針在對角線位置上 探針中心點的坐標：X：-4.2，Y：4.2，Z：0；半徑：dX：0.5, dY：0，dZ：0；高度：dX：0，dY：0，dZ：5；材料設置為pec。模型如圖10所示：

圖10 矩形貼片天線3D模型(探針在對角線軸)(1)反射系數(shù)曲線

在如上所述的求解頻率和掃頻的條件下，繪制反射系數(shù)曲線，如圖11所示。

圖11 反射系數(shù)圖（對角線）

(2)2D輻射遠場方向圖

在如上所述的求解頻率和掃頻的條件下，繪制2D輻射遠場方向圖，如圖12所示。

圖12 2D輻射遠場方向圖（對角線上）

分析：當探針在對角線上時，回波損耗為-29dB，頻點恰好在2.45GHz，工作頻帶在2.43GHz-2.47GHz工作特性很好，可知工作頻帶很窄。由遠場圖可知，此位置仍有一個小的背瓣。

因此，探針在這個工作特性很好，但工作帶寬有點窄。探針中心點的坐標：X：8，Y：8，Z：0；半徑：dX：0.5, dY：0，dZ：0； 高度：dX：0，dY：0，dZ：5；材料設置為pec。模型如圖13所示：

圖13 矩形貼片天線3D模型(探針在對角線軸)

(1)反射系數(shù)曲線

在如上所述的求解頻率和掃頻的條件下，繪制反射系數(shù)曲線，如圖14所示。

圖14 反射系數(shù)圖（對角線）

(2)2D輻射遠場方向圖

在如上所述的求解頻率和掃頻的條件下，繪制2D輻射遠場方向圖，如圖15所示。

圖15 2D輻射遠場方向圖（對角線上）

分析： 當將探針設置在此位置時，回波損耗在-14.3dB左右，頻帶寬度在2.40 GHz-2.49GHz,頻點正好在2.45GHz。

由遠場方向圖可知，在此位置有一個小的背瓣。

探針在這個位置工作特性很好，工作頻帶也較寬。此外還可知在對角線上越靠近中心，天線性能越好。

4.2 改變貼片尺寸

地板長、寬、高分別為： dX：90，dY：90，dZ：0。

介質(zhì)基片長、寬、高：dX：45，dY：45，dZ：5；材料為Rogers R04003。貼片Patch長、寬、高： dX：31.7，dY：31.7，dZ：0。

探針中心點的坐標：X：8，Y：0，Z：0；半徑：dX：0.5, dY：0，dZ：0；高度：dX：0，dY：0，dZ：5；材料設置為pec。模型如圖16所示。

圖16 矩形貼片天線3D模型(貼片尺寸改變)(1)反射系數(shù)曲線

仍在上述所設求解頻率和掃頻的條件下，繪制反射系數(shù)曲線，如圖17所示。

圖17 反射系數(shù)曲線（貼片尺寸改變）

(2)2D輻射遠場方向圖

在如上所述的求解頻率和掃頻的條件下，繪制2D輻射遠場方向圖，如圖18所示。

圖18 2D輻射遠場方向圖（貼片尺寸改變）

分析： 當其他條件不變，改變貼片尺寸（由32mm*32mm改為31.7mm*31.7mm）時，回波損耗在-12.5dB左右，頻帶寬度在2.39 GHz-2.50GHz,頻點正好在2.45GHz。

由遠場方向圖可知，在此位置仍有一個小的背瓣。探針在這個位置（X軸）工作特性不錯，工作頻帶也較寬。

4.3 改變探針半徑

在4.2的基礎上，將探針半徑改為0.4mm，其他條件不變，則所形成的反射系數(shù)圖和2D輻射遠場方向圖如圖19，圖20所示。

圖 19 反射系數(shù)圖曲線（探針半徑0.4mm）

圖20 2D輻射遠場方向圖(探針半徑0.4mm)分析：① 在上一步的基礎上，改變探針半徑（由0.5mm改為0.4mm）時，回波損耗在-14.1dB左右，頻帶寬度在2.40 GHz-2.52GHz,頻點正好在2.46GHz。

② 由遠場方向圖可知，在此位置仍有一個小的背瓣。

③ 此時，探針不在工作頻點，可知探針半徑太小，但由上研究可知，半 徑在稍微改大一點應該可以使探針工作在2.45 GHz（這個問題由于時間問題沒研究）。

總結(jié)：

① 當頻率低于工作頻點時，優(yōu)化天線的措施有：改變探針位置、探針半徑、貼片尺寸等，均可以使其工作在頻點（如2.45GHz）。

② 對于矩形貼片可知：當探針在坐標軸上時，天線性能不是很理想；當在對角線上時，天線的性能較理想，工作頻帶較在坐標軸的位置要窄，而且探針在對角線上靠近中心的位置上，天線的性能更好。

③ 當改變探針半徑時，半徑減小，工作頻率變大。通過調(diào)整可以使貼片工作在頻點。設計體會

微波課設在短短的幾天時間里完成了。首先非常感謝老師以及各位學長的幫助和指導。

由于老師已經(jīng)在指導書上列出了很詳細的操作步驟，設計思路都體現(xiàn)在里面，因此這次課設上手還是很快的。這使我們能夠很快的把握住設計思路，進一步學會如何利用HFSS10這款軟件設計微帶天，并通過所形成的遠區(qū)輻射場圖和S曲線分析矩形微帶天線的特性。學習將基礎的理論知識應用到微帶天線的實際設計中。做完之后再回頭想一下，按照公式計算出來的矩形天線的參數(shù)運用到實際時，并不能使天線達到理想的輻射狀態(tài)。這可能是由于一些共識的近似表示以及實際天線所處環(huán)境等因素造成。由此可知，在具體設計微帶天線時要根據(jù)實際的情況對天線進行優(yōu)化處理，使其達到理想輻射特點。當然在做實驗時并不是特別順利，所幸的是，在老師和幾位學長的幫助指導下解決了，并從中學到很多東西。

此外，在這次課設中同學間的配合也是相當重要的。每個學生對老師課堂所講的內(nèi)容的接收程度不同。只有同學間的相互配合，提出問題，然后討論最后解決，才能使課設結(jié)果達到更好的效果。參考文獻

《微波天線與技術(shù)》 西安電子科技大學出版社 劉學觀 郭輝萍 編著。

第四篇：HFSS天線仿真實驗報告

HFSS天線仿真實驗報告

半波偶極子天線設計

通信0905 楊巨 U200913892

2012-3-7

半波偶極子天線設計

半波偶極子天線仿真實驗報告

一、實驗目的

1、學會簡單搭建天線仿真環(huán)境的方法，主要是熟悉HFSS軟件的使用方法

2、了解利用HFSS仿真軟件設計和仿真天線的原理、過程和方法

3、通過天線的仿真，了解天線的主要性能參數(shù)，如駐波比特性、smith圓圖特性、方向圖特性等

4、通過對半波偶極子天線的仿真，學會對其他類型天線仿真的方法

二、實驗儀器

1、裝有windows系統(tǒng)的PC一臺

2、HFSS13.0軟件

3、截圖軟件

三、實驗原理

1、首先明白一點：半波偶極子天線就是對稱陣子天線。

2、對稱振子是中間饋電，其兩臂由兩段等長導線構(gòu)成的振子天線。一臂的導線半徑為a，長度為l。兩臂之間的間隙很小，理論上可以忽略不計，所以振子的總長度L=2l。對稱振子的長度與波長相比擬，本身已可以構(gòu)成實用天線。

3、在計算天線的輻射場時，經(jīng)過實踐證實天線上的電流可以近似認為是按正弦律分布。取圖1的坐標，并忽略振子損耗，則其電流分布可以表示為：

式中，Im為天線上波腹點的電流；k=w/c為相移常數(shù)、根據(jù)正弦分布的特點，對稱振子的末端為電流的波節(jié)點；電流分布關(guān)于振子的中心店對稱；超過半波長就會出現(xiàn)反相電流。

4、在分析計算對稱振子的輻射場時，可以把對稱振子看成是由無數(shù)個電流I(z)、長度為dz的電流元件串聯(lián)而成。利用線性媒介中電磁場的疊加原理，對稱振子的輻射場是這些電流元輻射場之矢量和。

1/ 8

半波偶極子天線設計

電流元I(z)dz所產(chǎn)生的輻射場為

圖2 對稱振子輻射場的計算

如圖2 所示，電流元I(z)所產(chǎn)生的輻射場為

其中

5、方向函數(shù)

四、實驗步驟

1、設計變量

設置求解類型為Driven Model 類型，并設置長度單位為毫米。提前定義對稱陣子天線的基本參數(shù)并初始化

2、創(chuàng)建偶極子天線模型，即圓柱形的天線模型。

其中偶極子天線的另外一個臂是通過坐標軸復制來實現(xiàn)的。

3、設置端口激勵

半波偶極子天線由中心位置饋電，在偶極子天線中心位置創(chuàng)建一個平行于YZ面的矩形面作為激勵端口平面。

4、設置輻射邊界條件

要在HFSS中計算分析天線的輻射場，則必須設置輻射邊界條件。這里創(chuàng)建一個沿Z軸放置的圓柱模型，材質(zhì)為空氣。把圓柱體的表面設置為輻射邊界條件。

5、外加激勵求解設置

分析的半波偶極子天線的中心頻率在3G Hz，同時添加2.5 G Hz ~3.5 G Hz頻段內(nèi)的掃頻設置，掃頻類型為快速掃頻。

2/ 8

半波偶極子天線設計

6、設計檢查和運行仿真計算

7、HFSS天線問題的數(shù)據(jù)后處理

具體在實驗結(jié)果中闡釋。

五、實驗結(jié)果

1、回波損耗S11 回波損耗回波損耗是電纜鏈路由于阻抗不匹配所產(chǎn)生的反射，是一對線自身的反射，是天線設計需要關(guān)注的參數(shù)之一。

圖中所示是在2.5 G Hz ~3.5 G Hz頻段內(nèi)的回波損耗，設計的偶極子天線中心頻率約為3 G Hz，S11<-10dBd的相對帶寬BW=（3.25-2.775）/3*100%=15.83%

2、電壓駐波比

駐波比,一般指的就是電壓駐波比,是指駐波的電壓峰值與電壓谷值之比。

由圖可以看到在3G赫茲附近時，電壓駐波比等于1，說明此處接近行波，傳輸特性比較理想。

3、smith圓圖

史密斯圓圖是一種計算阻抗、反射系數(shù)等參量的簡便圖解方法。采用雙線性變換，將z復平面上。實部 r=常數(shù)和虛部 x＝常數(shù)兩族正交直線變化為正交圓并與：反射系數(shù)

3/ 8

半波偶極子天線設計

|G|=常數(shù)和虛部x＝常數(shù)套印而成。

從smith圓圖可以看到，在中心頻率3G赫茲時的歸一化阻抗約為1，說明端口的阻抗特性匹配良好。

4、輸入阻抗

傳輸線、電子電路等的輸入端口所呈現(xiàn)的阻抗。實質(zhì)上是個等效阻抗。只有確定了輸入阻抗，才能進行阻抗匹配。

圖中所示的輸入阻抗分別為實部和虛部，在中心頻率3G赫茲時，輸入阻抗比較的理想，容易實現(xiàn)匹配。

5、方向圖

方向圖是方向性函數(shù)的圖形表示，他可以形象描繪天線輻射特性隨著空間方向坐標的變化關(guān)系。輻射特性有輻射強度、場強、相位和極化。通常討論在遠場半徑為常數(shù)的大球面上，天線輻射（或接收）的功率或者場強隨位置方向坐標的變化規(guī)律，并分別稱為功率方向圖和場方向圖。天線方向圖是在遠場區(qū)確定的，所以又叫遠場方向圖。電場方向圖：

4/ 8

半波偶極子天線設計

由圖可以看到，電場方向以Z軸為對稱軸，在XOY平面上電場最強，且沿四周均勻輻射。但沿著Z軸方向電場強度很弱。

磁場方向圖：

磁場方向圖在XOY平面上接近一個圓，雖然看上去有些誤差。說明磁場在XOY平面上輻射較為均勻。

三維增益方向圖：

這張圖可以很具體的看出半波偶極子天線沿著Z軸對稱輻射的情況。

6、其他參數(shù)

5/ 8

半波偶極子天線設計

利用HFSS軟件仿真還可以得到天線在該輻射表面上得最大輻射強度、方向性系數(shù)、最大強度及其所在方向等參數(shù)。

看著這一張密密麻麻的圖表，很多參數(shù)還不是很明白，還需研究。

6/ 8

半波偶極子天線設計

六、實驗分析

設計一個天線，無論是作為發(fā)射天線還是接收天線，我們都很關(guān)心其方向參數(shù)、輸入阻抗參數(shù)、增益參數(shù)、頻帶寬度等參數(shù)。這里也主要就上訴幾個參數(shù)來討論半波偶極子天線的優(yōu)缺點。

1、半波偶極子天線在軸向無輻射

2、半波偶極子天線的輻射與其電長度密切相關(guān)。當電長度小于0.5時，波瓣寬度最窄，在垂直與軸向的平面內(nèi)輻射最強，隨著電長度的增加，開始出現(xiàn)副瓣，主瓣寬度變寬，最大輻射方向發(fā)生偏移。

3、半波偶極子天線的輸入阻抗受頻率影響很劇烈，說明寬頻帶時其較難實現(xiàn)負載匹配，所以相對應的頻帶寬度也較窄。

4、在諧振頻率附近時，我們從圖中可以看到，天線的輸入阻抗接近傳輸線的特性阻抗，實現(xiàn)匹配較易，而且在中心頻率附近，電波的傳輸特性也最好，從而可以實現(xiàn)較大效率的功率傳輸。

5、通過對實驗得到結(jié)果的分析，不難發(fā)現(xiàn)，半波偶極子天線的諸多特性與電長度關(guān)系很大，所以可以通過調(diào)整天線的電長度來實現(xiàn)不同功能和要求的半波偶極子天線應用。

6、最后還要補充一點：半波偶極子的輸入阻抗還與天線的粗細有關(guān)。

七、實驗總結(jié)

通過本次HFSS天線仿真實驗，使我更加真實、貼切的了解天線的原理和用途。生活中我們可以見到各種奇形怪狀的天線，卻不知其意義何在。在這次實驗過程中，我不停的操作、翻閱資料、上網(wǎng)查閱文獻，對天線仿真設計的各個環(huán)節(jié)有了一個較為清楚的認識，對天線的各種參數(shù)也有了具體的理解，這些東西對以后的相關(guān)學習和研究打下了基礎。

另外，這次實驗中我感覺較難的部分在與如何通過確定一種具體天線的參量模型來模擬設計天線模型，來仿真驗證天線特性。

7/ 8

第五篇：微波與天線總結(jié)

對稱陣子天線：

構(gòu)成：有兩根粗線和長度都相同的導線構(gòu)成，中間為倆個饋電端

原理: 若電線上的電流分布已知，則由電基本陣子的輻射場沿整個導線的積分，便得到對稱振子的輻射場。實際上，西振子天線可看成是開路傳輸線逐漸張開而成，而其電流分布與無耗開路傳輸線的完全一致，即按正弦駐波分布。用途: 對稱振子分為半波對稱振子和全波對稱振子，半波對稱振子廣泛的應用于短波和超短波波段，它既可以作為獨立天線使用，也可以作為天線陣的陣元，在微波波段還可以作為拋物面天線的饋源。

特點: 方向性比基本振子的方向性稍強一些，平均特性阻抗Z越低R和X隨頻率的變化越緩慢，其頻率特性越好。所以，欲展開對稱振子的工作頻帶，常利用加粗振子直徑的方法。當h=λ/4n時，其輸入阻抗是一個不大的純電阻具有很好的頻率特性，也有利于同饋線匹配，而在并聯(lián)諧振點附近是一個高阻抗且輸入阻抗隨頻率變化劇烈，特性阻抗不好。

陣列天線：

構(gòu)成: 將若干輻射單元按某種方式排列所構(gòu)成的系統(tǒng)。構(gòu)成天線陣地輻射單元，成為天線原或陣元

原理：天線的輻射場是各天線元所產(chǎn)生的矢量疊加，只要各天線元上的電流，振幅和相位分布滿足適當?shù)年P(guān)系，就可以得到所需要的輻射特性 特點：天線陣的主瓣寬度和旁瓣電平是即相互依賴又相互對立的一對矛盾，天線陣方向圖的主瓣寬度小，則旁瓣電平就高，反之，主瓣寬度大則旁瓣電平就低。均勻直線陣的主瓣很窄，但旁瓣數(shù)目多，電平高，二項式直線振的主瓣很寬旁瓣就消失了，旁瓣分散了天線的輻射能量，增加量接受的信噪比，但旁瓣又起到了壓縮主瓣寬度的作用。

直立陣子天線：

構(gòu)成: 垂直于地面或?qū)щ娖矫婕茉O的天線稱為直立陣子天性

原理: 單級天線可等效為一對對稱振子，對稱陣子可等效為一二元陣，但此時等效只是在地面或?qū)w的上半空間成立。理想導電平面上的單級天線的輻射場可直接應用到自由空間對稱振子的公式進行計算。

用途: 廣泛應用于長，中，短波及超短波段。

特點: 當h《λ時輻射電阻很低。單級天線效率也很低改善方法是提高輻射電阻降低損耗電阻。

水平振子天線：

構(gòu)成: 水平振子天線又稱雙級天線，陣子的兩臂由單根或多股銅線構(gòu)成，為了避免在拉線上產(chǎn)生較大感應電流，拉線的長度應較小，臂和支架采用高頻絕緣子隔開，天線與周圍物體要保持適當距離，饋線采用600Ω的平行雙導線。

原理: 與直立天線的情況類似，無限大導電地面的影響可用水平陣子天線的鏡像來代替，架設在理想導電地面上的水平振子天線的輻射場可以用該天線及其鏡像所構(gòu)成的二元陣來分析，但應注意該二元陣的天線元是同幅反相的。用途: 經(jīng)常用于短波通信電視或其他無線電系統(tǒng)。

特點: 架設和饋電方便，地面電導率的變化對水平振子天線的影響較直立天線小，工業(yè)干擾大多是垂直極化波，因此，用水平振子天線可以減少干擾對接收的影響。

引向天線: 構(gòu)成：又稱為八木天線，它由一個有源振子及若干個無源振子組成，在無源振子中較長的一個為反射器，其余為引向器

用途：廣泛用于米波，分米波的通信、雷達、電視及其它天線電流 原理：引向天線實際上也是一個天線陣，與前述天線相比不同的是它是對其中一個振子饋電，其余振子則是靠與饋電振子之間的近場耦合所產(chǎn)生的感應電流來激勵的，而感應電流大小取決于振子的長度及其間距

特點：使天線的方向性增強，但由于各振子之間的相互影響又使天線的工作頻帶變窄，輸入阻抗降低，不利于與饋線的匹配。

電視發(fā)射天線

特點：頻率范圍寬，覆蓋面積大，有零輻射方向，天線及其電場平行于地面，為了擴大服務范圍，發(fā)射天線必須家架在高大建筑的頂端或?qū)Ｓ玫碾娨曀?，這就要求天線必須承受一定的風荷，防雷等。還要求天線在水平面內(nèi)無方向性。

移動通信基站天線

特點：有足夠的機械強度和穩(wěn)定性，垂直極化，根據(jù)組網(wǎng)方式的不同，如果是頂點激勵，采用扇形天線，如果是中心激勵采用全向天線，為了節(jié)省發(fā)射機功率，天線增益應盡可能的高，為了提高天線效率及帶寬，天線與饋線應良好匹配

結(jié)構(gòu)：VHF和UHF移動通信基站天線一般是有饋源和角形反射器倆部分組成的，為了獲得較高的增益，饋源一般采用并饋共軸陣列和串饋共軸陣列兩種形式，為了承受一定的風荷，反射器可以采用條形結(jié)構(gòu) 用途：米波，分米波

特點：體積小，增益高，垂直極化，水平面內(nèi)無方向性 螺旋天線;結(jié)構(gòu)：講導線繞制成螺旋形線圖而構(gòu)成的天線稱為螺旋天線，通常它帶有金屬接地板，有同軸線饋電，同軸線的內(nèi)導體與螺旋線相接，外導體與接地板相連

原理;由于法向模螺旋天線的電尺寸較小，其輻射場可以等效為電基本振子與磁基本振子，輻射場的疊加且它的電流，振幅相等，相位相同。

用途：法向模螺旋天線的輻射效率和增益都較低，主要用于超短波手持式通信機

行波天線：

用途：廣泛應用于短波和超短波波段。

特點：具有較好的單向的輻射特性，較高的增益及較寬的帶寬，但效率不高。原理：行波天線是由導線末端接匹配負載來消除反射波而構(gòu)成的。構(gòu)成：由導線和匹配構(gòu)成。

寬頻帶天線：

特點：阻抗方向圖等電特性在一倍頻程或幾倍頻程內(nèi)無明顯變化。

原理;當工作頻率變化時天線的尺寸隨之改變即保持電尺寸不變則能在很寬頻帶范圍內(nèi)保持輻射特性。

結(jié)構(gòu)：形狀僅取決于角度與其他尺寸無關(guān)，具有終效應弱現(xiàn)象。用途:等角螺旋天線、對數(shù)周期天線在超短波和短波波段廣泛應用

縫隙天線：

結(jié)構(gòu)：在同軸線波導管或空腔諧振器的導體壁上開一條或數(shù)條窄縫是電磁波通過縫隙向外空間輻射而形成一種天線。

原理：對偶原理，理想縫隙天線的方向函數(shù)與同長度的對稱振子的方向函數(shù)E面和H面相互交換。波導的內(nèi)壁上有電流分布，管壁上的縫隙天線切割電流線，縫隙受到激勵而向外產(chǎn)生輻射，形成波導縫隙天線。為加強縫隙天線的方向性，可以在波導上按一定規(guī)律開一系列尺寸相同的縫隙，構(gòu)成波導縫隙陣。

特點：縫隙天線具有輪廓低、重量輕、加工簡單、易于與物體共形、批量生產(chǎn)、電性能多樣化、寬帶和與有源器件和電路集成為統(tǒng)一的組件等諸多特點，適合大規(guī)模生產(chǎn)，能簡化整機的制作與調(diào)試，從而大大降低成本。厚度很小，結(jié)構(gòu)牢固，饋電方便，但容量不高，頻帶較窄。

用途：縫隙天線自上世紀中葉以來有了很大的發(fā)展，廣泛用于地面、艦載、機載、導航等各個領(lǐng)域。由于縫隙陣列天線對天線口徑面內(nèi)的幅度分布容易控制，口徑面利用率高，體積小，易于實現(xiàn)低或極低副瓣等特點，因而使其獲得廣泛使用。

微帶天線：

結(jié)構(gòu): 由一塊厚度遠小于波長的戒指（稱為介質(zhì)基片）和覆蓋在它上面的金屬片構(gòu)成的，其中完全覆蓋介質(zhì)板一片成為接地板，而尺寸可以和波長相比擬的另一篇稱為輻射元，輻射元的形狀可以是方形，矩形，圓形和橢圓形。

原理: 由于基片厚度h《λ場沿h方向均勻分布，在最簡單的情況下，場沿寬度ω方向也沒有變化而僅在長度方向上有變化，在兩開路端的電場均可以分解為相對于接地板的垂直分量和水平分量，兩垂直分量的方向相反水平分量方向相同，因而在垂直于地板的方向，兩水平分量電場所產(chǎn)生的遠區(qū)場同相疊加，兩垂直分量電場所產(chǎn)生的場反相相消，因此兩開路端的水平分量可以等效為無限大平面上同相激勵的兩個縫隙即微帶天線可以等效為由兩個縫隙所構(gòu)成的二元陣列。

特點: 體積小，重量輕，低剖面。波瓣較寬，方向系數(shù)較低，頻帶窄，損耗大交叉極化大，單個微帶天線的功率容量小等

用途 廣泛用于100MHz~50GHz的頻率范圍。

智能天線：

結(jié)構(gòu): 由天線陣和算法構(gòu)成。是數(shù)字信號處理技術(shù)與天線有機結(jié)合的產(chǎn)物。原理: 它將每個用戶信號分為D路（D為天線單元數(shù)），并分別以W11 W12…….Wmd加權(quán)，得到M*D路信號（M為用戶數(shù)），然后將相應的M路信號以不同的加權(quán)系數(shù)組合而成，因此信號的波形是不同的，從而構(gòu)成了M個信道方向圖。

特點: 具有較高的接受靈敏度，使空分多址系統(tǒng)成為可能，消除在上下鏈路中的干擾，抑制多徑衰落效應。

用途: 提高移動通信的性能。

旋轉(zhuǎn)拋物面天線

結(jié)構(gòu) :由兩部分組成，其一是拋物線繞其焦軸旋轉(zhuǎn)而成的拋物反射面，反射面一般采用導電性能良好的金屬或其他材料上敷以金屬層制成，其二是置于拋物面焦點處的饋源。原理:幾何光學反射定理,能量守恒定理.特點 :1張角ψ一定時,饋源方向函數(shù)Df(ψ)變化越快,方向圖越窄,則口徑場分布越不均勻,口徑利用因數(shù)越低.2 饋源方向函數(shù)Df(ψ)一定時, 張角ψ越大, 則口徑場分布越不均勻,口徑利用因數(shù)越低..3張角ψ一定時,饋源方向函數(shù)Df(ψ)變化越快, 方向圖越窄,則口徑截獲因數(shù)越高.饋源方向函數(shù)Df(ψ)一定時, 張角ψ越大, 則口徑截獲因數(shù)越高.4由于拋物面幾乎不存在熱損耗,即η≈1，所以G≈D.5拋物面天線的方向性很大程度上依賴于饋源.用途 :在通信,雷達和射電天文等系統(tǒng)中廣泛應用.卡塞格倫天線

結(jié)構(gòu);由主反射面,副反射面和饋源三部分組成.主反射面是有焦點在F焦距為f的拋物面繞其焦軸旋轉(zhuǎn)而成,副反射面是由一個焦點在F1另一個焦點在F2的雙曲線饒其焦軸旋轉(zhuǎn)而成,主副面的焦軸重合,饋源通常采用喇叭.位于實焦點F2上.原理 : 卡塞格倫天線可以用一個口徑尺寸與原拋物面想同,但焦距放大了A倍的旋轉(zhuǎn)拋物面天線來等效,且具有相同的場分布,這樣就可以利用前面介紹的旋轉(zhuǎn)拋物面天線的理論來分析卡塞格倫天線的輻射特性和各種電參數(shù).特點 : A.由于天線有兩個反射面，幾何參數(shù)增多，便于按照各種需要靈活地進行設計。B.可以采用短焦距拋物面天線做主反射面，減小了天線的縱向尺寸。C.由于采用了副反射面，饋源可以按裝在拋物面頂點的附近，使饋源和接收機之間的傳輸線縮短，減小了傳輸線損耗所造成的噪聲。

用途: 主要用于衛(wèi)星地面站,單脈沖雷達和射電天文等系統(tǒng)中