微带天线仿真设计Word下载.docx
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三.贴片天线仿真步骤
1、建立新的工程
运行HFSS,点击菜单栏中的Project>
InsertHFSSDessign,建立一个新的工程。
2、设置求解类型
(1)在菜单栏中点击HFSS>
SolutionType。
(2)在弹出的SolutionType窗口中
(a)选择DrivenModal。
(b)点击OK按钮。
3.设置模型单位
将创建模型中的单位设置为毫米。
(1)在菜单栏中点击3DModeler>
Units。
(2)设置模型单位:
(a)在设置单位窗口中选择:
mm。
4、创建微带天线模型
(1)创建地板GroundPlane。
坐标:
X:
-45,Y:
-45,Z:
0按回车键。
在坐标输入栏中输入长、宽:
dX:
90,dY:
90,dZ:
0。
(2)为GroundPlane设置理想金属边界。
在3D模型窗口中将3D模型以合适的大小显示(可以用Ctrl+D来操作)。
(3)建立介质基片。
在菜单栏中点击Draw>
Box或者在工具栏中点击按钮,创建长方体模型。
起始点位置坐标:
X:
-22.5,Y:
-22.5,Z:
输入各坐标时,可用Tab键来切换。
输入长方体X、Y、Z三个方向的尺寸:
45,dY:
45,dZ:
5。
将材料设置为RogersR04003。
(4)建立贴片Patch。
起始点的坐标:
-16,Y:
-16,Z:
5按回车键。
32,dY:
32,dZ:
(5)为Patch设置理想金属边界。
(6)创建切角。
输入点的坐标:
0,Y:
0,Z:
5;
5,Y:
X:
5,Z:
在对话窗口中选择Cut。
在菜单栏中点击Edit>
Arrange>
Move。
在坐标输入栏中输入点的坐标:
0;
-16,dY:
-16,dZ:
两个切角呈中心对称,可以通过旋转复制创建另一个切角。
Duplicate>
AroundAxis。
将轴设置为Z轴,旋转角度为180deg,Total为2。
(7)用Patch将切角减去。
(8)创建探针Pin。
Cylinder。
在坐标输入栏中输入圆柱中心点的坐标:
8,Z:
输入圆柱半径:
0,dY:
0.5,dZ:
输入圆柱的高度:
0,dY:
0,dZ:
将材料设置为pec。
(9)创建端口面Port。
在菜单键中点击Draw>
Circle。
在坐标输入栏中输入圆心点的坐标:
在坐标输入栏输入半径:
1.5,dZ:
(10)用GroundPlane将Port减去。
6.创建辐射边界
创建Air,在菜单栏中点击Draw>
Box,创建长方体模型。
在右下角的坐标输入栏中输入长方体的起始点位置坐标:
-80,Y:
-80,Z:
-35;
按回车键结束输入。
输入长方体的尺寸:
160,dY:
160,dZ:
70按回车键。
在特性(Property)窗口中选择Attribute标签,将长方体的名字修改为Air。
Select>
ByName。
在对话框中选择Air,点击OK确认。
在菜单栏中点击HFSS>
Boundaries>
Radiation。
在辐射边界窗口中,将辐射边界命名为Rad1,点击OK按钮。
7.设置端口激励
ByName,选中Port,在菜单栏中点击HFSS>
Excitation>
Assign>
LumpedPort。
在LumpedPort窗口的General标签中,将该端口命名为p1,点击Next。
在Modes标签中的Integrationlinezhong点击None,选择NewLine,在坐标栏中输入:
9.5,Z:
-1,dZ:
按回车键,点击Next按钮直至结束。
8.求解设置
为该问题设置求解频率及扫频范围
(a)设置求解频率。
AnalysisSetup>
AddSolutionSetup。
在求解设置窗口中做以下设置:
SolutionFrequency:
2.45GHz;
MaximunNumberofPasses:
15;
MaximunDeltaSperPass:
0.02。
(b)设置扫频。
AddSweep。
选择Setup1,点击OK确认。
在扫频窗口中做以下设置:
SweepType:
Fast;
FrequencySetupType:
LinearCount;
Start:
2.0GHz;
Stop:
3.0GHz;
Count:
400;
将SaveField复选框选中。
9.设置无限大球面
Radiation>
InsertFarFieldSetup>
InfiniteSphere。
在InfiniteSphere标签中做以下设置:
Phi:
Start:
0deg,Stop:
180deg,Step:
90deg;
Theta:
360deg,Step:
10deg。
10.确认设计
方法一:
由主菜单选HFSS/ValidationCheck对设计进行确认。
方法二:
在菜单栏直接点即可。
11.保存工程
在菜单栏中点击File>
SaveAs,在弹出的窗口中将工程命名为hfss_Patch,并选择保存路径。
12.求解该工程
在菜单栏点击HFSS>
Analyze。
13.后处理操作
(1)S参数(反射系数)。
绘制该问题的反射系数曲线,该问题为单端口问题,因此反射系数是。
点击菜单栏HFSS>
Result>
CreateReport。
选择:
ReportType:
ModalSParameters;
DisplayType:
Rectangle。
Trace窗口:
Solution:
Setup1:
Sweep1;
Domain:
Sweep点击Y标签,选择:
Category:
Sparameter;
Quantity:
S(p1,p1);
Function:
dB,然后点击AddTrace按钮。
点击Done按钮完成操作,绘制出反射系数曲线。
(2)2D辐射远场方向图。
Result>
FarFields;
RadiationPattern。
Trace窗口:
Setup1:
LastAdptive;
Geometry:
ff_2d。
在Sweep标签中,在Name这一列中点击第一个变量Phi,在下拉菜单中选择The。
点击Mag标签,选择:
Category:
Gain;
GainTotal;
dB,点击AddTrace按钮。
最后点击Done,绘制出方向图。
14.保存并退出HFSS
四.自主设计
技术指标:
三角形贴片天线,即贴片(Patch)为三角形,其它所有条件都不变,即设计中创建天线模型设计中,第
(1)、
(2)、(3)、(8)、(9)、(10)不变,(4)、(5)、(6)做一下改变。
建立贴片Patch,在介质基片上创建贴片天线。
Rectangle,创建矩形模型。
输入:
-16,Z:
在特性(Property)窗口中选择Attribute标签,将该名字修改为Patch。
点击Corlor后面的Edit按钮,将颜色设置为黄色,点击OK确认。
为Patch设置理想金属边界。
ByName。
在对话框中选择Patch,点击OK确认。
PerfectE。
在理想边界设置窗口中,将理想边界命名为PerfE_Patch。
创建切角。
创建供贴片天线相减的切角时,首先在坐标原点处创建三角形,然后将其移动到方形贴片的顶点处。
Line。
32,Z:
Edit>
ByName,选择Cut。
16,dY:
可以通过旋转复制创建另一个切角。
将轴设置为Y轴,旋转角度为180deg。
将切角的名字改为Cut_1。
选择Cut_1。
0;
dX=0,dY=0,dZ=10。
用Patch将切角减去。
ByName,在弹出的窗口中利用Ctrl键选择Patch、Cut和Cut_1。
在菜单栏中点击3DModelean>
Boolean>
Subtract,Subtract窗口:
BlankParts:
Patch;
ToolParts:
Cut,Cut_1;
Clonetoolobjectbeforesubtract复选框不选。
这样三角形贴片就建成了。
或者删掉矩形贴片,重新创建一个三角型贴片。
最后定下的三角形尺寸为:
-20,Y:
-11.2375,Z:
11.2375,Z:
22.5,Z:
馈电探针位置:
4,Z:
五.实验结果及其截图
1.建模完成:
2.模型细节:
三角贴片
3.确认设计,通过ValidationCheck:
4.原三角形贴片的S参数曲线:
5.原矩形贴片的2D远场方向图:
6.不断修改三角贴片形状与馈电位置以使工作频率接近2.45GHz:
7.最后确定的三角形贴片天线的2D远场方向图:
六.实验总结和感想
这次作业