沈阳理工课程设计-磁偶极子天线的近区场计算课件.doc

目录 1.课程设计的目的与作用 1 1.1设计目的： 1 1.2设计作用： 1 2 设计任务及所用Maxwell软件环境介绍 1 2.1设计任务： 1 2.2 Maxwell软件环境： 2 3电磁模型的建立 2 3.1建模（Model） 2 3.1.1创建线圈 3 3.1.2 创建球形计算区域 3 3.1.3创建激励电流加载面 4 3.1.4设置激励 5 3.1.5设置涡流效应和位移电流存在区域 5 3.1.6设置辐射边界 5 3.1.7创建计算区域的外表面 5 3.1.8 仿真运行 6 5电磁模型计算及仿真结果后处理分析 6 5.1计算辐射电阻 6 5.2查看辐射边界上的Poynting矢量图 8 6 设计总结和体会 9 7 参考文献： 9 1.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Ansoft Maxwell 仿真软件，对电场、磁场进行分析，了解所做题目的原理。利用Ansoft Maxwell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。 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=0.5A 图2.1 磁偶极子天线的近区场模型图 2.2 Maxwell软件环境： Ansoft Maxwell软件特点：Ansoft Maxwell 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 Insert Maxwell 3D Design创建3D编辑界面。 图 3.1（a) maxwell启动界面图 图3.1（b)设置几何尺寸单位 点击FileSave as Dipole antenna （工程命名为“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 (meters)。 3.1.1创建线圈 点击DrawTorus； 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Region 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 3.1.2 创建球形计算区域 点击DrawSphere； 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Section Plane面板中选择YZ平面 点击Modeler Boolean Separate Bodies（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” 图3.1.3属性设置栏 3.2设置激励 选中线圈截面current 点击Maxwell 3D Excitations Assign Current 设置Value为0.5A Type为soild 3.2.1设置涡流效应和位移电流存在区域 点击Maxwell Excitations Set Eddy Effects； 设置如下图 图3.2.1设置涡流效应和位移电流存在区域 3.2.2设置辐射边界 将region的半径表示为的函数。 选中Region下的Create sphere，将半径radius改为：lambda/4+0.01 (m)，添加变量lambda