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1、第一章 緒論 1.1 引言 “微波技術(shù)基礎(chǔ)” [1]是電子類專業(yè)本科生的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課。在本課程中, 學(xué)生是首次接觸到射頻和微波工程中的一些常用概念和方法。由于“微波技術(shù)基礎(chǔ)”課中涉及到分布參數(shù)電路理論、場(chǎng)的理論和微波網(wǎng)絡(luò)理論, 新概念多而且抽象, 公式推導(dǎo)相對(duì)較復(fù)雜, 初學(xué)者學(xué)習(xí)時(shí)會(huì)經(jīng)常遇到困難。 微波理論和微波技術(shù)的基礎(chǔ)是19世紀(jì)科學(xué)家和數(shù)學(xué)家奠定的。1873年麥克斯韋（James Clerk Maxwell）總結(jié)了拉普拉斯（Laplace）、泊松（Poisson）、法拉第（Faraday）、高斯（Gauss）等人的研究，提出了電磁場(chǎng)的基本規(guī)律和電磁波傳播的假設(shè)，并指出光

2、也是電磁能量的一種形式。由麥克斯韋等人建立和完善了麥克斯韋方程。后由赫茲（Heinrich Hertz）在1887－18891年做了一系列實(shí)驗(yàn)，完全證實(shí)了麥克斯韋的電磁波理論。 20世紀(jì)初無線電技術(shù)[2]的快速發(fā)展主要發(fā)生在高頻(HF)到甚高頻（VHF）范圍。20世紀(jì)40年代第二次世界大戰(zhàn)期間，雷達(dá)的出現(xiàn)和發(fā)展使微波理論和技術(shù)得到了人們根本上的重視。隨后，微波技術(shù)在通信領(lǐng)域得到了迅速的發(fā)展。 天線在現(xiàn)代人類社會(huì)生活中的重要性與日俱增，天線提供了必不可少的通信聯(lián)絡(luò)。移動(dòng)電話和所有類型的無線聯(lián)系都借助天線為人們提供對(duì)任何地點(diǎn)和任何人的通信，隨著人類活動(dòng)向太空擴(kuò)展，對(duì)天線的要求將會(huì)達(dá)到史無前

3、例的程度。總之，天線是人們見聞世界的耳目，是人類與太空的聯(lián)系紐帶，是文明社會(huì)的組成要素。本文介紹matlab、HFSS和Flash這三個(gè)軟件，主要結(jié)合Flash軟件對(duì)天線的求解和分析，具有非常重要的意義。 1.2 Matlab基礎(chǔ)知識(shí) 20世紀(jì)70年代，美國(guó)新墨西哥大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任Cleve Moler為了減輕學(xué)生編程的負(fù)擔(dān)，用FORTRAN編寫了最早的MATLAB。1984年由Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWork公司正式把MATLAB推向市場(chǎng)。到20世紀(jì)90年代，MATLAB已成為國(guó)際控制界的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算軟件[3]。 MATLAB是矩陣實(shí)驗(yàn)

4、室（Matrix Laboratory）的簡(jiǎn)稱，是美國(guó)MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。 MATLAB是一種以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ)的交互式程序語言，專門針對(duì)科學(xué)和工程計(jì)算及繪圖需求而開發(fā)的。它是美國(guó)Math Works公司于1984年正式特推出的，1988年推出MATLAB 3.1(Dos)版本，1992年推出MATLAB 4.1(Windows)版本，1997年推出5.1(Windows)版本。 MATLAB是由美國(guó)mathworks公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、

5、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。 MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)

6、計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。 　　MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完成相同的事情簡(jiǎn)捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點(diǎn)，使MATLAB成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對(duì)C，F(xiàn)ORTRAN，C++，JAVA的支持。可以直接調(diào)用,用戶也可以將自己編寫的實(shí)用程序?qū)氲組ATLAB函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的MATLAB愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進(jìn)行下載就可以用。 MATLAB 產(chǎn)品族可以用來進(jìn)行以下

7、各種工作： 　　●數(shù)值分析 　　●數(shù)值和符號(hào)計(jì)算 　　●工程與科學(xué)繪圖 　　●控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 　　●數(shù)字圖像處理技術(shù) 　　●數(shù)字信號(hào)處理技術(shù) ●通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 ●財(cái)務(wù)與金融工程 　　MATLAB 的應(yīng)用范圍非常廣，包括信號(hào)和圖像處理、通訊、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)試和測(cè)量、財(cái)務(wù)建模和分析以及計(jì)算生物學(xué)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。附加的工具箱（單獨(dú)提供的專用MATLAB 函數(shù)集）擴(kuò)展了MATLAB 環(huán)境，以解決這些應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)特定類型的問題。 MATLAB是一種高性能的用于工程計(jì)算的編程軟件，它把科學(xué)計(jì)算，程序編寫以及結(jié)果的可視化等都集中在一個(gè)系統(tǒng)中，使設(shè)計(jì)人員可以非常方便地進(jìn)行仿真、

8、分析、調(diào)試。 MATLAB的特點(diǎn)包括： 1）高效的數(shù)值和符號(hào)計(jì)算功能，能夠使用戶從繁雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算分析中解脫出來。 2）具有完備的圖形處理功能，實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果和編程的可視化。 3）友好的用戶界面及接近數(shù)學(xué)表達(dá)式的自然化語言，能夠使學(xué)者更易于學(xué)習(xí)和掌握。 4）功能豐富的應(yīng)用工具箱，為用戶提供了大量方便實(shí)用的處理工具。 1.3 HFSS基礎(chǔ)知識(shí) HFSS – High Frequency Structure Simulator, Ansoft 公司推出的三維電磁仿真軟件[4]；是世界上第一個(gè)商業(yè)化的三維結(jié)構(gòu)電磁場(chǎng)仿真軟件，業(yè)界公認(rèn)的三維電磁場(chǎng)設(shè)計(jì)和分析的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。HFSS提供了一簡(jiǎn)潔

9、直觀的用戶設(shè)計(jì)界面、精確自適應(yīng)的場(chǎng)解器、擁有空前電性能分析能力的功能強(qiáng)大后處理器，能計(jì)算任意形狀三維無源結(jié)構(gòu)的S參數(shù)和全波電磁場(chǎng)。HFSS軟件擁有強(qiáng)大的天線設(shè)計(jì)功能，它可以計(jì)算天線參量，如增益、方向性、遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖剖面、遠(yuǎn)場(chǎng)3D圖和3dB帶寬；繪制極化特性，包括球形場(chǎng)分量、圓極化場(chǎng)分量、Ludwig第三定義場(chǎng)分量和軸比。使用HFSS，可以計(jì)算： ① 基本電磁場(chǎng)數(shù)值解和開邊界問題，近遠(yuǎn)場(chǎng)輻射問題； ② 端口特征阻抗和傳輸常數(shù)； ③ S參數(shù)和相應(yīng)端口阻抗的歸一化S參數(shù)； ④ 結(jié)構(gòu)的本征?；蛑C振解。 而且，由Ansoft HFSS和Ansoft Designer構(gòu)成的Ansoft高

10、頻解決方案，是目前唯一以物理原型為基礎(chǔ)的高頻設(shè)計(jì)解決方案，提供了從系統(tǒng)到電路直至部件級(jí)的快速而精確的設(shè)計(jì)手段，覆蓋了高頻設(shè)計(jì)的所有環(huán)節(jié)。 最新版“HFSS v10”。為了便于提高設(shè)計(jì)與分析效率，與現(xiàn)有版本相比，強(qiáng)化了與CAD工具和其他分析工具之間的配合。比如，在電磁場(chǎng)分析中需要分析對(duì)象的結(jié)構(gòu)信息，而新版本就新增了通過讀取由CAD生成的結(jié)構(gòu)信息模型，提高易用性的功能。此外CAD模型有時(shí)會(huì)出現(xiàn)微小的段差和坐標(biāo)誤差。HFSS v10新增了一種功能，即使存在這些情況，也能將其分割成最佳的微小網(wǎng)格后，進(jìn)行電磁場(chǎng)分析。Ansoft將其稱為“Healing功能”。據(jù)悉，由于希望直接使用CAD模型的要求越來

11、越高，其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手也都配備了同樣的功能。另一點(diǎn)就是：HFSS v10與SIwave v3進(jìn)行協(xié)作分析的示例。能夠看到車身內(nèi)部的印刷電路板產(chǎn)生的不必要輻射的活動(dòng)情況。 　　除Healing功能外，還新增了讀取其他分析工具結(jié)果的“Data Link功能（數(shù)據(jù)鏈接功能）”。能夠利用此功能，與Ansoft的信號(hào)完整性（工具）分析工具“SIwave”進(jìn)行協(xié)作分析。比如，先設(shè)定成利用SIwave對(duì)機(jī)身內(nèi)部的印刷電路板進(jìn)行分析，然后將分析結(jié)果作為輻射的放射源，利用HFSS對(duì)機(jī)身的電磁場(chǎng)進(jìn)行分析。有利于完成單靠HFSS 10無法完成的詳細(xì)的大規(guī)模分析。HFSS v10追加了芯片封裝與印刷電路板的協(xié)作分析功能

12、，減輕了波形分析的處理負(fù)荷。 Ansoft HFSS v10最重要的新功能就是在PC機(jī)（Windows系統(tǒng)）上能夠利用3GB的內(nèi)存空間，這極有效地拓展了HFSS的仿真計(jì)算能力，此外運(yùn)用HFSS v9.2的用戶自定義編程模塊（UDP）能方便建立各種模型及元件庫。同時(shí)，具備與Ansoft Designer、Nexxim動(dòng)態(tài)鏈接的特性：通過動(dòng)態(tài)參數(shù)化鏈接，在RF/數(shù)?；旌想娐贩抡嬷袑?shí)現(xiàn)與三維電磁場(chǎng)的協(xié)同仿真。 在HFSS的桌面上，你能找到HFSS的全套功能，這是一個(gè)可以完全支持基于三維電磁 場(chǎng)設(shè)計(jì)的界面。除了直觀的視窗特性外，圖形項(xiàng)目樹提供了廣為熟知的HFSS設(shè)計(jì)流程的傳統(tǒng)風(fēng)格。利用Ansoft

13、links接口設(shè)計(jì)師可將HFSS和現(xiàn)有的EDA和MCAD設(shè)計(jì)流結(jié) 合起來。利用與 Cadence、Mentor Graphics，Synopsys以及Zuken的接口，還可鏈接到外部的設(shè)計(jì)流，從而支持Hspice、Pspice及Maxwell SPICE 實(shí)現(xiàn)精確的寬帶電 路仿真。全叁數(shù)化的電路模型還可支持在 Ansoft Disigner和其它電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì) 工具中進(jìn)行精確的高頻電路設(shè)計(jì)。 HFSS能進(jìn)行全面的全叁數(shù)化設(shè)計(jì)，從幾何結(jié)構(gòu)、材料特性到分析、控制及所有后處 理。該軟體強(qiáng)大的叁數(shù)化

14、三維建模能力，和高性能的圖形能力，大大節(jié)省了工程師 的設(shè)計(jì)時(shí)間。直觀的分析設(shè)置和高級(jí)的分析控制確保在全自動(dòng)化方式下獲得設(shè)計(jì)師所希望的設(shè)計(jì)結(jié)果。利用 Optimetrics可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化和叁數(shù)化掃瞄設(shè)計(jì)，且很 容易在桌面上同一項(xiàng)目樹中直接訪問進(jìn)入。在優(yōu)化設(shè)計(jì)分析技術(shù)中增強(qiáng)了敏感性分析和統(tǒng)計(jì)分析功能，其利用HFSS叁數(shù)化分析能力自動(dòng)設(shè)計(jì)分析制造公差帶來的性能 變化。 1.4 Flash基礎(chǔ)知識(shí) Flash，是一種創(chuàng)作工具，目前最新的版本為Adobe Flash CS5.5 Professional(2011年發(fā)布)。Adobe Flash Professional CS5為創(chuàng)建數(shù)字動(dòng)畫

15、 和交互式Web站點(diǎn)提供了功能全面的創(chuàng)作和編輯環(huán)境。Flash廣泛用于創(chuàng)建吸引 人的應(yīng)用程序，它們包含豐富 的視頻、聲音、圖形和動(dòng)畫?？梢栽贔lash中創(chuàng)建原始內(nèi)容或者從其它Adobe應(yīng)用程序（如Photoshop或Illustrator）導(dǎo)入它們，快速設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的動(dòng)畫，以及使用Adobe AcitonScript3.0開發(fā)高級(jí)的交互式項(xiàng)目。設(shè)計(jì)人員和開發(fā)人員可使用它來創(chuàng)建演示文稿、應(yīng)用程序和其它允許用戶交互的內(nèi)容。Flash可以包含簡(jiǎn)單的動(dòng)畫、視頻內(nèi)容、復(fù)雜演示文稿和應(yīng)用程序以及介于它們之間的任何內(nèi)容。通常，使用Flash創(chuàng)作的各個(gè)內(nèi)容單元稱為應(yīng)用程序，即使它們可能只是很簡(jiǎn)單的動(dòng)畫。您也可以

16、通過添加圖片、聲音、視頻和特殊效果，構(gòu)建包含豐富媒體的Flash應(yīng)用程序[5]。 Macromedia Flash軟件特性 1. Flash被大量應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)頁的矢量動(dòng)畫設(shè)計(jì)。因?yàn)槭褂孟蛄窟\(yùn)算（VectorGraphics）的方式，產(chǎn)生出來的影片占用存儲(chǔ)空間較??； 2. 使用Flash創(chuàng)作出的影片有自己的特殊檔案格式（SWF），該公司聲稱全世界97%的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器都內(nèi)建Flash播放器（FlashPlayer）； 3. Flash是Macromedia提出的“富因特網(wǎng)應(yīng)用”（RIA）概念的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)之一。 　　在Flash作品中，常看到很多眩目神奇的效果，而其中部分作品就是利用“遮罩動(dòng)

17、畫”的原理來制作的，如水波、萬花筒、百葉窗、放大鏡、望遠(yuǎn)鏡等。 　　基本概念：在Flash中遮罩就是通過遮罩圖層中的圖形或者文字等對(duì)象，透出下面圖層中的內(nèi)容。在Flash動(dòng)畫中，“遮罩”主要有兩種用途：一種是用在整個(gè)場(chǎng)景或一個(gè)特定區(qū)域，使場(chǎng)景外的對(duì)象或特定區(qū)域外外的對(duì)象不可見；另一種是用來遮罩住某一元件的一部分，從而實(shí)現(xiàn)一些特殊的效果。 　　被遮罩層中的對(duì)象只能透過遮罩層中的對(duì)象顯現(xiàn)出來，被遮罩層可使用按扭、影片剪輯、圖形、位圖、文字、線條等。 　　在Flash中引導(dǎo)層是用來指示元件運(yùn)行路徑的，所以引導(dǎo)層中的內(nèi)容可以是用鋼筆、鉛筆、線條、橢圓工具、矩形工具或畫筆工具等繪制的線段，而被引導(dǎo)

18、層中的對(duì)象是跟著引導(dǎo)線走的，可以使用影片剪輯、圖形元件、按扭、文字等，但不能應(yīng)用形狀。 小提示：引導(dǎo)路徑動(dòng)畫最基本的操作就是使一個(gè)運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫附著在引導(dǎo)線上，所以操作時(shí)應(yīng)特別注意引導(dǎo)線的兩端，被引導(dǎo)的對(duì)象起始點(diǎn)，終止點(diǎn)的兩個(gè)中心點(diǎn)一定要對(duì)準(zhǔn)“引導(dǎo)線”的兩個(gè)端頭。 總結(jié)：三個(gè)軟件各有所長(zhǎng)。 Matlab優(yōu)點(diǎn)： 1. 友好的工作平臺(tái)編程環(huán)境； 2. 簡(jiǎn)單易用的程序語言； 3. 強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力； 4. 出色的圖形處理功能； 5. 應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱； 6. 實(shí)用的程序接口和發(fā)布平臺(tái)； 7. 應(yīng)用軟件開發(fā)（包括用戶界面）。 HFSS優(yōu)點(diǎn)： 1. 仿真精度； 2

19、. 可靠性； 3. 快捷的仿真速度； 4. 方便易用的操作界面； 5. 穩(wěn)定成熟的自適應(yīng)網(wǎng)格剖分技術(shù)。 Flash優(yōu)點(diǎn)： 1. 矢量圖形； 2. 使用聲音； 3. 時(shí)間期限； 4. 合成簡(jiǎn)單的JavaScript函數(shù)； 5. 支持alpha通道。 第二章 Flash入門介紹 2.1 Flash起源和發(fā)展 Flash是由macromedia公司推出的交互式矢量圖和 Web 動(dòng)畫的標(biāo)準(zhǔn)，由Adobe公司收購(gòu)。網(wǎng)頁設(shè)計(jì)者使用 Flash 創(chuàng)作出既漂亮又可改變尺寸的導(dǎo)航界面以及其他奇特的效果。Flash也是存儲(chǔ)芯片的一

20、種，通過特定的程序可以修改里面的數(shù)據(jù)。Flash的前身是Future Wave公司的Future Splash，是世界上第一個(gè)商用的二維矢量動(dòng)畫軟件，用于設(shè)計(jì)和編輯Flash文檔。1996年11月，美國(guó)Macromedia公司收購(gòu)了Future Wave，并將其改名為Flash。在出到Flash 8以后，Macromedia又被Adobe公司收購(gòu)。Flash通常也指Macromedia Flash Player(現(xiàn)Adobe Flash Player) [6]。 先讓我們看看歷史版本特性： 歷史版本 版本名稱 更新時(shí)間 增加功能 Future Splash Animator 19

21、95年 由簡(jiǎn)單的工具和時(shí)間線組成 Macromedia Flash 1 1996年11月 Macromedia更名后為Flash的第一個(gè)版本 Macromedia Flash 2 1997年6月 引入庫的概念 Macromedia Flash 3 1998年5月31日 影片剪輯，Javascript插件，透明度和獨(dú)立播放器 Macromedia Flash 4 1999年6月15日 文本輸入框，增強(qiáng)的ActionScript，流媒體，MP3 Macromedia Flash 5 2000年8月24日 智能剪輯，HTML文本格式 Macromedia Flash

22、 MX 2002年3月15日 Unicode，組件，XML，流媒體視頻編碼 Macromedia Flash MX2004 2003年9月10日 文本抗鋸齒、ActionScript2.0，增強(qiáng)的流媒體視頻行為 Macromedia Flash MX Pro 2003年9月10日 ActionScript2.0的面向?qū)ο缶幊?，媒體播放組件 Macromedia Flash 8 2005年9月13日 詳見Flash8 Macromedia Flash 8 Pro 2005年9月13日 方便創(chuàng)建FlashWeb，增強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)視頻 Adobe Flash CS3 Prof

23、essional 2007年 支持ActionScript3.0，支持XML Adobe Flash CS3 2007年12月14日 導(dǎo)出QuickTime視頻 Adobe Flash CS4 2008年9月 詳見Flash CS4 Adobe Flash CS5 2010年 FlashBuilder、TLF文本支持 Adobe Flash CS5.5 Professional 2011年 支持 iOS 項(xiàng)目開發(fā) 2.2 Flash功能和特點(diǎn) Flash動(dòng)畫設(shè)計(jì)的三大基本功能是整個(gè)Flash動(dòng)畫設(shè)計(jì)知識(shí)體系中最重要、也是最基礎(chǔ)的，包括：繪圖和編輯圖形、補(bǔ)

24、間動(dòng)畫和遮罩。這是三個(gè)緊密相連的邏輯功能，并且這三個(gè)功能自Flash誕生以來就存在.。 Flash動(dòng)畫設(shè)計(jì)的三大基本功能是整個(gè)Flash動(dòng)畫設(shè)計(jì)知識(shí)體系中最重要、也是最基礎(chǔ)的，包括：繪圖和編輯圖形、補(bǔ)間動(dòng)畫和遮罩。這是三個(gè)緊密相連的邏輯功能，并且這三個(gè)功能自Flash誕生以來就存在。 繪圖和編輯圖形 　　繪圖和編輯圖形不但是創(chuàng)作Flash動(dòng)畫的基本功，也是進(jìn)行多媒體創(chuàng)作的基本功。只有基本功扎實(shí)，才能在以后的學(xué)習(xí)和創(chuàng)作道路上一帆風(fēng)順；使用FlashProfessional 8繪圖和編輯圖形——這是Flash動(dòng)畫創(chuàng)作的三大基本功的第一位；在繪圖的過程中要學(xué)習(xí)怎樣使用元件來組織圖形元素，這也是

25、Flash動(dòng)畫的一個(gè)巨大特點(diǎn)。Flash中的每幅圖形都開始于一種形狀。形狀由兩個(gè)部分組成：填充（fill）和筆觸（stroke），前者是形狀里面的部分，后者是形狀的輪廓線。如果你總是可以記住這兩個(gè)組成部分，就可以比較順利地創(chuàng)建美觀、復(fù)雜的畫面。 　　Flash包括多種繪圖工具，它們?cè)诓煌睦L制模式下工作。許多創(chuàng)建工作都開始于像矩形和橢圓這樣的簡(jiǎn)單形狀，因此能夠熟練地繪制它們、修改它們的外觀以及應(yīng)用填充和筆觸是很重要的。對(duì)于Flash提供的3種繪制模式，它們決定了“舞臺(tái)”上的對(duì)象彼此之間如何交互，以及你能夠怎樣編輯它們。默認(rèn)情況下，F(xiàn)lash使用合并繪制模式，但是你可以啟用對(duì)象繪制模式，或者使

26、用“基本矩形”或“基本橢圓”工具，以使用基本繪制模式。 補(bǔ)間動(dòng)畫 　　補(bǔ)間動(dòng)畫是整個(gè)Flash動(dòng)畫設(shè)計(jì)的核心，也是Flash動(dòng)畫的最大優(yōu)點(diǎn)，它有動(dòng)畫補(bǔ)間和形狀補(bǔ)間兩種形式；用戶學(xué)習(xí)Flash動(dòng)畫設(shè)計(jì)，最主要的就是學(xué)習(xí)“補(bǔ)間動(dòng)畫”設(shè)計(jì)；在應(yīng)用影片剪輯元件和圖形元件創(chuàng)作動(dòng)畫時(shí)，有一些細(xì)微的差別，你應(yīng)該完整把握這些細(xì)微的差別[7]。 　　Flash的補(bǔ)間動(dòng)畫有以下幾種： 1.Flash動(dòng)作補(bǔ)間動(dòng)畫 　　動(dòng)作補(bǔ)間動(dòng)畫是Flash中非常重要的動(dòng)畫表現(xiàn)形式之一，在Flash中制作動(dòng)作補(bǔ)間動(dòng)畫的對(duì)象必須是“元件”或“組成”對(duì)象。 　　基本概念：在一個(gè)關(guān)鍵幀上放置一個(gè)元件，然后　在另一個(gè)關(guān)鍵幀上改

27、變?cè)撛拇笮?、顏色、位置、透明度等，F(xiàn)lash根據(jù)兩者之間幀的值自動(dòng)所創(chuàng)建的動(dòng)畫，被稱為動(dòng)作補(bǔ)間動(dòng)畫。 2.Flash形狀補(bǔ)間動(dòng)畫 　　所謂的形狀補(bǔ)間動(dòng)畫，實(shí)際上是由一種對(duì)象變換成另一個(gè)對(duì)象，而該過程只需要用戶提供兩個(gè)分別包含變形前和變形后對(duì)象的關(guān)鍵幀，中間過程將由Flash自動(dòng)完成。 　　基本概念：在一個(gè)關(guān)鍵幀中繪制一個(gè)形狀，然后在另一個(gè)關(guān)鍵幀中更改該形狀或繪制另一個(gè)形狀，F(xiàn)lash根據(jù)兩者之間幀的值或形狀來創(chuàng)建的動(dòng)畫稱為“形狀補(bǔ)間動(dòng)畫”。形狀補(bǔ)間動(dòng)畫可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)圖形之間顏色、形狀、大小、位置的相互變化，其變形的靈活性介于逐幀動(dòng)畫和動(dòng)作補(bǔ)間動(dòng)畫之間，使用的元素多為鼠標(biāo)或壓感筆繪制出的

28、形狀。 　　小提示：在創(chuàng)作形狀補(bǔ)間動(dòng)畫的過程中，如果使用的元素是圖形元件、按扭、文字，則必須先將其“打散”，然后才能創(chuàng)建形狀補(bǔ)間動(dòng)畫。 3.Flash逐幀動(dòng)畫 　　逐幀動(dòng)畫是一種常見的動(dòng)畫形式，它的原理是在“連續(xù)的關(guān)鍵幀”中分解動(dòng)畫動(dòng)作，也就是每一幀中的內(nèi)容不同，連續(xù)播放形成動(dòng)畫。 　　基本概念：在時(shí)間幀上逐幀繪制幀內(nèi)容稱為逐幀動(dòng)畫，由于是一幀一幀地畫，所以逐幀動(dòng)畫具有非常大的靈活性，幾乎可以表現(xiàn)任何想表現(xiàn)的內(nèi)容。 　　在Flash中將JPG、PNG等格式的靜態(tài)圖片連續(xù)導(dǎo)入到Flash中，就會(huì)建立一段逐幀動(dòng)畫。也可以用鼠標(biāo)或壓感筆在場(chǎng)景中一幀幀地畫出幀內(nèi)容，還可以用文字作為幀中的元件

29、，實(shí)現(xiàn)文字跳躍、旋轉(zhuǎn)等特效。 4.Flash遮罩動(dòng)畫 遮罩是Flash動(dòng)畫創(chuàng)作中所不可缺少的——這是Flash動(dòng)畫設(shè)計(jì)三大基本功能中重要的出彩點(diǎn)；使用遮罩配合補(bǔ)間動(dòng)畫，用戶更可以創(chuàng)建更多豐富多彩的動(dòng)畫效果：圖像切換、火焰背景文字、管中窺豹等都是實(shí)用性很強(qiáng)的動(dòng)畫。并且，從這些動(dòng)畫實(shí)例中，用戶可以舉一反三創(chuàng)建更多實(shí)用性更強(qiáng)的動(dòng)畫效果。遮罩的原理非常簡(jiǎn)單，但其實(shí)現(xiàn)的方式多種多樣，特別是和補(bǔ)間動(dòng)畫以及影片剪輯元件結(jié)合起來，可以創(chuàng)建千變?nèi)f化的形式，你應(yīng)該對(duì)這些形式作個(gè)總結(jié)概括，從而使自己可以有的放矢，從容創(chuàng)建各種形式的動(dòng)畫效果。 5.Flash引導(dǎo)層動(dòng)畫 基本概念：在Flash中，將一個(gè)或多個(gè)層

30、鏈接到一個(gè)運(yùn)動(dòng)引導(dǎo)層，使一個(gè)或多個(gè)對(duì)象沿同一條路徑運(yùn)動(dòng)的動(dòng)畫形式被稱為“引導(dǎo)路徑動(dòng)畫”。這種動(dòng)畫可以使一個(gè)或多個(gè)元件完成曲線或不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。 2.3 Flash基本組成 首先我們打開Macromedia Flash 8看看它的界面： 圖2.3.1 雙擊Macromedia Flash 8打開的界面 點(diǎn)擊Flash文檔生成 圖2.3.2 Macromedia Flash 8的flash文檔 軟件快捷鍵 工具欄 箭頭工具【V】 部分選取工具【A】 線條工具【N】 套索工具【L】 鋼筆工具【P】 文本工具【T】 橢圓工具【O】 矩形工具【R】

31、 鉛筆工具【Y】 畫筆工具【B】 任意變形工具【Q】 填充變形工具【F】 墨水瓶工具【S】 顏料桶工具【K】 滴管工具【I】 橡皮擦工具【E】 手形工具【H】 縮放工具【Z】，【M】 菜單欄 新建FLASH文件【Ctrl】+【N】 打開FLA文件【Ctrl】+【O】 作為庫打開【Ctrl】+【Shift】+【O】 關(guān)閉【Ctrl】+【W(wǎng)】 保存【Ctrl】+【S】 另存為【Ctrl】+【Shift】+【S】 新建元件【Ctrl】+【F8】 元件轉(zhuǎn)換為散件【Ctrl】+【B】 導(dǎo)入【Ctrl】+【R】 導(dǎo)出影片【Ctrl】+【Shift】+【Alt】+【S

32、】 發(fā)布設(shè)置【Ctrl】+【Shift】+【F12】 發(fā)布預(yù)覽【Ctrl】+【F12】 發(fā)布【Shift】+【F12】 打印【Ctrl】+【P】 退出FLASH【Ctrl】+【Q】 撤消命令【Ctrl】+【Z】 剪切到剪貼板【Ctrl】+【X】 拷貝到剪貼板【Ctrl】+【C】 粘貼剪貼板內(nèi)容【Ctrl】+【V】 粘貼到當(dāng)前位置【Ctrl】+【Shift】+【V】 清除【退格】 復(fù)制所選內(nèi)容【Ctrl】+【D】 全部選取【Ctrl】+【A】 取消全選【Ctrl】+【Shift】+【A】 剪切幀【Ctrl】+【Alt】+【X】 拷貝幀【Ctrl】+【Alt】+【C

33、】 粘貼幀【Ctrl】+【Alt】+【V】 清除貼【Alt】+【退格】 選擇所有幀【Ctrl】+【Alt】+【A】 新建空白幀【F5】 新建關(guān)鍵幀【F6】 刪除幀【Shift】+【F5】 刪除關(guān)鍵幀【Shift】+【F6】 轉(zhuǎn)換為關(guān)鍵幀【F6】 轉(zhuǎn)換為空白關(guān)鍵幀【F7】 編輯元件【Ctrl】+【E】 首選參數(shù)【Ctrl】+【U】 轉(zhuǎn)到第一個(gè)【HOME】 轉(zhuǎn)到前一個(gè)【PGUP】 轉(zhuǎn)到下一個(gè)【PGDN】 轉(zhuǎn)到最后一個(gè)【END】 放大視圖【Ctrl】+【+】 縮小視圖【Ctrl】+【-】 100%顯示【Ctrl】+【1】 縮放到幀大小【Ctrl】+【2】 全部

34、顯示【Ctrl】+【3】 按輪廓顯示【Ctrl】+【Shift】+【Alt】+【O】 高速顯示【Ctrl】+【Shift】+【Alt】+【F】 消除鋸齒顯示【Ctrl】+【Shift】+【Alt】+【A】 消除文字鋸齒【Ctrl】+【Shift】+【Alt】+【T】 顯示隱藏時(shí)間軸【Ctrl】+【Alt】+【T】 顯示隱藏工作區(qū)以外部分【Ctrl】+【Shift】+【W(wǎng)】 顯示隱藏標(biāo)尺【Ctrl】+【Shift】+【Alt】+【R】 2.4 Flash運(yùn)行環(huán)境 1）硬件環(huán)境：奔騰或賽揚(yáng)800MHz或以上CPU;128MB內(nèi)存；最好有1GB以上硬盤空間；標(biāo)準(zhǔn)鍵盤、VGA以上

35、顯示適配器及鼠標(biāo).。 2）軟件環(huán)境：Windows95/98/ME/2000/XP/7。 以上均為推薦配置，配置越高，PSPICE功能發(fā)揮得越充分。 為了達(dá)到最佳效果，請(qǐng)使用最新版本的InternetExplorer（Windows）中下載（ 一個(gè)有特色的產(chǎn)品和鼠標(biāo)單擊嘗試鏈接，或從產(chǎn)品試驗(yàn)彈出菜單中選擇一個(gè)產(chǎn)品，并單擊“轉(zhuǎn)到”。 從選擇彈出菜單中選擇的語言和平臺(tái)，然后單擊“立即下載”，下載的大小會(huì)在選擇彈出菜單中出現(xiàn)。有關(guān)估計(jì)下載時(shí)間的信息，請(qǐng)參閱下載問題疑難解答。 如果出現(xiàn)提示，請(qǐng)使用用戶的AdobeID和密碼。 2.5 Flash矢量圖形和動(dòng)畫功能 FlashPro

36、fessional8繪圖和編輯圖形——這是Flash動(dòng)畫創(chuàng)作的三大基本功的第一位；在繪圖的過程中要學(xué)習(xí)怎樣使用元件來組織圖形元素，這也是Flash動(dòng)畫的一個(gè)巨大特點(diǎn)。Flash中的每幅圖形都開始于一種形狀。形狀由兩個(gè)部分組成：填充（fill）和筆觸（stroke），前者是形狀里面的部分，后者是形狀的輪廓線。 Flash包括多種繪圖工具，它們?cè)诓煌睦L制模式下工作。許多創(chuàng)建工作都開始于像矩形和橢圓這樣的簡(jiǎn)單形狀，因此能夠熟練地繪制它們、修改它們的外觀以及應(yīng)用填充和筆觸是很重要的[8]。 補(bǔ)間動(dòng)畫是整個(gè)Flash動(dòng)畫設(shè)計(jì)的核心，也是Flash動(dòng)畫的最大優(yōu)點(diǎn)，它有動(dòng)畫補(bǔ)間和形狀補(bǔ)間兩種形式；

37、 Flash的補(bǔ)間動(dòng)畫有以下幾種： Flash動(dòng)作補(bǔ)間動(dòng)畫； Flash形狀補(bǔ)間動(dòng)畫； Flash逐幀動(dòng)畫； Flash遮罩動(dòng)畫； Flash引導(dǎo)層動(dòng)畫。 如圖所示，就是在幀上怎么創(chuàng)建補(bǔ)間動(dòng)畫：點(diǎn)擊幀，右鍵，會(huì)彈出菜單 左鍵點(diǎn)擊創(chuàng)建補(bǔ)間動(dòng)畫得到下面屬性： 然后插入關(guān)鍵幀。 2.6 Flash的應(yīng)用 在現(xiàn)階段，F(xiàn)lash應(yīng)用的領(lǐng)域主要以下幾個(gè)方面： u 娛樂短片：這是當(dāng)前國(guó)內(nèi)最火爆，也是廣大Flash愛好者最熱衷應(yīng)用的一個(gè)領(lǐng)域，就是利用Flash制作動(dòng)畫短片； u 片頭：都說人靠衣裝，其實(shí)網(wǎng)站也一樣。精美的片頭動(dòng)畫，可以大大提升把網(wǎng)站的含金量，片頭就

38、如電視的欄目片頭一樣，可以在很短的時(shí)間內(nèi)把自己的整體信息傳遞給訪問者，既可以給訪問者留下深刻的印象，同時(shí)也能在訪問者心中建立良好印象； u 廣告：這是最近幾年開始流行的一種形式。有了Flash，廣告在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布成為了可能，而且發(fā)展勢(shì)頭迅猛 。根據(jù)調(diào)查資料顯示，國(guó)外的很多企業(yè)都愿意采用Flash制作廣告，因?yàn)樗瓤梢栽诰W(wǎng)絡(luò)上發(fā)布，同時(shí)也可以存為視頻格式在傳統(tǒng)的電視臺(tái)播放。一次制作，多平臺(tái)發(fā)布，所以必將會(huì)越來越得到更多企業(yè)的青睞； u MTV：這也是一種應(yīng)用比較廣泛的形式。在一些Flash制作的網(wǎng)站，幾乎每周都有新的MTV作品產(chǎn)生； u 導(dǎo)航條：Flash的按鈕功能非常強(qiáng)大，是制作菜單的首選

39、。通過鼠標(biāo)的各種動(dòng)作，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫、聲音等多媒體效果，在美化網(wǎng)頁和網(wǎng)站的工作中效果顯著； u 小游戲：利用Flash開發(fā)“迷你”小游戲，在國(guó)外一些大公司比較流行，他們把網(wǎng)絡(luò)廣告和網(wǎng)絡(luò)游戲結(jié)合起來，讓觀眾參與其中，大大增強(qiáng)了廣告效果； u 產(chǎn)品展示：由于Flash有強(qiáng)大的交互功能，所以一些大公司，比如Dell、三星等，都喜歡利用它來展示產(chǎn)品?？梢酝ㄟ^方向鍵選擇產(chǎn)品，在控制觀看產(chǎn)品的功能、外觀等，互動(dòng)的展示比傳統(tǒng)的展示更勝一籌； u 應(yīng)用程序開發(fā)的界面：傳統(tǒng)的應(yīng)用程序的界面都是靜止的圖片，由于任何支持ActiveX的程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)都可以使用Flash動(dòng)畫，所以越來越多的應(yīng)用程序界面應(yīng)用了Fla

40、sh動(dòng)畫，如金山詞霸的安裝界面； u 開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序：目前Flash已經(jīng)大大增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)功能，可以直接通過XML讀取數(shù)據(jù)，又加強(qiáng)ColdFusion、ASP、JSP和Generator的整合，所以用Flash開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序肯定會(huì)越來越廣泛被采用[9]。 第三章 天線 3.1 天線的基礎(chǔ)知識(shí) 1886年赫茲建立了第一個(gè)天線系統(tǒng)，他當(dāng)時(shí)裝配的設(shè)備如今可描述為工作在米波長(zhǎng)的完整無線電系統(tǒng)，其中采用了終端加載的偶極子作為發(fā)射天線，采用諧振方環(huán)作為接收天線。此外，赫茲還用拋物面反射鏡天線做實(shí)驗(yàn)[10]。 隨著二次世界大戰(zhàn)期間雷達(dá)的出現(xiàn)

41、，厘米波得以普及，無線電頻譜得到了更為充分的利用。如今，數(shù)以千計(jì)的通信衛(wèi)星正負(fù)載著天線運(yùn)行與近地軌道、中高度地球軌道和相對(duì)地球靜止軌道。同步衛(wèi)星如同土星的光環(huán)圍繞土星那樣繞著地球。手持的全球定位衛(wèi)星接收機(jī)能夠?yàn)槿魏蔚孛婊蚩罩械挠脩舨环謺円骨缬甑靥峁┙?jīng)度、緯度和高度的信息，其精確度達(dá)到厘米級(jí)。 具有天線陣的探測(cè)器在地面系統(tǒng)的指揮下，已經(jīng)訪問了太陽系的行星。探測(cè)器用厘米波發(fā)回的照片和數(shù)據(jù)，其信號(hào)單程就經(jīng)歷了五個(gè)多小時(shí)?，F(xiàn)有的射電望遠(yuǎn)鏡天線工作與毫米到千米的波長(zhǎng)，接收來自百億光年之遙天體的信號(hào)。 3.1.1 天線的基本概念 天線（antenna)是一種變換器，它把傳輸線上傳播的導(dǎo)行波，變換成在

42、無界媒介（通常是自由空間）中傳播的電磁波，或者進(jìn)行相反的變換。在無線電設(shè)備中用來發(fā)射或接收電磁波的部件。無線電通信、廣播、電視、雷達(dá)、導(dǎo)航、電子對(duì)抗、遙感、射電天文等工程系統(tǒng)，凡是利用電磁波來傳遞信息的，都依靠天線來進(jìn)行工作。此外，在用電磁波傳送能量方面，非信號(hào)的能量輻射也需要天線。一般天線都具有可逆性，即同一副天線既可用作發(fā)射天線，也可用作接收天線，同一天線作為發(fā)射或接收的基本特性參數(shù)是相同的。這就是天線的互易定理[11]。 天線分類： ①按工作性質(zhì)可分為發(fā)射天線和接收天線。 ②按用途可分為通信天線、廣播天線、電視天線、雷達(dá)天線等。 ③按工作波長(zhǎng)可分為超長(zhǎng)波天線、長(zhǎng)波天線、中波天線、

43、短波天線、超短波天線、微波天線等。 ④按結(jié)構(gòu)形式和工作原理可分為線天線和面天線等。描述天線的特性參量有方向圖、方向性系數(shù)、增益、輸入阻抗、輻射效率、極化和頻寬 天線按維數(shù)來分可以分成兩種類型： 一維天線和二維天線 一維天線由許多電線組成，這些電線或者像手機(jī)上用到的直線，或者是一些靈巧的形狀，就像出現(xiàn)電纜之前在電視機(jī)上使用的老兔子耳朵。單極和雙級(jí)天線是兩種最基本的一維天線。 二維天線變化多樣，有片狀（一塊正方形金屬）、陣列狀（組織好的二維模式的一束片），還有喇叭狀，碟狀。 天線根據(jù)使用場(chǎng)合的不同可以分為： 手持臺(tái)天線、車載天線、基地天線三大類。 手持臺(tái)天線就是個(gè)人使用手持

44、對(duì)講機(jī)的天線，常見的有橡膠天線和拉桿天線兩大類。 車載天線是指原設(shè)計(jì)安裝在車輛上通訊天線，最常見應(yīng)用最普遍的是吸盤天線。車載天線結(jié)構(gòu)上也有縮短型、四分之一波長(zhǎng)、中部加感型、八分之五波長(zhǎng)、雙二分之一波長(zhǎng)等形式的天線[12]。 基地臺(tái)天線在整個(gè)通訊系統(tǒng)中具有非常關(guān)鍵的作用，尤其是作為通訊樞紐的通信臺(tái)站。常用的基地臺(tái)天線有玻璃鋼高增益天線、四環(huán)陣天線（八環(huán)陣天線）、定向天線。 發(fā)射機(jī) 傳輸線 漸變轉(zhuǎn)換 電力場(chǎng)線 導(dǎo)行（橫電波）波 一維波 轉(zhuǎn)換區(qū) 或天線 自由空間波 的三維輻射 （a） 無線電通信線路的發(fā)射天線

45、 轉(zhuǎn)換區(qū) 平面波 或天線 導(dǎo)行（橫電波） （b） 無線電通信線路的接收天線 圖1.3.1 無線電通信線路的發(fā)射天線的和接收天線（發(fā)射天線的球面波到達(dá)遠(yuǎn)處的接收天線時(shí)機(jī)本省已經(jīng)是平面波 第四章 天線的介紹和相關(guān)圖形的制作 相信大家對(duì)天線已經(jīng)期待已久，接下來，介紹各種天線。 4.1 電偶極子和細(xì)直天線 4.1.1 電偶極子 任何細(xì)直天線都可以認(rèn)為是有大量很短的導(dǎo)體串接而成的。短的直導(dǎo)體通常稱為短偶極子，盡管很短但仍是有限長(zhǎng)度的。對(duì)于短而趨

46、于零的情況，則稱無限小偶極子。首先闡明短導(dǎo)體的輻射性能，然后再研究實(shí)際使用的長(zhǎng)直導(dǎo)體[13]。 圖4.1.1（a）所示的短電偶極子，其長(zhǎng)度L遠(yuǎn)小于 波長(zhǎng)（L<<λ），其兩頭有一對(duì)端板構(gòu)成一個(gè)電容。由于長(zhǎng)度較短以及電容板的作用，使偶極子饋線上的電流I沿長(zhǎng)度L呈均勻分布。并由平衡的傳輸線饋電。假設(shè)偶極子饋線的直徑d遠(yuǎn)小于其長(zhǎng)度（d<

47、 其中的雙重積分值等于8π/3，于是式（2.1.3）變成 這就是平均功率，或能量從包圍偶極子的球面內(nèi)流出的速率，因而也就等于輻射功率。 2. 電偶極子的輻射電阻和傳遞的功率 若輻射功率沒有損耗，則輻射功率也等于偶極子傳遞的功率。所以，P必須等于偶極子上電流均方根的平方乘以偶極子的輻射電阻Rr，于是 由此解得為 上式中對(duì)于空氣或真空。式（2.1.6）可進(jìn)一步簡(jiǎn)化對(duì)于均勻電流的偶極子輻射電阻 例如，=0.1時(shí)，Rr=7.9；=0.01時(shí)，Rr=0.08Ω?？梢?，短偶極子的輻射電阻很小。 另外，式（2.1.7）是在偶極子有均勻的電流分布情況下得出，而

48、實(shí)際情況短偶極子上的電流幾乎呈線性地從中點(diǎn)的最大值削減到末端的零值，其平均值恰為最大值的一般。對(duì)于一般情況的非均勻電流的偶極子，需對(duì)式（2.1.4）進(jìn)行修正，其輻射功率為 式中Iav為偶極子上平均電流的幅度。 如前所述，向偶自己傳遞功率為 式中I0是中點(diǎn)饋電偶極子的饋端電流幅度。令式（2.1.8）所示的輻射功率等于式（2.1.9）所示的傳遞功率，對(duì)于自由空間（），可得輻射電阻 在此情況下，=/2，則式（2.1.10）應(yīng)改為 （2.1.11） 4.1.2 細(xì)直天線[15] 假設(shè)在天線的中點(diǎn)有平衡的雙導(dǎo)線傳輸線對(duì)稱饋電，天

49、線的長(zhǎng)度任意且天線的直徑很小（設(shè)小于λ/100），其電流分布近似為正弦規(guī)律。電流分布如圖4.1.2所示，每一λ/2段上的電流同相，相鄰段的電流則相反。 λ/2 3λ/4 λ 5λ/4 3λ/2 2λ 圖4.1.2 各種長(zhǎng)度細(xì)直天線上的電流分布 制作如上的圖的步驟： 1、雙擊Macromedia Flash 8生成上面的圖2.3.1點(diǎn)擊建立flash文檔生成2.3.2 2、然后設(shè)置屬性面板大小 點(diǎn)擊大小 尺寸：800*600 點(diǎn)擊確認(rèn)； 3、點(diǎn)擊界面上的線條工具【N】畫出多條直線； 4、雙擊直線 讓鼠標(biāo)呈現(xiàn)彎曲的弧形裝，可以

50、任意改變直線的形狀； 5、然后點(diǎn)擊把各個(gè)直線移至它們的指點(diǎn)； 6、最后保存為圖形。 下面由圖4.1.3所示給出長(zhǎng)度為L(zhǎng)的對(duì)稱細(xì)直天線的遠(yuǎn)場(chǎng)公式。 這里,而 =120πH （4.1.3） 圖4.1.3 長(zhǎng)度為L(zhǎng)的中饋、對(duì)稱、細(xì)直天線的幾何關(guān)系 遠(yuǎn)場(chǎng)波瓣圖的形狀由方括號(hào)中的因子給出。式（4.1.1）和式（4.1.2）是場(chǎng)以天線電流和距離r為函數(shù)的瞬時(shí)大小。當(dāng)取電流最大點(diǎn)處的電流均方根值時(shí)，就得到場(chǎng)的均方根值。。式（4.1.1）和式（4.1.2）中未包含相位因子，這是由于選取了對(duì)稱天線結(jié)構(gòu)的中點(diǎn)作為相位中點(diǎn)。然而，當(dāng)波瓣圖因子改變正負(fù)號(hào)時(shí)

51、，場(chǎng)作為方向θ函數(shù)，將發(fā)生180的相位躍變。 由于式中的幅度因子與天線長(zhǎng)度無關(guān)，故主要關(guān)心相對(duì)的場(chǎng)波瓣圖因子。 如果當(dāng)L=λ/2時(shí)，即半波天線波瓣因子變成 此波瓣圖與無限小或短偶極子波瓣圖sinθ相比，僅定向性稍有增加。 4.2 環(huán)天線 4.2.1 天線的遠(yuǎn)場(chǎng)表達(dá)式 如圖3.2.1所示的環(huán)天線載有均勻同相電流，環(huán)的半徑為a ，并將半徑a的圓環(huán)中心置于坐標(biāo)系的原點(diǎn)。這里說明的是，如果是小環(huán)能適應(yīng)，則假設(shè)沿環(huán)繞行的電流為均勻同相，但當(dāng)環(huán)的周長(zhǎng)超過λ/4時(shí)，必須沿圓周間隔地接入某種形式的相移器，才能實(shí)現(xiàn)近似的均勻同相電流， 式（4.2.1）和式（4.2.2）給出了

52、半徑a的圓環(huán)天線輻射至很遠(yuǎn)距離r處的瞬時(shí)磁場(chǎng)和瞬時(shí)電場(chǎng)。 圖4.2.1 半徑a的環(huán)與坐標(biāo)系的關(guān)系 4.2.2 輻射效率、品質(zhì)因數(shù) 若天線的輻射電阻為Rr，損耗電阻為RL，則輻射效率為 假設(shè)天線環(huán)較小，則損耗電阻 式中，L為環(huán)的周長(zhǎng)，m：d為導(dǎo)體直徑，m。 而對(duì)于空氣中單圈導(dǎo)體（電導(dǎo)率σ=5.7хV/m，磁導(dǎo)率）的圓環(huán)，周長(zhǎng)L=C時(shí)，有 式中，C為環(huán)的周長(zhǎng)，m；fMHz為頻率，MHz；d為導(dǎo)體直徑，m。 作為射頻波進(jìn)入導(dǎo)體的透入深度可由式（4.2.6）計(jì)算，即 式中，f為頻率，Hz； μ為媒介的磁導(dǎo)率，H/m； σ為媒介的電導(dǎo)率，V/

53、m； 4.3 縫隙天線 縫隙天線有著廣泛的應(yīng)用，如在高速飛機(jī)上安裝的天線或嵌入式安裝的場(chǎng)合。任何縫隙都有其互補(bǔ)形式的導(dǎo)線或?qū)?，利用他們可來測(cè)量所對(duì)應(yīng)縫隙的波瓣圖和阻抗[16]。 縫隙天線可以如圖4.3.1（a）所示借助同軸傳輸線很方便地饋送能量，其外導(dǎo)體與金屬片連接，但由于在該大片導(dǎo)體上的λ/2諧振縫隙中心處，饋端電阻約為500Ω，而通常同軸線的特性阻抗要小得多，因此宜采用如圖4.3.1（b）所示的偏置饋電方式來提供良好的阻抗匹配。對(duì)于50Ω的同軸電纜，饋點(diǎn)位置 s≈λ/20，其具體結(jié)構(gòu)見圖4.3.1（c）和圖4.3.1（d）。在導(dǎo)體片的法線方向上，水平縫隙輻射鉛垂極化波，而鉛

54、垂縫隙則輻射 水平極化波?？p隙長(zhǎng)度可以是 λ/2或者更長(zhǎng)。 （a） （b） （c） （d） 圖4.3.1 由同軸傳輸線饋電的縫隙天線 具有λ/2縫隙的平片向其兩側(cè)的輻射相同。但若平片的尺寸非常大（理想地?zé)o限大），且附有如圖4.3.2（a）所示的盒子，則只朝則一側(cè)輻射。如果盒子的深度d適當(dāng)（對(duì)于細(xì)縫，d約為λ/4），饋端的并聯(lián)電納可以忽略不計(jì)。采用這種零電納盒子時(shí)，λ/2諧振縫隙的饋端阻抗是兩倍于無盒情況的純阻值，約為1000Ω。 盒式縫隙天線可用于相對(duì)較長(zhǎng)的波長(zhǎng)，利用地面作為導(dǎo)體片，挖掘長(zhǎng)為λ/2、深度為λ/4的溝壕，如圖2.4.

55、2（b）所示。這種天線可應(yīng)用于諸如機(jī)場(chǎng)附近等場(chǎng)合。為了改進(jìn)土壤的電導(dǎo)率。應(yīng)對(duì)溝壁和縫隙周圍的店面覆蓋銅片。如圖 4.3.2（b）所標(biāo)注，沿縫隙的所有垂直方向均為最大輻射，而沿縫隙的兩個(gè)端點(diǎn)方向的輻射則為零。 （a）盒式輻射器 （b）用作嵌入式輻射器 圖4.3.2 縫隙天線 還可用波導(dǎo)饋電的縫隙來實(shí)現(xiàn)大平片單側(cè)的輻射，見圖4.3.3（a）。波導(dǎo)中傳輸TE10模，電場(chǎng)E的方向如圖所示，波導(dǎo)的寬度L必須大于λ/2（以傳遞能量）而小于1λ（抑制高次模的傳輸）。沿水平伸展的縫隙，在導(dǎo)體片的法線方向上輻射鉛垂極化波?？p隙的敞開一側(cè)

56、形成波導(dǎo)的一個(gè)突變終端，當(dāng)比值L/ω<3時(shí)將在寬頻帶上引起失配。 （a）波導(dǎo)饋電縫隙 （b）T型閂饋電縫隙 圖4.3.3 縫隙天線 圖4.3.3（b）是一種對(duì)盒式縫隙的緊湊型寬頻帶饋電方法，利用T型閂饋電的阻抗補(bǔ)償作用使50Ω饋線在約2：1的頻率覆蓋下達(dá)到VSWR < 2。分析得知縫隙天線的饋端阻抗為 式中，Zi0為自由空間的本征阻抗，其值為377Ω，Zd為互補(bǔ)偶極子的阻抗。 4.4 八木天線 八木天線是日本東北大學(xué)教授八木秀次等人首先研究的。一種典型的新式6單元八木天線如圖4.4.1所示，他由一根用300Ω雙導(dǎo)線傳輸線饋電的受

57、激單元（折合λ/2偶極子）、一根反射器和四根引向器組成，其尺寸（長(zhǎng)度和間距）見圖中標(biāo)注。該天線提供10dB的最大增益和10%的半功率頻帶寬度。適當(dāng)調(diào)節(jié)長(zhǎng)度和間距至最佳值，借助于加長(zhǎng)反射器可以改進(jìn)低頻工作性能，縮短引向器則可以改進(jìn)高頻工作性能，八木天線所固有的窄頻帶特性，可以展寬到1.5 ：1；但此時(shí)要犧牲5dB的增益。 圖4.4.1 新式6單元八木天線及其尺寸 4.5 貼片天線 貼片天線普遍應(yīng)用于頻率高于100MHz（λ0<3m）的情形，通常由一矩形或方形的金屬貼片置于接地平面上一片薄層電介質(zhì)表面組成，薄層電介質(zhì)又稱基片。其貼片可采用光刻工藝制造，使之成本低，易于大批

58、量生產(chǎn)。 圖4.5.1所示是典型的貼片尺寸：長(zhǎng)度L、寬度W 和基片的厚度t 。由同軸線在貼片左緣的中點(diǎn)饋電。其左、右邊緣上的電場(chǎng)水平分量的方向相同，見圖4.5.1（b）。 （a） 俯視圖 （b） 俯視（橫截面）圖 圖4.5.1 左邊緣同軸線饋電的貼片天線 貼片的端視圖（從左邊視入）如圖4.5.2所示，其橫截面別表示為10條平行的子場(chǎng)傳輸線。貼片作為平行板微帶傳輸線的λ/2諧振結(jié)構(gòu)，其特性阻抗反比于平行的子場(chǎng)傳輸線的數(shù)量。每個(gè)子場(chǎng)傳輸線的特性阻抗等于其所含媒質(zhì)的本征阻抗Zi即 對(duì)于空氣，，而。 因此，當(dāng)εr = 2時(shí)，該微帶的特性阻抗Z0為 由

59、n = W/t，可得到更普遍的關(guān)系式 這里忽略了邊緣效應(yīng)。又由于本列中的W 遠(yuǎn)大于t值，貼片的這種邊緣效應(yīng)很小。然而，對(duì)于W/t 值 較小的微帶傳輸線來說，其邊緣效應(yīng)可近似為將微帶加寬兩格子場(chǎng)（即20%）。或者按照如下給出更精確的微帶線阻抗公式計(jì)算 貼片的諧振波長(zhǎng)較典型值λ/2短2%，而λ是介質(zhì)中的波長(zhǎng)（）。 貼片通過圖4.5.1中的左、右兩條縫隙產(chǎn)生輻射?，F(xiàn)按空氣介質(zhì)（）的情況，計(jì)算其阻抗。由式（4.3.1）可得縫隙天線的阻抗為 式中，Zi0為自由空間的本征阻抗，為377Ω； Zd互補(bǔ)偶極子的阻抗，Ω。 對(duì)于長(zhǎng)W ≈ 1λ、寬t≈λ/100的縫隙，其互補(bǔ)偶極子的阻抗

60、近似為 700 + j0Ω，因此，縫隙的阻抗約為 這是在兩側(cè)都敞開的導(dǎo)體片上一條縫隙的阻抗。 長(zhǎng)L ≈ λ/2的微帶等效于一節(jié)兩端接有輻射（和損耗）電阻的λ/2傳輸線，其中心點(diǎn)處于低電位，可視為接地而所誤差很小。于是貼片每一端的縫隙都可當(dāng)成是盒式結(jié)構(gòu)而阻抗加倍。然而，這兩條縫隙對(duì)于貼片來說是并聯(lián)的，它們的合成輸入阻抗應(yīng)減半，故輸入電阻為 Rin ≈ 50Ω 這是W ≈ λ0的長(zhǎng)縫隙（甚至是在εr > 1時(shí)）的典型值，但若W較小則Rin成反比地增大，這是因?yàn)槠浠パa(bǔ)偶極子的輸入阻抗成正比地減小。 貼片的輻射波瓣圖較寬，其典型的波束范圍為半空間ΩA ≈ π，因此貼片的定向性為

61、 貼片天線的阻抗頻帶通常比其波瓣圖的頻帶窄的多。阻抗頻帶是正比于介質(zhì)基片的厚度t的。 4.6 螺旋聚束天線 螺旋是基本的三維幾何形式，一根繞在均勻柱體表面的螺旋導(dǎo)線，當(dāng)柱面展開成平面時(shí)就變成了一條直導(dǎo)線。若向著端面望去，則一根螺旋投影成一個(gè)圓。因此螺旋結(jié)合了直線、圓及柱體的幾何形式。此外，螺旋還具有旋向，既可以是左旋的，也可以是右旋的。 對(duì)螺旋進(jìn)行幾個(gè)描述需要用到下列參量（見圖4.6.1）： 圖 4.6.1 螺旋及其尺寸 D為螺旋的直徑； C為螺旋的周長(zhǎng)，πD； S為螺旋鄰圈之間的節(jié)距； a為螺旋節(jié)距的升角，arctan（S/πD）； L為每圈的長(zhǎng)度；

62、 A為螺旋的軸長(zhǎng)；nS n為圈數(shù)； d為螺旋導(dǎo)體（線）的直徑； 直徑D和周長(zhǎng)C按通過螺旋導(dǎo)體中心線的虛構(gòu)柱面來定義。若用下標(biāo)λ表示某尺寸，即按自由空間波長(zhǎng)進(jìn)行度量的值，Dλ=D/λ。 對(duì)天線的描述要用到下面重要參量：波束寬度、增益、阻抗、軸比。 增益和波束寬度，兩者相互依賴G∝（1/HPBW）,HPBW為半功率波束寬度，而其他參量都是圈數(shù)、節(jié)距（或升角）和頻率的函數(shù)。當(dāng)圈數(shù)給定時(shí)，有波束寬度、增益、阻抗和軸比的性態(tài)確定其可用的頻帶寬度。該頻帶寬度名義上的中心頻率對(duì)應(yīng)了約為1λ（即Cλ=1）的螺旋周長(zhǎng)。對(duì)于給定的頻帶寬度，所有四個(gè)參量都必須在整個(gè)頻帶上滿足要求。 4.7 喇叭天線

63、圖4.7.1列出了多種形式的喇叭天線。主要有矩形喇叭（由矩形波導(dǎo)饋電的）和圓形喇叭。為了是導(dǎo)行的反射最小化，其轉(zhuǎn)換區(qū)域即介于波導(dǎo)的喉部與自由空間的口徑之間的喇叭段可制成指數(shù)律逐漸錐削，如圖4.7.1（a）所示。但實(shí)用的喇叭都制成直線律張開，如圖4.7.1中的其他形式是扇形喇叭，屬于一維張開的矩形喇叭。設(shè)矩形波導(dǎo)饋送的波是電場(chǎng)E沿 y 方向的TE10模，圖中沿垂直于E 的H 平面張開，稱為H 面扇形喇叭。圖4.7.1（c）是同時(shí)沿上述兩個(gè)平面張開的矩形喇叭，稱為凌錐喇叭。波導(dǎo)中 TE10 模的電場(chǎng)幅度沿 y 方向均勻，沿x 方向從中心到邊緣錐削至零，圖4.7.1（b）、（c）中用箭頭標(biāo)出了電場(chǎng)

64、E 的方向，其長(zhǎng)度表示場(chǎng)強(qiáng)的幅度。小張角矩形喇叭的口徑場(chǎng)分布于波導(dǎo)中TE10 模的場(chǎng)分布很相似[17]。 圖4.7.1（d）所示的喇叭屬于圓錐形，受圓波導(dǎo)中的TE11 模的激勵(lì)，喇叭口徑上的電場(chǎng)分布用箭頭標(biāo)于圖中。圖4.7.1（e）是雙錐形，受一鉛垂輻射激勵(lì)出 TEM 模。雙錐形喇叭都具有水平面內(nèi)的非定向波瓣圖。 如果忽略邊緣效應(yīng)，則喇叭天線的輻射波瓣圖由口徑尺寸和已知的口徑場(chǎng)分布所確定。對(duì)于給定的口徑，均勻場(chǎng)分布能使定向性達(dá)到最大值，口徑場(chǎng)幅度或相位的任何變動(dòng)都會(huì)減小定向性。由于H 面扇形喇叭，見圖4.7.1（b），沿 x 維場(chǎng)分布具有向口徑邊緣錐削至零的特征，因此其 xz 平面內(nèi)波瓣圖

65、的副瓣較小，這是已被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)的。 （a）指數(shù)律錐削 （b）扇形 （c）凌錐形 （d）圓錐體 （e）雙錐體 4.7.1 介紹幾種喇叭天線 1. 矩形喇叭天線 矩形喇叭的兩個(gè)主平面內(nèi)的口徑尺寸都大于1λ，其中一個(gè)面內(nèi)的波瓣圖基本上獨(dú)立于另一個(gè)面內(nèi)的口徑。因而，一般來說， H 面扇形喇叭與具有相同 H 縱剖面的凌錐喇叭有著相同的 H 面波瓣圖，另外還有一種 E 面扇形喇叭與具有相同 E 縱剖面的錐形喇叭有著相同的 E 波瓣圖。 2. 圓錐喇叭天線 圖4.7.1（d）中的圓錐喇叭可用圓波導(dǎo)直接饋

66、電。 圖4.7.1（e）中的雙錐喇叭具有在水平面內(nèi)的不定向波瓣圖（設(shè)喇叭的軸是鉛垂的）。這些喇叭可當(dāng)成是凌錐喇叭的變種，其水平面的張角擴(kuò)大到360。其鉛垂面的最優(yōu)張角大體上等同于具有相同縱剖面，且受同樣模式激勵(lì)的扇形喇叭。 3 加脊喇叭天線 用中心脊對(duì)波導(dǎo)加載，由于降低其主模的截止頻率能加寬波導(dǎo)的可用頻帶。圖4.7.2（a）和圖4.7.2（b）分別繪出了具有單脊和雙脊的矩形波導(dǎo)。非常薄的脊或鰭也能有效地作為中心脊加載，它可用外敷金屬的陶瓷片構(gòu)成，便于安裝并聯(lián)電路元件，如圖4.7.2（c）所示。誠(chéng)然，放置介質(zhì)材料與波導(dǎo)中也能降低其截止頻率，但這并不能加寬頻帶，反而增加了損耗。 將雙脊節(jié)后從波導(dǎo)延伸到凌錐喇叭，如圖4.7.2（d）、（e）所示，可使喇叭的頻帶加寬許多倍。用一種四脊喇叭連接雙饋四脊方波導(dǎo)，能提供寬于6 ：1 的正交雙線極化頻帶。 （a）單脊 （b）雙脊 （c）帶有二極管 （d）通州饋電 的鰭線