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重庆大学研究生专业实验教学实验报告书重庆大学研究生院制实验课程名称：天线与电波传播实验实验指导教师：唐明春学院：通信工程学院专业及类别：通信与信息系统学号：20141202020姓名：杜楠实验日期：5月10—5月18日成绩：实验一2GHz天线的调试一、实验目的1、掌握一个DSP软件开发流程。2、理解DSP的启动过程。3、掌握汇编的书写规范，学会汇编指令的运用。4、掌握编译器和链接器的使用，能够合理分配存储空间。5、学习CCS的各种调试技巧，如：CUP寄存器、数据和程序存储器的观察，断点的设置，反汇编窗口的使用。6、学习定点数的运算方法。二、实验仪器设备电脑、HFSS软件三、实验原理1、HFSS介绍HFSS是美国Ansoft公司开发的一款基于电磁场有限元法的全波三维电磁仿真软件，可为天线及天线系统设计提供全面的解决方案，精确仿真计算出天线的各种性能，包括二维和三维远场/近场辐射方向图、天线增益、轴比、半功率波瓣宽度、内部电磁场分布、天线阻抗、电压驻波比以及S参数等。HFSS软件可以辅助工程师高效地设计出各种类型的天线，从而有效地降低设计成本，缩短设计周期，增强竞争力。2．软件要能够在HFSS上正常运行，需要用户完成以下流程：①设置求解类型，在天线设计中可以选择模式求解类型或者终端驱动求解类型。②创建天线的结构模型。根据天线的初始尺寸和结构，在HFSS模型窗口中创建出天线的HFSS参数化设计模型。另外，HFSS也可以直接导入由AutoCAD,Pro/E等第三方软件创建的结构模型。③设置边界条件。在HFSS中，导体结构一般设定为理想导体边界条件(PerFeG'tE)或者有限导体边界条件。使用HFSS设计天线时，还必须在辐射体的外侧正确设置辐射边界条件或者理想匹配层(PML)边界条件，这样HFSS才可以计算天线的远区场。④设置激励方式。天线必须通过传输线或者波导传输信号，天线与传输线或者波导的连接处即为馈电面或者称为激励端口。天线设计中馈电面的激励方式主要有两种，分别是波端口激励(WavePort)和集总端口激励(LumpedPort)o⑤设置求解参数，包括设定求解频率和扫频参数，其中，求解频率通常设定为天线的中心工作频率。⑥运行求解分析。上述操作完成后，即创建好天线模型，正确设置了边界条件、激励方式和求解参数，即可执行求解分析操作命令来运行仿真计算。整个仿真计算由HFSS软件自动完成，不需要用户干预。分析完成后，如果结果不收敛，则需要重新设置求解参数;如果结果收敛，则说明计算结果达到了设定的精度要求。⑦查看求解结果。求解分析完成后，在数据后处理部分可以查看HFSS分析出的天线的各项性能参数，如回波损耗S-、电压驻波比VSWR、输入阻抗、天线方向图、轴比和电流分布等。如果仿真计算的天线性能满足设计要求，那么已经完成了天线的仿真设计，此时可以着手制作、调试实际的天线了。如果仿真计算的天线性能未能达到设计要求，那么还需要使用HFSS的参数扫描分析功能或者优化设计功能，进行参数扫描分析和优化设计。⑧Optimetric，优化设计。如果前面的分析结果未达到设计要求，那么还需要使用Optimetrics模块的参数扫描分析功能和优化设计功能来优化天线的结构尺寸，以找到满足设计要求的天线尺寸。四、实验内容1、求解设置分析的印刷偶极子天线的中心频率在2GHz左右，因此求解频率设置为2GHz。同时添加2GHz一3GHz的扫频设置，选择快速(Fast)扫频类型，分析天线在2GHz—3GHz频段的回波损耗和电压驻波比。2、设计检查和运行仿真计算经完成了模型创建和求解设置等HFSS设计的前期工作，接下来就可以运行仿真计算和查看分析结果了。但在运行仿真计算之前，通常需要进行设计检查，检查设计的完整性和正确性。从主菜单栏中选择[HFSS}~[ValidationCheck]命令或者单击工具栏上的按钮，进行设计检查。此时，会打开如图3.3.36所示的ValidationCheck对话框。该对话框中的每一项的前面都显示图标，表示当前的HFSS设计正确且完整。单击按钮关闭对话框，接下来开始运行仿真计算。合理分配各个段的存储地址，并使用CCS观察。3、天线性能结果分析仿真分析完成后，在数据后处理部分能够查看天线各项性能参数的仿真分析结果。这里我们主要来看一下设计的天线的回波损耗、输入阻抗和方向图。五、实验数据六、数据处理及结果分析1.L0取不同变化值时的图像分析2.W0取不同变化值时的图像分析3.2GHZ天线最终调试图像七、实验小结八、本章讲述了半波偶极子天线和单极子天线的分析设计。其中，3.1节给出了半波九、偶极子天线的理论分析以及半波偶极子天线到单极子天线的演变;3.2节给出了使用十、HFSS分析设计半波偶极子天线的实例，并重点讲述了HFSS的天线后处理功能;在十一、3.3节中使用HFSS设计了一个中心频率为2.45GHz的微带巴伦馈线的印刷偶极子天十二、线，并通过HFSS软件Optimetrics模块的参数扫描分析功能对印刷偶极子天线的一些十三、重要结构参数进行了参数扫描分析，从而分析这些参数对天线性能的影响;3.4节给十四、出了一个HFSS双频单极子天线设计实例。十五、在本章中读者可以学习到偶极子天线和单极子天线的设计理论以及使用HFSS分十六、析设计偶极子和单极子天线的全过程。同时，在本章中读者还可以学习到在HFSS中十七、如何创建参数化模型以及HFSS参数扫描分析功能的应用。