电磁场与电磁波课程设计磁偶极子天线的近区场计算

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1、课程设计任务书学院信息科学与工程学院专业电气工程及其自动化学生姓名班级学号课程设计题目工程电磁场与波仿真设计_______磁偶极子天线的近区场计算实践教学要求与任务:1)利用电磁场仿真软件maxwell完成典型电磁产品仿真设计；2)完成几何建模、材料选择、边界条件设置、加载激励及场的求解等3)在maxwell环境下进行仿真设计，并给出最后的场图及对应的参数。工作计划与进度安排:第1天：1.布置课程设计题目及任务。2.查找文献、资料，确立设计方案。第2-3天：1.安装maxwell软件，熟悉maxwell软件仿真环境。2.在maxwell环境下建立几何模型，学会材料

2、选择、边界条件设置及加载激励。第4天：1.在maxwell环境下完成典型电磁产品仿真设计，并给出最后的场图及对应的参数。第5天：1.课程设计结果验收。2.针对课程设计题目进行答辩。3.完成课程设计报告。指导教师：201年月日专业负责人：201年月日学院教学副院长：201年月日15目录1.课程设计的目的与作用11.1设计目的：11.2设计作用：12设计任务及所用Maxwell软件环境介绍12.1设计任务：12.2Maxwell软件环境：23电磁模型的建立23.1建模（Model）23.1.1创建线圈33.1.2创建球形计算区域33.1.3创建激励电流加载面43.1.

3、4设置激励53.1.5设置涡流效应和位移电流存在区域53.1.6设置辐射边界53.1.7创建计算区域的外表面53.1.8仿真运行65电磁模型计算及仿真结果后处理分析65.1计算辐射电阻65.2查看辐射边界上的Poynting矢量图86设计总结和体会97参考文献：9151.课程设计的目的与作用1.1设计目的：电磁场与电磁波课程理论抽象、数学计算繁杂，将Maxwell软件引入教学中，通过对典型电磁产品的仿真设计，并模拟电磁场的特性，将理论与实践有效结合，强化学生对电磁场与电磁波的理解和应用，提高教学质量。1.2设计作用：熟练使用AnsoftMaxwell仿真软件，对电

4、场、磁场进行分析，了解所做题目的原理。利用AnsoftMaxwell软件仿真简单的电场以及磁场分布，画出电场矢量E线图、磁感应强度B线图，并对仿真结果进行分析、总结。将所做步骤详细写出，并配有相应图片说明。2设计任务及所用Maxwell软件环境介绍2.1设计任务：磁偶极子天线的近区场计算：计算如下图所示所受磁偶极子线圈的近区场在边界上的坡印廷矢量及其辐射电阻。要求理解并掌握辐射边界的使用。15其中电流环的内径r=9.5mm,外经R=10mm，线圈材料为铜（copper）。环内通的电流为I=1.5A图2.1磁偶极子天线的近区场模型图2.2Maxwell软件环境：An

5、softMaxwell软件特点：AnsoftMaxwell是低频电磁场有限元仿真软件，在工程电磁领域有广泛的应用。它基于麦克斯韦微分方程，采用有限元离散形式，将工程中的电磁场计算转变为庞大的矩阵求解，使用领域遍及电器、机械、石油化工、汽车、冶金、水利水电、航空航天、船舶、电子、核工业、兵器等众多行业，为各领域的科学研究和工程应用做出了巨大的贡献。3电磁模型的建立3.1建模（Model）Project>InsertMaxwell3DDesign创建3D编辑界面。图3.1（a)maxwell启动界面图15图3.1（b)设置几何尺寸单位点击File>Saveas>Dip

6、oleantenna（工程命名为“Dipoleantenna”）；选择求解器类型：Maxwell>SolutionType>Eddycurrent；设置几何尺寸单位：Modeler>Units>SelectUnits:m(meters)。3.1.1创建线圈点击Draw>Torus；中心点：（0,0,0）输入线圈的内径：（0.0095,0,0）输入线圈的外径：（0.001,0,0）将材料设置为Copper重命名为：coil创建计算区域Region15图3.1.1(a)设置线圈的材料并重命名图图3.1.1(b)绘制环形线圈153.1.2创建球形计算区域点击Draw>S

7、phere；中心点：（0,0,0），输入球形计算区域的半径：（0.06,0,0）；将材料设为vacuum。图3.1.2绘制球形场3.1.3创建激励电流加载面在文件叉状树中点击coil点击Modeler>Surface>Section在SectionPlane面板中选择YZ平面点击Modeler>Boolean>SeparateBodies（分离两Section面）按键盘上Del删除1个截面，将剩下的1个截面重命名为“current”15图3.1.3属性设置栏3.2设置激励选中线圈截面current点击Maxwell3D>Excitations>Assign>Cur

8、rent设