磁偶极子天线的近区场计算
电磁场与电磁波实验报告
实验四
实验四 磁偶极子天线的近区场计算
1、实验目的
1.学习软件Ansoft maxwell 软件的使用方法；
2.通过软件的学习掌握运用Ansoft maxwell 进行边界上的坡印廷矢量及其辐射电阻
计算的流程；
3.理解并掌握辐射边界的使用。
2、实验内容
1.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； 2.会用Ansoft maxwell后处理器和计算器对仿真结果分析； 3.恒定磁场力矩计算。
3、实验步骤
1.建模
Project >Insert Maxwell 3D Design File>Save as>Dipole antenna
选择求解器类型：Maxwell>Solution Type>Eddy current 设置几何尺寸单位：
Modeler>Units>Select Units :m(meter)
创建线圈 Draw>torus
中心点:(0,0,0);内径:(0.001,0,0);外径:(0.0095,0,0);材料:copper;命名为:coil 创建计算区域region Draw>sphere
中心点:(0,0,0);球星计算区域半径:(0.006,0,0);材料:vacuum; 创建激励电流加载面 Select coil
Modeler>surface>section Section plane :YZ平面
Modeler>boolean>separate bodies Del 删除一个截面 剩下截面重命名为
current
图1-1 创建截面
2.设置激励
选中线圈截面current
Maxwell 3D> Excitations > Assign（计划，分配）>Current Value:1.414 Type:soild
设置涡流效应和位移电流存在的区域 Maxwell>Excitation>Set eddy effects
将region的半径表示为λ 选中region下的create sphere 将半径radius改为：lambda/4+0.01(m)
添加变量lambda的定义为:c0/frequ (c0为光速，frequ定义为1.5GHz)
按住f，改为面选择 选中region的外表面
Mexwell>Boundaries>Assign>Radiation
设置表面分割的近似原理 选中外表面
Maxwell>Mesh Operations>Assign>Surface Approximation Maximum surface deviation:ignore
Set maximum normal deviation(angle):15 deg Set aspect ratio:10 创建计算区域的外表面 选中region区域的外表面
Modeler>Surface>Create Object From Face 将改表面重命名为
outside
图2-1 设置激励
3.设置计算参数（Assign Executive Parameter）
Maxwell 3D > Parameters > Assign > Matrix （矩阵）
4.设置自适应计算参数（Create Analysis Setup）
Maxwell 3D > Analysis Setup > Add Solution Setup 最大迭代次数:Maximum number of passes > 5 误差要求:Percent Error > 10%
频率设置
:Solver>Adaptive Frequency:1.5GHz
图4-1 设置自适应参数
5.Check & Run
6.计算结果
Maxwell 3D>Fields>Calculator Quantity>E Quantity>H Complex>Conj Cross Complex>Real Number>0.5>* 点击Add
Named expressions>Poynting
Done
Maxwell>Feilds>Calculator
在Named Expression 栏中选中Poynting Copy to stack
Geometry>Surface>Outside Normal>积分>Eval
图6-1 计算
查看阻抗矩阵
Maxwell>Results>Solution Data
图6-2 结果
查看辐射边界上的Poynting矢量图
图6-3 矢量图
四、心得体会
所得仿真值与理论值有所差别是因为理论值为理想状态下所得的结果，但实际过程中要考虑到多种因素。
通过学习maxwell初步了解如何运用仿真软件构建模型以及解决问题。