基于Flash 8的图片与动画的设计毕业论文

第一章 绪论1.1 引言“微波技术基础” 1是电子类专业本科生的一门重要技术基础课。在本课程中, 学生是首次接触到射频和微波工程中的一些常用概念和方法。由于“微波技术基础”课中涉及到分布参数电路理论、场的理论和微波网络理论, 新概念多而且抽象, 公式推导相对较复杂, 初学者学习时会经常遇到困难。微波理论和微波技术的基础是19世纪科学家和数学家奠定的。1873年麦克斯韦（James Clerk Maxwell）总结了拉普拉斯（Laplace）、泊松（Poisson）、法拉第（Faraday）、高斯（Gauss）等人的研究，提出了电磁场的基本规律和电磁波传播的假设，并指出光也是电磁能量的一种形式。由麦克斯韦等人建立和完善了麦克斯韦方程。后由赫兹（Heinrich Hertz）在188718891年做了一系列实验，完全证实了麦克斯韦的电磁波理论。20世纪初无线电技术2的快速发展主要发生在高频(HF)到甚高频（VHF）范围。20世纪40年代第二次世界大战期间，雷达的出现和发展使微波理论和技术得到了人们根本上的重视。随后，微波技术在通信领域得到了迅速的发展。天线在现代人类社会生活中的重要性与日俱增，天线提供了必不可少的通信联络。移动电话和所有类型的无线联系都借助天线为人们提供对任何地点和任何人的通信，随着人类活动向太空扩展，对天线的要求将会达到史无前例的程度。总之，天线是人们见闻世界的耳目，是人类与太空的联系纽带，是文明社会的组成要素。本文介绍matlab、HFSS和Flash这三个软件，主要结合Flash软件对天线的求解和分析，具有非常重要的意义。1.2 Matlab基础知识20世纪70年代，美国新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve Moler为了减轻学生编程的负担，用FORTRAN编写了最早的MATLAB。1984年由Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWork公司正式把MATLAB推向市场。到20世纪90年代，MATLAB已成为国际控制界的标准计算软件3。MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，专门针对科学和工程计算及绘图需求而开发的。它是美国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是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C+，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作： 数值分析数值和符号计算工程与科学绘图控制系统的设计与仿真数字图像处理技术数字信号处理技术通讯系统设计与仿真财务与金融工程MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用MATLAB 函数集）扩展了MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。MATLAB是一种高性能的用于工程计算的编程软件，它把科学计算，程序编写以及结果的可视化等都集中在一个系统中，使设计人员可以非常方便地进行仿真、分析、调试。MATLAB的特点包括：1）高效的数值和符号计算功能，能够使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来。2）具有完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化。3）友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，能够使学者更易于学习和掌握。4）功能丰富的应用工具箱，为用户提供了大量方便实用的处理工具。1.3 HFSS基础知识HFSS High Frequency Structure Simulator, Ansoft 公司推出的三维电磁仿真软件4；是世界上第一个商业化的三维结构电磁场仿真软件，业界公认的三维电磁场设计和分析的工业标准。HFSS提供了一简洁直观的用户设计界面、精确自适应的场解器、拥有空前电性能分析能力的功能强大后处理器，能计算任意形状三维无源结构的S参数和全波电磁场。HFSS软件拥有强大的天线设计功能，它可以计算天线参量，如增益、方向性、远场方向图剖面、远场3D图和3dB带宽；绘制极化特性，包括球形场分量、圆极化场分量、Ludwig第三定义场分量和轴比。使用HFSS，可以计算： 基本电磁场数值解和开边界问题，近远场辐射问题； 端口特征阻抗和传输常数； S参数和相应端口阻抗的归一化S参数； 结构的本征模或谐振解。 而且，由Ansoft HFSS和Ansoft Designer构成的Ansoft高频解决方案，是目前唯一以物理原型为基础的高频设计解决方案，提供了从系统到电路直至部件级的快速而精确的设计手段，覆盖了高频设计的所有环节。最新版“HFSS v10”。为了便于提高设计与分析效率，与现有版本相比，强化了与CAD工具和其他分析工具之间的配合。比如，在电磁场分析中需要分析对象的结构信息，而新版本就新增了通过读取由CAD生成的结构信息模型，提高易用性的功能。此外CAD模型有时会出现微小的段差和坐标误差。HFSS v10新增了一种功能，即使存在这些情况，也能将其分割成最佳的微小网格后，进行电磁场分析。Ansoft将其称为“Healing功能”。据悉，由于希望直接使用CAD模型的要求越来越高，其他竞争对手也都配备了同样的功能。另一点就是：HFSS v10与SIwave v3进行协作分析的示例。能够看到车身内部的印刷电路板产生的不必要辐射的活动情况。除Healing功能外，还新增了读取其他分析工具结果的“Data Link功能（数据链接功能）”。能够利用此功能，与Ansoft的信号完整性（工具）分析工具“SIwave”进行协作分析。比如，先设定成利用SIwave对机身内部的印刷电路板进行分析，然后将分析结果作为辐射的放射源，利用HFSS对机身的电磁场进行分析。有利于完成单靠HFSS 10无法完成的详细的大规模分析。HFSS v10追加了芯片封装与印刷电路板的协作分析功能，减轻了波形分析的处理负荷。Ansoft HFSS v10最重要的新功能就是在PC机（Windows系统）上能够利用3GB的内存空间，这极有效地拓展了HFSS的仿真计算能力，此外运用HFSS v9.2的用户自定义编程模块（UDP）能方便建立各种模型及元件库。同时，具备与Ansoft Designer、Nexxim动态链接的特性：通过动态参数化链接，在RF/数模混合电路仿真中实现与三维电磁场的协同仿真。在HFSS的桌面上，你能找到HFSS的全套功能，这是一个可以完全支持基于三维电磁 场设计的界面。除了直观的视窗特性外，图形项目树提供了广为熟知的HFSS设计流程的传统风格。利用Ansoftlinks接口设计师可将HFSS和现有的EDA和MCAD设计流结 合起来。利用与 Cadence、Mentor Graphics，Synopsys以及Zuken的接口，还可链接到外部的设计流，从而支持Hspice、Pspice及Maxwell SPICE 实现精确的宽带电 路仿真。全叁数化的电路模型还可支持在 Ansoft Disigner和其它电路与系统设计 工具中进行精确的高频电路设计。 HFSS能进行全面的全叁数化设计，从几何结构、材料特性到分析、控制及所有后处 理。该软体强大的叁数化三维建模能力，和高性能的图形能力，大大节省了工程师 的设计时间。直观的分析设置和高级的分析控制确保在全自动化方式下获得设计师所希望的设计结果。利用 Optimetrics可自动实现最优化和叁数化扫瞄设计，且很 容易在桌面上同一项目树中直接访问进入。在优化设计分析技术中增强了敏感性分析和统计分析功能，其利用HFSS叁数化分析能力自动设计分析制造公差带来的性能 变化。1.4 Flash基础知识Flash，是一种创作工具，目前最新的版本为Adobe Flash CS5.5 Professional(2011年发布)。Adobe Flash Professional CS5为创建数字动画和交互式Web站点提供了功能全面的创作和编辑环境。Flash广泛用于创建吸引人的应用程序，它们包含丰富 的视频、声音、图形和动画。可以在Flash中创建原始内容或者从其它Adobe应用程序（如Photoshop或Illustrator）导入它们，快速设计简单的动画，以及使用Adobe AcitonScript3.0开发高级的交互式项目。设计人员和开发人员可使用它来创建演示文稿、应用程序和其它允许用户交互的内容。Flash可以包含简单的动画、视频内容、复杂演示文稿和应用程序以及介于它们之间的任何内容。通常，使用Flash创作的各个内容单元称为应用程序，即使它们可能只是很简单的动画。您也可以通过添加图片、声音、视频和特殊效果，构建包含丰富媒体的Flash应用程序5。Macromedia Flash软件特性1. Flash被大量应用于互联网网页的矢量动画设计。因为使用向量运算（VectorGraphics）的方式，产生出来的影片占用存储空间较小；2. 使用Flash创作出的影片有自己的特殊档案格式（SWF），该公司声称全世界97%的网络浏览器都内建Flash播放器（FlashPlayer）；3. Flash是Macromedia提出的“富因特网应用”（RIA）概念的实现平台之一。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“遮罩动画”的原理来制作的，如水波、万花筒、百叶窗、放大镜、望远镜等。基本概念：在Flash中遮罩就是通过遮罩图层中的图形或者文字等对象，透出下面图层中的内容。在Flash动画中，“遮罩”主要有两种用途：一种是用在整个场景或一个特定区域，使场景外的对象或特定区域外外的对象不可见；另一种是用来遮罩住某一元件的一部分，从而实现一些特殊的效果。被遮罩层中的对象只能透过遮罩层中的对象显现出来，被遮罩层可使用按扭、影片剪辑、图形、位图、文字、线条等。在Flash中引导层是用来指示元件运行路径的，所以引导层中的内容可以是用钢笔、铅笔、线条、椭圆工具、矩形工具或画笔工具等绘制的线段，而被引导层中的对象是跟着引导线走的，可以使用影片剪辑、图形元件、按扭、文字等，但不能应用形状。小提示：引导路径动画最基本的操作就是使一个运动动画附着在引导线上，所以操作时应特别注意引导线的两端，被引导的对象起始点，终止点的两个中心点一定要对准“引导线”的两个端头。总结：三个软件各有所长。Matlab优点：1. 友好的工作平台编程环境；2. 简单易用的程序语言；3. 强大的科学计算机数据处理能力；4. 出色的图形处理功能；5. 应用广泛的模块集合工具箱；6. 实用的程序接口和发布平台；7. 应用软件开发（包括用户界面）。HFSS优点：1. 仿真精度；2. 可靠性；3. 快捷的仿真速度；4. 方便易用的操作界面；5. 稳定成熟的自适应网格剖分技术。Flash优点：1. 矢量图形；2. 使用声音；3. 时间期限；4. 合成简单的JavaScript函数；5. 支持alpha通道。第二章 Flash入门介绍2.1 Flash起源和发展Flash是由macromedia公司推出的交互式矢量图和 Web 动画的标准，由Adobe公司收购。网页设计者使用 Flash 创作出既漂亮又可改变尺寸的导航界面以及其他奇特的效果。Flash也是存储芯片的一种，通过特定的程序可以修改里面的数据。Flash的前身是Future Wave公司的Future Splash，是世界上第一个商用的二维矢量动画软件，用于设计和编辑Flash文档。1996年11月，美国Macromedia公司收购了Future Wave，并将其改名为Flash。在出到Flash 8以后，Macromedia又被Adobe公司收购。Flash通常也指Macromedia Flash Player(现Adobe Flash Player) 6。先让我们看看历史版本特性：历史版本版本名称更新时间增加功能Future Splash Animator1995年由简单的工具和时间线组成Macromedia Flash 11996年11月Macromedia更名后为Flash的第一个版本Macromedia Flash 21997年6月引入库的概念Macromedia Flash 31998年5月31日影片剪辑，Javascript插件，透明度和独立播放器Macromedia Flash 41999年6月15日文本输入框，增强的ActionScript，流媒体，MP3Macromedia Flash 52000年8月24日智能剪辑，HTML文本格式Macromedia Flash MX2002年3月15日Unicode，组件，XML，流媒体视频编码Macromedia Flash MX20042003年9月10日文本抗锯齿、ActionScript2.0，增强的流媒体视频行为Macromedia Flash MX Pro2003年9月10日ActionScript2.0的面向对象编程，媒体播放组件Macromedia Flash 82005年9月13日详见Flash8Macromedia Flash 8 Pro2005年9月13日方便创建FlashWeb，增强的网络视频Adobe Flash CS3 Professional2007年支持ActionScript3.0，支持XMLAdobe Flash CS32007年12月14日导出QuickTime视频Adobe Flash CS42008年9月详见Flash CS4Adobe Flash CS52010年FlashBuilder、TLF文本支持Adobe Flash CS5.5 Professional2011年支持 iOS 项目开发2.2 Flash功能和特点Flash动画设计的三大基本功能是整个Flash动画设计知识体系中最重要、也是最基础的，包括：绘图和编辑图形、补间动画和遮罩。这是三个紧密相连的逻辑功能，并且这三个功能自Flash诞生以来就存在.。Flash动画设计的三大基本功能是整个Flash动画设计知识体系中最重要、也是最基础的，包括：绘图和编辑图形、补间动画和遮罩。这是三个紧密相连的逻辑功能，并且这三个功能自Flash诞生以来就存在。绘图和编辑图形绘图和编辑图形不但是创作Flash动画的基本功，也是进行多媒体创作的基本功。只有基本功扎实，才能在以后的学习和创作道路上一帆风顺；使用FlashProfessional 8绘图和编辑图形这是Flash动画创作的三大基本功的第一位；在绘图的过程中要学习怎样使用元件来组织图形元素，这也是Flash动画的一个巨大特点。Flash中的每幅图形都开始于一种形状。形状由两个部分组成：填充（fill）和笔触（stroke），前者是形状里面的部分，后者是形状的轮廓线。如果你总是可以记住这两个组成部分，就可以比较顺利地创建美观、复杂的画面。Flash包括多种绘图工具，它们在不同的绘制模式下工作。许多创建工作都开始于像矩形和椭圆这样的简单形状，因此能够熟练地绘制它们、修改它们的外观以及应用填充和笔触是很重要的。对于Flash提供的3种绘制模式，它们决定了“舞台”上的对象彼此之间如何交互，以及你能够怎样编辑它们。默认情况下，Flash使用合并绘制模式，但是你可以启用对象绘制模式，或者使用“基本矩形”或“基本椭圆”工具，以使用基本绘制模式。补间动画补间动画是整个Flash动画设计的核心，也是Flash动画的最大优点，它有动画补间和形状补间两种形式；用户学习Flash动画设计，最主要的就是学习“补间动画”设计；在应用影片剪辑元件和图形元件创作动画时，有一些细微的差别，你应该完整把握这些细微的差别7。Flash的补间动画有以下几种：1.Flash动作补间动画动作补间动画是Flash中非常重要的动画表现形式之一，在Flash中制作动作补间动画的对象必须是“元件”或“组成”对象。基本概念：在一个关键帧上放置一个元件，然后在另一个关键帧上改变该元件的大小、颜色、位置、透明度等，Flash根据两者之间帧的值自动所创建的动画，被称为动作补间动画。2.Flash形状补间动画所谓的形状补间动画，实际上是由一种对象变换成另一个对象，而该过程只需要用户提供两个分别包含变形前和变形后对象的关键帧，中间过程将由Flash自动完成。基本概念：在一个关键帧中绘制一个形状，然后在另一个关键帧中更改该形状或绘制另一个形状，Flash根据两者之间帧的值或形状来创建的动画称为“形状补间动画”。形状补间动画可以实现两个图形之间颜色、形状、大小、位置的相互变化，其变形的灵活性介于逐帧动画和动作补间动画之间，使用的元素多为鼠标或压感笔绘制出的形状。小提示：在创作形状补间动画的过程中，如果使用的元素是图形元件、按扭、文字，则必须先将其“打散”，然后才能创建形状补间动画。3.Flash逐帧动画逐帧动画是一种常见的动画形式，它的原理是在“连续的关键帧”中分解动画动作，也就是每一帧中的内容不同，连续播放形成动画。基本概念：在时间帧上逐帧绘制帧内容称为逐帧动画，由于是一帧一帧地画，所以逐帧动画具有非常大的灵活性，几乎可以表现任何想表现的内容。在Flash中将JPG、PNG等格式的静态图片连续导入到Flash中，就会建立一段逐帧动画。也可以用鼠标或压感笔在场景中一帧帧地画出帧内容，还可以用文字作为帧中的元件，实现文字跳跃、旋转等特效。4.Flash遮罩动画遮罩是Flash动画创作中所不可缺少的这是Flash动画设计三大基本功能中重要的出彩点；使用遮罩配合补间动画，用户更可以创建更多丰富多彩的动画效果：图像切换、火焰背景文字、管中窥豹等都是实用性很强的动画。并且，从这些动画实例中，用户可以举一反三创建更多实用性更强的动画效果。遮罩的原理非常简单，但其实现的方式多种多样，特别是和补间动画以及影片剪辑元件结合起来，可以创建千变万化的形式，你应该对这些形式作个总结概括，从而使自己可以有的放矢，从容创建各种形式的动画效果。5.Flash引导层动画基本概念：在Flash中，将一个或多个层链接到一个运动引导层，使一个或多个对象沿同一条路径运动的动画形式被称为“引导路径动画”。这种动画可以使一个或多个元件完成曲线或不规则运动。2.3 Flash基本组成首先我们打开Macromedia Flash 8看看它的界面：图2.3.1 双击Macromedia Flash 8打开的界面点击Flash文档生成图2.3.2 Macromedia Flash 8的flash文档软件快捷键工具栏箭头工具【V】部分选取工具【A】线条工具【N】套索工具【L】钢笔工具【P】文本工具【T】椭圆工具【O】矩形工具【R】铅笔工具【Y】画笔工具【B】任意变形工具【Q】填充变形工具【F】墨水瓶工具【S】颜料桶工具【K】滴管工具【I】橡皮擦工具【E】手形工具【H】缩放工具【Z】，【M】菜单栏新建FLASH文件【Ctrl】+【N】打开FLA文件【Ctrl】+【O】作为库打开【Ctrl】+【Shift】+【O】关闭【Ctrl】+【W】保存【Ctrl】+【S】另存为【Ctrl】+【Shift】+【S】新建元件【Ctrl】+【F8】元件转换为散件【Ctrl】+【B】导入【Ctrl】+【R】导出影片【Ctrl】+【Shift】+【Alt】+【S】发布设置【Ctrl】+【Shift】+【F12】发布预览【Ctrl】+【F12】发布【Shift】+【F12】打印【Ctrl】+【P】退出FLASH【Ctrl】+【Q】撤消命令【Ctrl】+【Z】剪切到剪贴板【Ctrl】+【X】拷贝到剪贴板【Ctrl】+【C】粘贴剪贴板内容【Ctrl】+【V】粘贴到当前位置【Ctrl】+【Shift】+【V】清除【退格】复制所选内容【Ctrl】+【D】全部选取【Ctrl】+【A】取消全选【Ctrl】+【Shift】+【A】剪切帧【Ctrl】+【Alt】+【X】拷贝帧【Ctrl】+【Alt】+【C】粘贴帧【Ctrl】+【Alt】+【V】清除贴【Alt】+【退格】选择所有帧【Ctrl】+【Alt】+【A】新建空白帧【F5】新建关键帧【F6】删除帧【Shift】+【F5】删除关键帧【Shift】+【F6】转换为关键帧【F6】转换为空白关键帧【F7】编辑元件【Ctrl】+【E】首选参数【Ctrl】+【U】转到第一个【HOME】转到前一个【PGUP】转到下一个【PGDN】转到最后一个【END】放大视图【Ctrl】+【+】缩小视图【Ctrl】+【-】100%显示【Ctrl】+【1】缩放到帧大小【Ctrl】+【2】全部显示【Ctrl】+【3】按轮廓显示【Ctrl】+【Shift】+【Alt】+【O】高速显示【Ctrl】+【Shift】+【Alt】+【F】消除锯齿显示【Ctrl】+【Shift】+【Alt】+【A】消除文字锯齿【Ctrl】+【Shift】+【Alt】+【T】显示隐藏时间轴【Ctrl】+【Alt】+【T】显示隐藏工作区以外部分【Ctrl】+【Shift】+【W】显示隐藏标尺【Ctrl】+【Shift】+【Alt】+【R】2.4 Flash运行环境1）硬件环境：奔腾或赛扬800MHz或以上CPU;128MB内存；最好有1GB以上硬盘空间；标准键盘、VGA以上显示适配器及鼠标.。2）软件环境：Windows95/98/ME/2000/XP/7。以上均为推荐配置，配置越高，PSPICE功能发挥得越充分。为了达到最佳效果，请使用最新版本的InternetExplorer（Windows）中下载（一个有特色的产品和鼠标单击尝试链接，或从产品试验弹出菜单中选择一个产品，并单击“转到”。从选择弹出菜单中选择的语言和平台，然后单击“立即下载”，下载的大小会在选择弹出菜单中出现。有关估计下载时间的信息，请参阅下载问题疑难解答。如果出现提示，请使用用户的AdobeID和密码。2.5 Flash矢量图形和动画功能FlashProfessional8绘图和编辑图形这是Flash动画创作的三大基本功的第一位；在绘图的过程中要学习怎样使用元件来组织图形元素，这也是Flash动画的一个巨大特点。Flash中的每幅图形都开始于一种形状。形状由两个部分组成：填充（fill）和笔触（stroke），前者是形状里面的部分，后者是形状的轮廓线。Flash包括多种绘图工具，它们在不同的绘制模式下工作。许多创建工作都开始于像矩形和椭圆这样的简单形状，因此能够熟练地绘制它们、修改它们的外观以及应用填充和笔触是很重要的8。补间动画是整个Flash动画设计的核心，也是Flash动画的最大优点，它有动画补间和形状补间两种形式；Flash的补间动画有以下几种：Flash动作补间动画；Flash形状补间动画；Flash逐帧动画；Flash遮罩动画；Flash引导层动画。如图所示，就是在帧上怎么创建补间动画：点击帧，右键，会弹出菜单左键点击创建补间动画得到下面属性：然后插入关键帧。2.6 Flash的应用在现阶段，Flash应用的领域主要以下几个方面：u 娱乐短片：这是当前国内最火爆，也是广大Flash爱好者最热衷应用的一个领域，就是利用Flash制作动画短片；u 片头：都说人靠衣装，其实网站也一样。精美的片头动画，可以大大提升把网站的含金量，片头就如电视的栏目片头一样，可以在很短的时间内把自己的整体信息传递给访问者，既可以给访问者留下深刻的印象，同时也能在访问者心中建立良好印象；u 广告：这是最近几年开始流行的一种形式。有了Flash，广告在网络上发布成为了可能，而且发展势头迅猛 。根据调查资料显示，国外的很多企业都愿意采用Flash制作广告，因为它既可以在网络上发布，同时也可以存为视频格式在传统的电视台播放。一次制作，多平台发布，所以必将会越来越得到更多企业的青睐；u MTV：这也是一种应用比较广泛的形式。在一些Flash制作的网站，几乎每周都有新的MTV作品产生；u 导航条：Flash的按钮功能非常强大，是制作菜单的首选。通过鼠标的各种动作，可以实现动画、声音等多媒体效果，在美化网页和网站的工作中效果显著；u 小游戏：利用Flash开发“迷你”小游戏，在国外一些大公司比较流行，他们把网络广告和网络游戏结合起来，让观众参与其中，大大增强了广告效果；u 产品展示：由于Flash有强大的交互功能，所以一些大公司，比如Dell、三星等，都喜欢利用它来展示产品。可以通过方向键选择产品，在控制观看产品的功能、外观等，互动的展示比传统的展示更胜一筹；u 应用程序开发的界面：传统的应用程序的界面都是静止的图片，由于任何支持ActiveX的程序设计系统都可以使用Flash动画，所以越来越多的应用程序界面应用了Flash动画，如金山词霸的安装界面；u 开发网络应用程序：目前Flash已经大大增强了网络功能，可以直接通过XML读取数据，又加强ColdFusion、ASP、JSP和Generator的整合，所以用Flash开发网络应用程序肯定会越来越广泛被采用9。第三章 天线3.1 天线的基础知识1886年赫兹建立了第一个天线系统，他当时装配的设备如今可描述为工作在米波长的完整无线电系统，其中采用了终端加载的偶极子作为发射天线，采用谐振方环作为接收天线。此外，赫兹还用抛物面反射镜天线做实验10。随着二次世界大战期间雷达的出现，厘米波得以普及，无线电频谱得到了更为充分的利用。如今，数以千计的通信卫星正负载着天线运行与近地轨道、中高度地球轨道和相对地球静止轨道。同步卫星如同土星的光环围绕土星那样绕着地球。手持的全球定位卫星接收机能够为任何地面或空中的用户不分昼夜晴雨地提供经度、纬度和高度的信息，其精确度达到厘米级。具有天线阵的探测器在地面系统的指挥下，已经访问了太阳系的行星。探测器用厘米波发回的照片和数据，其信号单程就经历了五个多小时。现有的射电望远镜天线工作与毫米到千米的波长，接收来自百亿光年之遥天体的信号。3.1.1 天线的基本概念天线（antenna)是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介（通常是自由空间）中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。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作。此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线，同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。这就是天线的互易定理11。天线分类：按工作性质可分为发射天线和接收天线。按用途可分为通信天线、广播天线、电视天线、雷达天线等。按工作波长可分为超长波天线、长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线等。按结构形式和工作原理可分为线天线和面天线等。描述天线的特性参量有方向图、方向性系数、增益、输入阻抗、辐射效率、极化和频宽天线按维数来分可以分成两种类型：一维天线和二维天线一维天线由许多电线组成，这些电线或者像手机上用到的直线，或者是一些灵巧的形状，就像出现电缆之前在电视机上使用的老兔子耳朵。单极和双级天线是两种最基本的一维天线。二维天线变化多样，有片状（一块正方形金属）、阵列状（组织好的二维模式的一束片），还有喇叭状，碟状。天线根据使用场合的不同可以分为：手持台天线、车载天线、基地天线三大类。手持台天线就是个人使用手持对讲机的天线，常见的有橡胶天线和拉杆天线两大类。车载天线是指原设计安装在车辆上通讯天线，最常见应用最普遍的是吸盘天线。车载天线结构上也有缩短型、四分之一波长、中部加感型、八分之五波长、双二分之一波长等形式的天线12。基地台天线在整个通讯系统中具有非常关键的作用，尤其是作为通讯枢纽的通信台站。常用的基地台天线有玻璃钢高增益天线、四环阵天线（八环阵天线）、定向天线。发射机传输线渐变转换电力场线导行（横电波）波一维波转换区或天线自由空间波的三维辐射（a） 无线电通信线路的发射天线转换区平面波或天线导行（横电波） （b） 无线电通信线路的接收天线图1.3.1 无线电通信线路的发射天线的和接收天线（发射天线的球面波到达远处的接收天线时机本省已经是平面波第四章 天线的介绍和相关图形的制作相信大家对天线已经期待已久，接下来，介绍各种天线。4.1 电偶极子和细直天线4.1.1 电偶极子任何细直天线都可以认为是有大量很短的导体串接而成的。短的直导体通常称为短偶极子，尽管很短但仍是有限长度的。对于短而趋于零的情况，则称无限小偶极子。首先阐明短导体的辐射性能，然后再研究实际使用的长直导体13。图4.1.1（a）所示的短电偶极子，其长度L远小于 波长（L），其两头有一对端板构成一个电容。由于长度较短以及电容板的作用，使偶极子馈线上的电流I沿长度L呈均匀分布。并由平衡的传输线馈电。假设偶极子馈线的直径d远小于其长度（dL），其等效结构如图4.1.1(b)所示。（a）实际结构（b）等效结构图4.1.1 短线偶极子天线1. 电偶极子的辐射功率14采用极坐标形式，则总的辐射功率为式中是磁场绝对值将此式代入式（2.1.1），则有其中的双重积分值等于8/3，于是式（2.1.3）变成这就是平均功率，或能量从包围偶极子的球面内流出的速率，因而也就等于辐射功率。2. 电偶极子的辐射电阻和传递的功率若辐射功率没有损耗，则辐射功率也等于偶极子传递的功率。所以，P必须等于偶极子上电流均方根的平方乘以偶极子的辐射电阻Rr，于是由此解得为上式中对于空气或真空。式（2.1.6）可进一步简化对于均匀电流的偶极子辐射电阻例如，=0.1时，Rr=7.9；=0.01时，Rr=0.08。可见，短偶极子的辐射电阻很小。另外，式（2.1.7）是在偶极子有均匀的电流分布情况下得出，而实际情况短偶极子上的电流几乎呈线性地从中点的最大值削减到末端的零值，其平均值恰为最大值的一般。对于一般情况的非均匀电流的偶极子，需对式（2.1.4）进行修正，其辐射功率为式中Iav为偶极子上平均电流的幅度。如前所述，向偶自己传递功率为 式中I0是中点馈电偶极子的馈端电流幅度。令式（2.1.8）所示的辐射功率等于式（2.1.9）所示的传递功率，对于自由空间（），可得辐射电阻在此情况下，=/2，则式（2.1.10）应改为 （2.1.11）4.1.2 细直天线15假设在天线的中点有平衡的双导线传输线对称馈电，天线的长度任意且天线的直径很小（设小于/100），其电流分布近似为正弦规律。电流分布如图4.1.2所示，每一/2段上的电流同相，相邻段的电流则相反。/23/45/43/22图4.1.2 各种长度细直天线上的电流分布制作如上的图的步骤：1、双击Macromedia Flash 8生成上面的图2.3.1点击建立flash文档生成2.3.22、然后设置属性面板大小点击大小尺寸：800*600 点击确认；3、点击界面上的线条工具【N】画出多条直线；4、双击直线 让鼠标呈现弯曲的弧形装，可以任意改变直线的形状；5、然后点击把各个直线移至它们的指点；6、最后保存为图形。下面由图4.1.3所示给出长度为L的对称细直天线的远场公式。这里,而=120H（4.1.3）图4.1.3 长度为L的中馈、对称、细直天线的几何关系远场波瓣图的形状由方括号中的因子给出。式（4.1.1）和式（4.1.2）是场以天线电流和距离r为函数的瞬时大小。当取电流最大点处的电流均方根值时，就得到场的均方根值。式（4.1.1）和式（4.1.2）中未包含相位因子，这是由于选取了对称天线结构的中点作为相位中点。然而，当波瓣图因子改变正负号时，场作为方向函数，将发生180的相位跃变。由于式中的幅度因子与天线长度无关，故主要关心相对的场波瓣图因子。如果当L=/2时，即半波天线波瓣因子变成此波瓣图与无限小或短偶极子波瓣图sin相比，仅定向性稍有增加。4.2 环天线4.2.1 天线的远场表达式如图3.2.1所示的环天线载有均匀同相电流，环的半径为a，并将半径a的圆环中心置于坐标系的原点。这里说明的是，如果是小环能适应，则假设沿环绕行的电流为均匀同相，但当环的周长超过/4时，必须沿圆周间隔地接入某种形式的相移器，才能实现近似的均匀同相电流，式（4.2.1）和式（4.2.2）给出了半径a的圆环天线辐射至很远距离r处的瞬时磁场和瞬时电场。图4.2.1 半径a的环与坐标系的关系4.2.2 辐射效率、品质因数若天线的辐射电阻为Rr，损耗电阻为RL，则辐射效率为假设天线环较小，则损耗电阻式中，L为环的周长，m：d为导体直径，m。而对于空气中单圈导体（电导率=5.7V/m，磁导率）的圆环，周长L=C时，有式中，C为环的周长，m；fMHz为频率，MHz；d为导体直径，m。作为射频波进入导体的透入深度可由式（4.2.6）计算，即式中，f为频率，Hz；为媒介的磁导率，H/m；为媒介的电导率，V/m；4.3 缝隙天线缝隙天线有着广泛的应用，如在高速飞机上安装的天线或嵌入式安装的场合。任何缝隙都有其互补形式的导线或导带，利用他们可来测量所对应缝隙的波瓣图和阻抗16。缝隙天线可以如图4.3.1（a）所示借助同轴传输线很方便地馈送能量，其外导体与金属片连接，但由于在该大片导体上的/2谐振缝隙中心处，馈端电阻约为500，而通常同轴线的特性阻抗要小得多，因此宜采用如图4.3.1（b）所示的偏置馈电方式来提供良好的阻抗匹配。对于50的同轴电缆，馈点位置 s/20，其具体结构见图4.3.1（c）和图4.3.1（d）。在导体片的法线方向上，水平缝隙辐射铅垂极化波，而铅垂缝隙则辐射 水平极化波。缝隙长度可以是 /2或者更长。（a）（b）（c）（d）图4.3.1 由同轴传输线馈电的缝隙天线具有/2缝隙的平片向其两侧的辐射相同。但若平片的尺寸非常大（理想地无限大），且附有如图4.3.2（a）所示的盒子，则只朝则一侧辐射。如果盒子的深度d适当（对于细缝，d约为/4），馈端的并联电纳可以忽略不计。采用这种零电纳盒子时，/2谐振缝隙的馈端阻抗是两倍于无盒情况的纯阻值，约为1000。盒式缝隙天线可用于相对较长的波长，利用地面作为导体片，挖掘长为/2、深度为/4的沟壕，如图2.4.2（b）所示。这种天线可应用于诸如机场附近等场合。为了改进土壤的电导率。应对沟壁和缝隙周围的店面覆盖铜片。如图 4.3.2（b）所标注，沿缝隙的所有垂直方向均为最大辐射，而沿缝隙的两个端点方向的辐射则为零。（a）盒式辐射器 （b）用作嵌入式辐射器图4.3.2 缝隙天线还可用波导馈电的缝隙来实现大平片单侧的辐射，见图4.3.3（a）。波导中传输TE10模，电场E的方向如图所示，波导的宽度L必须大于/2（以传递能量）而小于1（抑制高次模的传输）。沿水平伸展的缝隙，在导体片的法线方向上辐射铅垂极化波。缝隙的敞开一侧形成波导的一个突变终端，当比值L/3时将在宽频带上引起失配。（a）波导馈电缝隙（b）T型闩馈电缝隙图4.3.3 缝隙天线图4.3.3（b）是一种对盒式缝隙的紧凑型宽频带馈电方法，利用T型闩馈电的阻抗补偿作用使50馈线在约2：1的频率覆盖下达到VSWR 2。分析得知缝隙天线的馈端阻抗为式中，Zi0为自由空间的本征阻抗，其值为377，Zd为互补偶极子的阻抗。4.4 八木天线八木天线是日本东北大学教授八木秀次等人首先研究的。一种典型的新式6单元八木天线如图4.4.1所示，他由一根用300双导线传输线馈电的受激单元（折合/2偶极子）、一根反射器和四根引向器组成，其尺寸（长度和间距）见图中标注。该天线提供10dB的最大增益和10%的半功率频带宽度。适当调节长度和间距至最佳值，借助于加长反射器可以改进低频工作性能，缩短引向器则可以改进高频工作性能，八木天线所固有的窄频带特性，可以展宽到1.5 ：1；但此时要牺牲5dB的增益。图4.4.1 新式6单元八木天线及其尺寸4.5 贴片天线贴片天线普遍应用于频率高于100MHz（0 1时）的典型值，但若W较小则Rin成反比地增大，这是因为其互补偶极子的输入阻抗成正比地减小。贴片的辐射波瓣图较宽，其典型的波束范围为半空间A ，因此贴片的定向性为贴片天线的阻抗频带通常比其波瓣图的频带窄的多。阻抗频带是正比于介质基片的厚度t的。4.6 螺旋聚束天线螺旋是基本的三维几何形式，一根绕在均匀柱体表面的螺旋导线，当柱面展开成平面时就变成了一条直导线。若向着端面望去，则一根螺旋投影成一个圆。因此螺旋结合了直线、圆及柱体的几何形式。此外，螺旋还具有旋向，既可以是左旋的，也可以是右旋的。对螺旋进行几个描述需要用到下列参量（见图4.6.1）：图 4.6.1 螺旋及其尺寸D为螺旋的直径；C为螺旋的周长，D；S为螺旋邻圈之间的节距；a为螺旋节距的升角，arctan（S/D）；L为每圈的长度；A为螺旋的轴长；nSn为圈数；d为螺旋导体（线）的直径；直径D和周长C按通过螺旋导体中心线的虚构柱面来定义。若用下标表示某尺寸，即按自由空间波长进行度量的值，D=D/。对天线的描述要用到下面重要参量：波束宽度、增益、阻抗、轴比。增益和波束宽度，两者相互依赖G（1/HPBW）,HPBW为半功率波束宽度，而其他参量都是圈数、节距（或升角）和频率的函数。当圈数给定时，有波束宽度、增益、阻抗和轴比的性态确定其可用的频带宽度。该频带宽度名义上的中心频率对应了约为1（即C=1）的螺旋周长。对于给定的频带宽度，所有四个参量都必须在整个频带上满足要求。4.7 喇叭天线图4.7.1列出了多种形式的喇叭天线。主要有矩形喇叭（由矩形波导馈电的）和圆形喇叭。为了是导行的反射最小化，其转换区域即介于波导的喉部与自由空间的口径之间的喇叭段可制成指数律逐渐锥削，如图4.7.1（a）所示。但实用的喇叭都制成直线律张开，如图4.7.1中的其他形式是扇形喇叭，属于一维张开的矩形喇叭。设矩形波导馈送的波是电场E沿 y 方向的TE10模，图中沿垂直于E 的H 平面张开，称为H 面扇形喇叭。图4.7.1（c）是同时沿上述两个平面张开的矩形喇叭，称为凌锥喇叭。波导中 TE10 模的电场幅度沿 y 方向均匀，沿x 方向从中心到边缘锥削至零，图4.7.1（b）、（c）中用箭头标出了电场 E 的方向，其长度表示场强的幅度。小张角矩形喇叭的口径场分布于波导中TE10 模的场分布很相似17。图4.7.1（d）所示的喇叭属于圆锥形，受圆波导中的TE11 模的激励，喇叭口径上的电场分布用箭头标于图中。图4.7.1（e）是双锥形，受一铅垂辐射激励出 TEM 模。双锥形喇叭都具有水平面内的非定向波瓣图。如果忽略边缘效应，则喇叭天线的辐射波瓣图由口径尺寸和已知的口径场分布所确定。对于给定的口径，均匀场分布能使定向性达到最大值，口径场幅度或相位的任何变动都会减小定向性。由于H 面扇形喇叭，见图4.7.1（b），沿 x 维场分布具有向口径边缘锥削至零的特征，因此其 xz 平面内波瓣图的副瓣较小，这是已被实验所证实的。（a）指数律锥削 （b）扇形（c）凌锥形（d）圆锥体（e）双锥体4.7.1 介绍几种喇叭天线1. 矩形喇叭天线矩形喇叭的两个主平面内的口径尺寸都大于1，其中一个面内的波瓣图基本上独立于另一个面内的口径。因而，一般来说， H 面扇形喇叭与具有相同 H 纵剖面的凌锥喇叭有着相同的 H 面波瓣图，另外还有一种 E 面扇形喇叭与具有相同 E 纵剖面的锥形喇叭有着相同的 E 波瓣图。2. 圆锥喇叭天线图4.7.1（d）中的圆锥喇叭可用圆波导直接馈电。图4.7.1（e）中的双锥喇叭具有在水平面内的不定向波瓣图（设喇叭的轴是铅垂的）。这些喇叭可当成是凌锥喇叭的变种，其水平面的张角扩大到360。其铅垂面的最优张角大体上等同于具有相同纵剖面，且受同样模式激励的扇形喇叭。3 加脊喇叭天线用中心脊对波导加载，由于降低其主模的截止频率能加宽波导的可用频带。图4.7.2（a）和图4.7.2（b）分别绘出了具有单脊和双脊的矩形波导。非常薄的脊或鳍也能有效地作为中心脊加载，它可用外敷金属的陶瓷片构成，便于安装并联电路元件，如图4.7.2（c）所示。诚然，放置介质材料与波导中也能降低其截止频率，但这并不能加宽频带，反而增加了损耗。将双脊节后从波导延伸到凌锥喇叭，如图4.7.2（d）、（e）所示，可使喇叭的频带加宽许多倍。用一种四脊喇叭连接双馈四脊方波导，能提供宽于6 ：1 的正交双线极化频带。（a）单脊 （b）双脊 （c）带有二极管（d）通州馈电的鳍线