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內容簡介: |
本书主要介绍天线设计的理念及如何使用HFSS 仿真软件来仿真分析和设计各类天线,包括微带天线、极子天线、喇叭天线、PIFA天线和天线阵列等。全书理论和工程实践紧密结合,多从工程角度出发,直观、透彻地讲解使用HFSS进行天线设计的全过程。借助于HFSS仿真工具,让天线设计不再困难。相信有志于进入天线设计领域的读者读完本书后,一定可以熟悉HFSS 软件的使用,进而掌握天线设计的要领。
本书兼顾天线设计理论和HFSS 天线设计实践,适合无线通信、微波射频、天线设计领域的工程技术人员参考,也可作为高等院校相关专业的教学用书。
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目錄:
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第1章 天线基础 1
1 1 电基本振子的辐射场 1
1 2 参考天线的性能参数 3
1 2 1 方向图 3
1 2 2 辐射强度 4
1 2 3 方向性系数 4
1 2 4 效率 5
1 2 5 增益 5
1 2 6 输入阻抗 5
1 2 7 天线的极化 5
1 3 本章小结 6
第2章 HFSS天线设计流程 7
2 1 HFSS天线设计流程概述 7
2 2 HFSS天线设计详细操作 8
2 2 1 求解类型 8
2 2 2 创建天线结构模型 9
2 2 3 设置边界条件 9
2 2 4 设置激励方式 11
2 2 5 设置求解参数 14
2 2 6 设计检查和运行求解分析 16
2 2 7 天线问题的数据后处理 17
2 2 8 Optimetrics优化设计 17
2 3 本章小结 21
第3章 偶极子和单极子天线设计 22
3 1 概述 22
3 1 1 半波偶极子天线 22
3 1 2 单极子天线 24
3 2 半波偶极子天线设计 25
3 2 1 HFSS设计概述 25
3 2 2 HFSS仿真设计25
3 3 印刷偶极子天线设计 41
3 3 1 印刷偶极子天线的结构 41
3 3 2 天线初始尺寸和HFSS设计概述 42
3 3 3 HFSS仿真设计 43
3 4 WLAN双频单极子天线设计 62
3 4 1 双频单极子天线的结构 63
3 4 2 天线初始尺寸和HFSS设计概述 63
3 4 3 HFSS仿真设计 64
3 5 本章小结 80
第4章 微带天线设计 81
4 1 微带天线概述 81
4 1 1 微带天线的辐射机理 81
4 1 2 微带天线的馈电 82
4 1 3 矩形微带天线的特性参数 82
4 2 侧馈矩形微带天线设计 85
4 2 1 设计要求 85
4 2 2 设计步骤 85
4 2 3 HFSS设计概述 86
4 2 4 HFSS仿真设计 87
4 3 同轴馈电矩形微带天线设计 103
4 3 1 设计要求 104
4 3 2 初始设计 104
4 3 3 HFSS设计概述 104
4 3 4 HFSS仿真设计 105
4 4 双频微带天线设计 126
4 4 1 设计要求 127
4 4 2 HFSS设计概述 127
4 4 3 HFSS仿真设计 127
4 5 圆极化矩形微带天线设计 141
4 5 1 单点馈电圆极化微带天线实现原理 141
4 5 2 设计要求 142
4 5 3 设计步骤 142
4 5 4 HFSS设计概述 142
4 5 5 HFSS仿真设计 142
4 6 本章小结 159
第5章 倒F天线设计 160
5 1 倒F天线概述 160
5 1 1 倒F天线的结构参数分析 160
5 1 2 倒F天线的辐射特性 162
5 2 倒F天线的设计和分析 162
5 2 1 倒F天线的模型结构 163
5 2 2 HFSS仿真设计过程 164
5 2 3 分析倒F天线的结构参数对天线性能的影响 181
5 3 本章小结 187
第6章 平面倒F天线(PIFA)设计 188
6 1 PIFA天线的基本原理 188
6 1 1 PIFA天线的基本结构和由来 188
6 1 2 PIFA天线的谐振频率 189
6 1 3 PIFA天线的带宽 190
6 1 4 PIFA天线的电场分布和电流分布 191
6 1 5 PIFA天线多频工作的实现 191
6 2 GSM 900单频PIFA天线的设计和分析 193
6 2 1 倒F天线的模型结构 193
6 2 2 PIFA天线的HFSS设计过程 194
6 2 3 PIFA天线的结构参数对天线性能的影响分析 220
6 2 4 保存设计 224
6 3 GSM 900和DCS 1800双频PIFA天线的设计 225
6 4 本章小结 232
第7章 喇叭天线设计 233
7 1 矩形口径喇叭天线设计 233
7 1 1 矩形口径喇叭天线的理论 233
7 1 2 设计要求和初始设计 234
7 1 3 HFSS仿真设计 235
7 2 圆形口径双模喇叭天线设计 251
7 2 1 圆形口径喇叭天线原理 251
7 2 2 双模圆锥喇叭 252
7 2 3 设计实例分析 253
7 2 4 HFSS仿真设计 254
7 3 本章小结 267
第8章 微带阵列天线设计 268
8 1 均匀直线阵列天线理论分析 268
8 2 微带阵列天线设计概述 269
8 3 阵元设计 270
8 3 1 设计概述 270
8 3 2 阵元建模和性能分析 270
8 4 馈电网络设计 283
8 5 天线阵列设计 284
8 5 1 天线阵列设计建模 284
8 5 2 求解设置 291
8 5 3 设计检查和运行仿真计算 292
8 5 4 查看分析结果 292
8 6 本章小结 295
第9章 HFSS-IE天线设计实例 296
9 1 设计要求 296
9 2 HFSS-IE仿真设计步骤 296
9 2 1 新建设计工程 296
9 2 2 设计建模 297
9 2 3 求解设置 304
9 2 4 设计检查 306
9 2 5 查看分析结果 306
9 2 6 保存设计 309
9 3 本章小结 310
第10章 HFSS Antenna Design Kit 311
10 1 安装和启动 311
10 1 1 Antenna Design Kit的安装 311
10 1 2 Antenna Design Kit的启动 311
10 1 3 在HFSS中集成Antenna Design Kit 311
10 2 Antenna Design Kit用户界面 312
10 2 1 菜单栏 312
10 2 2 天线类型 313
10 2 3 模型显示和参数设置区 314
10 3 Antenna Design Kit应用实例 315
10 3 1 启动Antenna Design Kit 315
10 3 2 设置介质基板 315
10 3 3 选择天线类型并自动创建设计模型 315
10 4 本章小结 317
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內容試閱:
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近年来,无线通信产业在国内蓬勃发展,诸如手机、WLAN 无线网卡、射频识别(RFID)、蓝牙和全球卫星定位系统(GPS)等产品都需要使用天线来发射和接收无线电信号,因此业界对天线设计人才的需求与日俱增。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,包括天线的辐射方向图、天线增益、轴比、表面电流分布、天线输入阻抗、电压驻波比以及S 参数等性能参数。借助于HFSS 软件,工程师可以更加便捷、高效地设计出各种类型的天线,从而有效地降低设计成本,提高工作效率,缩短设计周期,增强竞争力。
本书内容
本书主要介绍天线设计的基本概念以及使用HFSS 软件仿真设计各种类型天线的分析方法、设置操作和设计流程。书中给出了微带天线、极子天线、喇叭天线、PIFA 天线和天线阵等多种不同类型天线的HFSS 仿真分析流程和设计工程实践。
全书共分10 章,第1 章主要介绍天线的辐射机理以及表征天线各项性能参数的定义。第2 章首先简要介绍使用HFSS 软件进行天线设计的基本流程,然后详细介绍HFSS 天线设计流程中每个设计步骤的具体操作和设置。第3 ~ 9 章是HFSS 天线设计的工程实践部分,介绍几种常用天线的基本理论、分析方法和HFSS 仿真设计操作。其中,第3 章主要介绍偶极子和单极子天线的理论与HFSS 仿真设计实例;第4 章主要介绍微带天线的理论和设计实例、双频天线和圆极化天线的实现,以及在HFSS 中如何分析和设计双频与圆极化天线;第5 章主要介绍倒F 天线的衍变发展过程和其结构,并给出了使用HFSS 设计分析一款工作于2. 4GHz ISM 频段印制电路板IFA 天线的详细过程;第6 章主要介绍手机上常用的平面倒F 天线(PIFA)的理论和设计实例,给出了PIFA 天线的基本结构、性能分析、电流/电场分布以及多频段工作的实现,本章同时也详细介绍了使用HFSS 设计分析一款工作于GSM900 频段的单频PIFA 天线和一款工作于GSM900 / DCS1800 频段的双频PIFA天线的具体过程;第7 章主要介绍喇叭天线理论以及如何使用HFSS 设计喇叭天线,在本章中还讲解了双模天线的概念以及在HFSS 中如何实现双模激励;第8 章主要介绍天线阵的设计,包括均匀直线阵列天线阵因子的理论分析,以及阵元的设计分析、馈电网络的设计分析和整个天线阵列的HFSS 设计分析全过程,第9 章主要介绍HFSS IE 仿真器的使用,并对比了HFSS IE 仿真器和传统的HFSS 仿真器的区别。在本书的最后,即第10 章,介绍HFSS 的天线辅助设计工具———Antenna DesignKit 的使用。
本书特点
全书理论和工程实践紧密结合,从工程角度出发,直观、透彻地讲解使用HFSS 进行天线设计的全过程,不仅要让读者学习到各种类型天线的基本理论、设计方法,以及使用HFSS 软件进行天线设计的详细流程和具体操作,还力求让读者理解为什么要这样操作。知其然并知其所以然,从而能够熟练掌握这些设计应用,达到举一反三、活学活用的学习目标。
本书结合HFSS 软件从工程角度讲解天线设计,借助于HFSS 软件,把复杂的理论直观化,让天线设计不再是一件难的事情。
全书理论和工程实践紧密结合,每个设计实例都是先从理论讲起,然后讲解HFSS 的具体设计思路和设计过程。本着“授人以鱼,不如授人以渔”的原则,本书不仅清楚地阐述了HFSS 天线设计的每一步操作,还着重讲解了为什么要这样做。
本书所有的天线设计实例都创建了HFSS 参数化模型,方便读者在后续学习中更改天线结构尺寸。
资源下载和技术支持
为了帮助读者更好地使用本书进行学习,作者提供了书中每个设计实例的HFSS 源文件。相关设计文件读者可以登录易迪拓培训 。
另外,为了尽可能地节约读者的学习时间,提高学习效率,作者还主讲并制作推出了《两周学会HFSS》、《HFSS 微波器件仿真设计实例》、《HFSS 天线设计入门》和《PCB 天线HFSS 设计实例》等多套视频培训课程。视频课程边操作边讲解,能够以更加直观、生动、高效的方式帮助读者在最短的时间内迅速熟悉并掌握HFSS 的设计应用。有关HFSS
视频课程的详情,读者也可以登录易迪拓培训 查看。关注作者(腾讯微博)(新浪微博)
李明洋
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