基于hfss的圆锥喇叭天线设计

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1、本科生科研训练结题报告——基于HFSS的圆锥喇叭天线设计学院（系）：电子工程与光电技术学院姓名、学号：郝晓辉1104330111席家祯1104330126白剑斌1104330105指导老师：钱嵩松摘要天线是对任何无线电通信系统都很重要的器件，其本身的质量直接影响着无线电系统的整体性能。天线可分为简单线天线，行波天线，非频变天线，缝隙天线与微带天线，面天线和智能天线等。圆锥喇叭天线属于面天线。本文首先介绍了天线的基础知识和基本参数，其中着重介绍了喇叭天线及其设计,接着介绍了网络S参数及软件HFSS。在此基础上，进行了圆锥喇叭天线的设计，最后在软

2、件HFSS中进行了仿真。本文对圆锥喇叭天线的设计提供了一定的参考作用。关键词：圆锥喇叭天线；仿真AbstractAntennaisanimportantpartinanyradiocommunicationsystems.Thequalityofantennacanaffecttheperformanceofwholesystems.AntennacanbedividedintosimpleWireAntenna，Traveling-WaveAntenna，Frequence-IndependentAntenna，SlotAntennaand

3、MicrostripAntenna，ApertureAntenna，SmartAntennaandsoon.ConehornantennaisoneoftheApertureAntenna.Inthispaper,basicknowledgeandbasicparametersofantennaarepresentedfirstly,especiallythehornantennaanditsdesignbeemphasized.ThenS-parameterandHFSSsoftwarearebrieflyintroduced.Intheb

4、aseofabove,theconehornantennaisdesigned.Atlast,theantennaissimulatedinHFSS.Thispaperprovidesthereferencetoconehornantenna.Keywords：conichornantenna;simulation目录第1章概述51.1天线的应用背景51.1.1天线的发展与应用51.1.2喇叭天线的发展和应用61.2天线的基础知识61.2.1天线的原理71.2.2天线的辐射71.2.3方向系数91.2.4天线效率91.2.5增益系数101.2

5、.6输入阻抗101.2.7微波网络S参数111.3喇叭天线基础知识141.3.1喇叭天线参数141.3.2给定增益设计喇叭161.3.3根据参数要求计算尺寸参数17第二章HFSS仿真喇叭天线172.1HFSS简介172.2圆锥喇叭天线的仿真182.2.1仿真步骤182.2.2仿真结果分析23第三章结论与展望24引言天线是一种换能器，它将传输线上传播的导行波，变换为在无界媒质（通常是自由空间）中传播的电磁波，或者进行相反的变换。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工

6、作。根据无线电系统对波段的要求，天线的设计也不同。长中短波段，常用T形、环形、菱形等不同形状的导线构成天线；而在微波波段，常用金属板或网制成喇叭天线，抛物面天线，金属面上开槽的裂缝天线，金属或介质条排成的透镜天线等。喇叭天线是一种广泛使用的微波天线，其优点是结构简单，频带宽，功率容量大，调整与使用方便，合理的选择喇叭尺寸可以获得良好的辐射特性，相当尖锐的主瓣和较高的增益。因此，喇叭天线在无线通信,雷达等领域得到广泛的应用。喇叭既可以做各种复杂天线的馈源,也能够直接作天线使用。喇叭天线就外形特性来说,有方形口径喇叭和圆形口径喇叭。方形口径喇叭天

7、线辐射椭圆波束,从辐射方向图的圆对称性和圆极化工作性能方面都不如圆形口径喇叭天线。圆形口径喇叭有单模喇叭,多模喇叭和平衡混合模喇叭。单模喇叭的典型代表就是光壁圆锥喇叭天线,光壁圆锥喇叭结构简单且具有良好的辐射特性,因此在大型阵列天线中使用非常广泛。近年来圆锥喇叭天线的理论和实验研究发展比较迅速,出现了多种改进形式:包括多模圆锥喇叭、波纹喇叭、变张角喇叭和介质加载喇叭等。第1章概述1.1天线的应用背景天线是任何无线电通信系统都离不开的重要前端器件。尽管设备的任务并不相同，但天线在其中所起的作用基本上是相同的。在图1-1所示的通信系统示意图中，天

8、线的任务是将发射机输出的高频电流能量（导波）转换成电磁波辐射出去，或将空间电波信号转换成高频电流能量送给接收机。为了能良好地实现上述目的，要求天线具有一定的方向特性