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基于HFSS仿真軟件的微波天線

課程教學(xué)探索

Teaching exploration of microwave antenna course?based on HFSS simulation software

作者單位

金華燕

杭州電子科技大學(xué) 電子信息學(xué)院，

浙江 杭州 310018

JIN Huayan

School of Electronics and Information, Hangzhou Dianzi University,?

Hangzhou 310018, China

作者簡介：

金華燕(1989—)，女，浙江杭州，博士，講師，研究方向?yàn)椴罘逐侂娞炀€、濾波天線、毫米波天線。

以下為本文目錄結(jié)構(gòu)

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摘? 要

為使學(xué)生更好地理解微波天線輻射的基本原理及物理意義，提出將電磁場仿真軟件HFSS應(yīng)用到微波天線課程的教學(xué)中，使抽象難懂的天線理論公式轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢暬膱D形演示，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而提升教學(xué)效果。以微帶天線為例，采用HFSS仿真軟件，對天線的反射系數(shù)、輻射方向圖以及增益進(jìn)行了分析和演示。實(shí)踐證明，這種感性認(rèn)知教學(xué)方法有助于加強(qiáng)學(xué)生對微波天線理論的理解和掌握。Abstract:?In order to enable students to understand the basic principle and physical significance of the radiation of?microwave antennas, the electromagnetic simulation software HFSS is applied in the teaching exploration of?microwave antenna course, transforming the abstract antenna theory into visualized graphics demonstration, so as?to improve the learning enthusiasm of students and the teaching effect. By taking microstrip antenna as an example,?HFSS is used to analyze and demonstrate the antenna’s reflection coefficient, radiation pattern and gain. Practice?has proved that this perceptual cognition teaching method is helpful for students to understand and master the?theory of microwave antennas.

關(guān)鍵詞：微波天線；輻射方向圖；

電磁場仿真軟件；教學(xué)方法

Key words:?microwave antenna; radiation pattern; electromagnetic field simulation software; teaching method

移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展對移動通信系統(tǒng)提出了高速率、大容量傳輸?shù)刃枨?#xff0c;促使移動通信技術(shù)更新?lián)Q代^[1]。天線是移動通信系統(tǒng)中不可或缺的組成部分，是能量從有線傳輸?shù)綗o線傳輸過渡的橋梁^[2]。因此，在電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生中，開設(shè)微波天線課程十分必要。微波天線理論的基礎(chǔ)是電磁場理論，該課程內(nèi)容抽象、公式繁雜，對學(xué)生物理及數(shù)學(xué)類基礎(chǔ)課程的掌握情況有較高要求。另外，微波天線中涉及的基本參數(shù)較多，采用傳統(tǒng)的公式推導(dǎo)方法教學(xué)，學(xué)生對各參數(shù)物理本質(zhì)以及各參數(shù)之間的關(guān)系理解困難^[3-6]。為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，使學(xué)生對微波天線各參數(shù)的物理意義有更深入的理解和認(rèn)識，在該課程的教學(xué)過程中引入電磁場仿真軟件進(jìn)行形象化的輔助講解，為學(xué)生構(gòu)建直觀性的學(xué)習(xí)情景，是非常有幫助的^[7-9]。

隨著射頻微波電路仿真技術(shù)的發(fā)展，已有越來越多成功的教學(xué)案例將仿真軟件應(yīng)用到微波天線課程的教學(xué)中^[10-12]。天線的輻射特性是天線區(qū)別于其他射頻前端器件的關(guān)鍵特性之一。目前已有的教學(xué)案例主要集中于用仿真軟件來簡單呈現(xiàn)微波天線的輻射方向圖，而對其中的關(guān)鍵信息及物理本質(zhì)介紹較少。為此，本文將科學(xué)研究中常用的電磁場仿真軟件HFSS應(yīng)用到微波天線的課堂教學(xué)中，以經(jīng)典的探針饋電微帶貼片天線為例，通過創(chuàng)建天線模型，對天線的輻射特性及其中的關(guān)鍵信息進(jìn)行了詳細(xì)的介紹與分析，使學(xué)生能夠?qū)ξ⒉ㄌ炀€輻射的物理意義有更深入、更透徹的理解。

以下為本文內(nèi)插圖

圖1? 同軸饋電微帶貼片天線結(jié)構(gòu)圖

圖2? 微帶貼片天線反射系數(shù)曲線

圖3? 微帶貼片天線13GHz處特性

圖4? 微帶貼片天線13GHz處E面和H面歸一化輻射方向圖

圖5? 天線感應(yīng)近場觀測面上13GHz處的電場幅度及相位分布

圖6? 微帶貼片天線輻射方向圖

《實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理》2020年07期P121-124

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的pdf 天线理论与技术 钟顺时_虚拟仿真技术 | 基于HFSS仿真软件的微波天线课程教学探索...的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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