微波天线课程设计56GHz微带天线设计不同切角.docx

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微波天线课程设计56GHz微带天线设计不同切角

课程设计

课程名称：

微波技术与天线

微带天线设计（不同切角）课设题目：

博学馆机房实验地点：

电信1201班专业班级：

2012001422学号：

学生姓名：

指导教师：

李鸿鹰

日月年201574

课程设计任务书

注：

课程设计完成后，学生提交的归档文件应按，封面—任务书—说明书—图纸的顺序进行装订上交（大张图纸不必装订）

专业班级

1201电信

学生姓名

课程名称

微波技术与天线课程设计

设计名称

微带天线设计

设计周数

1.5周

指导教师

李鸿鹰

设计任务主要设计参数

1熟悉HFSS仿真平台的使用2熟悉微带天线的工作原理与设计方法

3在HFSS平台上完成如下微带天线的仿真设计设计要求如下：

频率：

5.6GHz介质：

FR4

4结合同组其他同学的设计结果完成对于该天线结构参数与性能之间关系的探讨周内完成设计任务在1.55

设计内容设计要求

6.11：

分组、任务分配、任务理解

6.12：

查阅参考资料，理论上熟悉所设计的器件的工作原理与特性，完成方案设计。

6.15~6.18：

熟悉仿真平台的使用，完成在平台上的建模，设置，结果提取与分析，以及验收。

6.19：

同组同学结果汇总及讨论6.22：

设计说明书的撰写在设计过程中，作为设计小组成员，每位同学要具有团队意识和合作精神，并最终独立完成自己的设计任务。

主要参考料资

刘学观，微波技术与天线，西安电子科技大学电出版社，2012

顾继慧，微波技术，科学出版社，2007李明洋，HFSS应用设计详解，人民邮电出版社，2010

学生提交归档文件

1.设计报告

2.工程文件

指导教师签名日期：

2015-6-10：

一、设计题目：

微带天线仿真设计（不同切角贴片设计）

二、设计目的：

通过仿真了解微带天线设计，基于微带贴片天线基础理论以及熟练掌握HFSS10仿真软件基础上设计一个矩形贴片天线，分析其远区辐射场特性以及S曲线。

三、设计原理：

矩形贴片是微带贴片天线最基本的模型，本设计就是基于微带贴片天线基础理论以及熟练掌握HFSS10仿真软件基础上，设计一个右手圆极化矩形贴片天线，其工作频率为5.6GHz，分析其远区辐射场特性以及S曲线。

矩形贴片天线示意图

四、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。

（b）点击OK按钮。

4、创建微带天线模型

（1）创建地板GroundPlane。

在菜单栏中点击Draw>Rectangle,创建矩形模型。

在坐标输入栏中输：

dZ，90：

dY，90：

dX按回车键。

在坐标输入栏中输入长、宽：

0：

Z，-45：

Y，-45：

X入起始点的坐标：

0按回车键。

在特性（Property）窗口中选择Attribute标签，将该名字修改为GroundPlane。

（2）为GroundPlane设置理想金属边界。

在菜单栏中点击Edit>Select>ByName。

在对话框中选择GroundPlane，点击OK确认。

在菜单栏中点击HFSS>Boundaries>Assign>PerfectE。

在理想边界设置窗口中，将理想边界命名为PerfE_Ground，点击OK确认。

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）。

或者在工具栏中点击按钮，创建长方体模型。

在3）建立介质基片。

在菜单栏中点击Draw>Box（右下角的坐标输入栏中输入长方体的起始点位置坐标：

-22.5，Y：

-22.5，Z：

0。

按回车键结束输入。

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：

dX：

45，dY：

45，dZ：

5按回车键结束输入。

在特性（Property）窗口中选择Attribute标签，将该名字修改为Substrate。

点击Material选项后面的按钮，将材料设置为RogersR04003。

点击Color后面的Edit按钮，将颜色设置为绿色，点击OK确认。

（4）建立贴片Patch。

在介质基片上创建贴片天线。

在菜单栏中点击Draw>Rectangle,创建矩形模型。

在坐标输入栏中输入起始点的坐标：

X：

-7，Y：

-7，Z：

5按回车键。

在坐标输入栏中输入长、宽：

dX：

14，dY：

14，dZ：

0按回车键。

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。

（5）为Patch设置理想金属边界。

在菜单栏中点击Edit>Select>ByName。

在对话框中选择Patch，点击OK确认。

在菜单栏中点击HFSS>Boundaries>Assign>PerfectE。

在理想边界设置窗口中，将理想边界命名为PerfE_Patch，点击OK确认。

（6）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。

在菜单栏中点击Draw>Line。

在坐标输入栏中输入点的坐标：

X：

0，Y：

0，Z：

5按回车键。

在坐标输入栏输入点的坐标：

X：

3，Y：

0，Z：

5按回车键。

在坐标输入栏中输入点的坐标：

X：

0，Y：

3，Z：

5按回车键。

在坐标输入栏中输入点的坐标：

X：

3，Y：

0，Z：

5按回车键。

在特性（Porperty）窗口中选择Attribute标签，将名字修改为Cut。

在菜单栏点击Edit>Select>ByName。

在对话窗口中选择Cut,点击OK按钮。

在菜单栏中点击Edit>Arrange>Move。

在坐标输入栏中输入点的坐标：

X：

0，Y：

0，Z：

0。

按回车键。

在坐标输入栏输入坐标：

dX：

-14，dY：

-14，dZ：

0。

按回车键。

可以通过旋转复制创建另一个切角。

在菜单栏中点击Edit>Duplicate>AroundAxis。

将轴设置为Y轴，旋转角度为180

deg，点击确认键。

将切角的名字改为Cut_1。

在菜单栏点击Edit>Select>ByName。

在对话窗口中选择Cut_1,点击OK按钮。

在菜单栏中点击Edit>Arrange>Move。

在坐标输入栏中输入点的坐标：

X：

0，Y：

0，Z：

0;dX=0,dY=0,dZ=5;按回车键。

（7）用Patch将切角减去。

在菜单栏中点击Edit>Select>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,在Subtract窗口中做一下设置：

BlankParts：

Patch；ToolParts：

Cut，Cut_1；Clonetoolobjectbeforesubtract复选框不选。

点击OK按钮结束设置。

这样三角形贴片就建成了。

（8）创建探针Pin。

在菜单栏中点击Draw>Cylinder。

在坐标输入栏中输入圆柱中心点的坐标：

X：

0，Y：

8，Z：

0按回车键。

在坐标输入栏中输入圆柱半径：

dX：

0,dY：

0.5，dZ：

0按回车键。

在坐标栏中输入圆柱的高度：

dX：

0，dY：

0，dZ：

5；按回车键结束输入。

在特性（Porperty）窗口中选择Attributr标签，将该圆柱的名字修改为Pin。

点击Material后面的按钮，将材料设置为pec。

利用快捷键Ctrl+D将模型调整至合适大小。

．

（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：

X：

0，Y：

8，Z：

0按回车键。

在坐标输入栏输入半径：

dX：

0，dY：

1.5，dZ：

0按回车键。

在特性（Property）窗口中选择Attribute标签，将名字修改为Port。

（10）用GroundPlane将Port减去。

在菜单栏中点击Eidt>Select>ByName,在弹出的窗口中利用Ctrl键选择GroundPlane和Port。

在菜单栏中点击3DModeler>Boolean>Subtract,在Subtract窗口中做以下设置：

BlankParts：

GroundPlane；ToolParts：

Port；选中Clonetoolobjectsbeforesubtract

复选框。

点击OK按钮结束设置。

5、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：

X：

-80，Y：

-80，Z：

-35；按回车键结束输入。

输入长方体的尺寸：

dX：

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。

在菜单栏中点击Edit>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。

6、设置端口激励

在菜单栏中点击Edit>Select>ByName，选中Port，在菜单栏中点击HFSS>Excitation>Assign>Lumped

Port。

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：

X：

0，Y：

9.5，Z：

0；dX：

0，dY：

-1，dZ：

0。

按回车键，点击Next按钮直至结束。

7、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。

在菜单栏中点击HFSS>AnalysisSetup>AddSolutionSetup。

在求解设置窗口中做以下设置：

SolutionFrequency：

5.6GHz；MaximunNumberofPasses：

15；MaximunDeltaSper

Pass：

0.02。

点击OK结束。

（b）设置扫频。

在菜单栏中点击HFSS>AnalysisSetup>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:

5.0GHz；Stop：

6.0GHz；Count：

400；将SaveField复选框选中，点击OK确认。

8、设置无限大球面

在菜单栏中点击HFSS>Radiation>InsertFarFieldSetup>InfiniteSphere。

在InfiniteSphere标签中做以下设置：

Phi：

Start：

0deg，Stop：

180deg，Step：

90deg；Theta：

Start：

0deg，Stop：

360deg，Step：

10deg。

点击OK确认。

9、确认设计

方法一：

由主菜单选HFSS/ValidationCheck对设计进行确认，如图2.4。

即可。

方法二：

在菜单栏直接点．

图5确认设计

如图5所示均打勾即可，点Close结束。

10.、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。

11、求解该工程

在菜单栏点击HFSS>Analyze。

12、后处理操作

（1）S参数（反射系数）。

s栏单击菜数是。

点单端口问题，因此反射系该题绘制该问的反射系数曲线，问题为11；ModalSParametersReportType：

HFSS>Result>CreateReport。

在创建报告窗口中做以下选择：

：

；Domain窗口中做以下设置：

Solution：

Setup1:

Sweep1：

DisplayTypeRectangle点击OK按钮。

在Trace，然后点击dBFunction）；：

Quantity：

S（p1，p1YSweep点击标签，选择：

Category：

Sparameter；按钮完成操作，绘制出反射系数曲线。

AddTrace按钮。

点击Done辐射远场方向图。

2）2D（Far：

。

在创建报告对话框中做以下选择：

ReportType在菜单栏点击HFSS>Result>CreateReport：

窗口中做以下设置：

TraceSolutionRadiationPattern。

点击OK按钮。

在DisplayFields；Type：

，在这一列中点击第一个变量PhiSweep标签中，在Name：

Setup1：

LastAdptive；Geometryff_2d。

在dB,：

；FunctionGain：

；Quantity：

GainTotalMag下拉菜单中选择The。

点击标签，选择：