微博课设底板开槽讲解文档格式.docx

1、设计内容设计要求6.5：分组、任务分配、任务理解6.6：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，完成方案的设计6.96.12：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。6.13：同组同学结果汇总及讨论6.16：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。主要参考资 料刘学观，微波技术与天线，西安电子科技大学电出版社，2012张钧，微带天线理论与工程，国防工业出版社，2008.李明洋，HFSS应用设计详解，人民邮电出版社，2010.学生提交归档文件设计说明书一份课程设计任务书注：课程

2、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指导教师签名： 日期： 2014/6/22 一、设计目的：通过仿真了解微带天线设计 二、设计原理： 1、微带天线的结构 微带天线是由一块厚度远小于波长的介质板（成为介质基片）和（用印刷电路或微波集成技术）覆盖在他的两面上的金属片构成的，其中完全覆盖介质板一片称为接触板，而尺寸可以和波长想比拟的另一片称为辐射元。微带天线的馈电方式分为两种，如图所示。一种是侧面馈电，也就是馈电网络与辐射元刻制在同一表面；另一种是底馈，就是以同轴线的外导体直接与接地板相连，内导体穿过接地板和介质基片与辐射元相接。 微带天线的馈电 （a）侧馈 （b）底

3、馈 2、微带天线的辐射原理 用传输线模分析法介绍矩形微带天线的辐射原理。矩形贴片天线如图： 设辐射元的长为L，宽为，介质基片的厚度为h。现将辐射元、介质基片和接地板视为一段长为L的微带传输线，在传输线的两端断开形成开路，根据微带传输线的理论，由于基片厚度hInsert HFSS Dessign，建立一个新的工程。2、设置求解类型（1）在菜单栏中点击HFSSSolution Type。（2）在弹出的Solution Type窗口中 （a）选择Driven Modal。 （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3D ModelerUnits。（2）

4、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。在菜单栏中点击DrawRectangle,创建矩形模型。在坐标输入栏中输入起始点的坐标：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：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EditSelectBy Name。在对话框中选择GroundPlane，点击OK确认。在菜单栏中点击HFSSBoundariesAssignP

5、erfect E。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）。 （3）建立介质基片。Box或者在工具栏中点击按钮，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: -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：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

6、为Rogers R04003。点击Color后面的Edit按钮，将颜色设置为绿色，点击OK确认。（4） 在底板开槽。环形 外圆半径 r1=4mm h=2mm 内圆半径r2=2mm h=2mm 外圆半径r1=4mm h=2mm 内圆半径r2=1mm h=2mm 外圆半径r1=4mm h=4mm 内圆半径r2=1mm h=4mm（5）建立贴片Patch。在介质基片上创建贴片天线。-16，Y：-16，Z：5按回车键。32，dY：32，dZ：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。（6）为

7、Patch设置理想金属边界。在对话框中选择Patch，点击OK确认。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。（7）创建探针Pin。Cylinder。在坐标输入栏中输入圆柱中心点的坐标：0，Y：-8，Z：0按回车。在坐标输入栏中输入圆柱半径：0, dY：0.5，dZ：0 按回车键。在坐标栏中输入圆柱的高度：0，dY：0，dZ：5；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。（8）创建端口面Port。在菜单键中点击DrawC

8、ircle。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：在特性（Property）窗口中选择Attribute标签，将名字修改为Port。（9）用GroundPlane 将Port减去。在菜单栏中点击EidtBy Name,在弹出的窗口中利用Ctrl键选择GroundPlane和Port。在菜单栏中点击3D ModelerBoolean Subtract ,在Subtract窗口中做以下设置：Blank Parts：GroundPlane；Tool Parts：Port；选中Clone tool objects before subtract 复选框。点击OK按钮结束设

9、置。5、创建辐射边界 创建Air，在菜单栏中点击DrawBox,创建长方体模型。-80，Y：-80，Z：-35；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。By Name 。在对话框中选择Air，点击OK确认。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 By Name，选中Port，在菜单HFSSExcitationLumped 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

10、中的Integration line zhong点击None，选择New Line，在坐标栏中输入：9.5，Z：0；-1，dZ：按回车键，点击Next按钮直至结束。 总透视结构图 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。Analysis SetupAdd Solution Setup。在求解设置窗口中做以下设置：Solution Frequency ：2.45GHz；Maximun Number of Passes：15；Maximun Delta S per Pass ：0.02。点击OK结束。（b）设置扫频。Add Sweep 。选择Setup1，点击OK确认。在

11、扫频窗口中做以下设置：Sweep Type：Fast；Frequency Setup Type：Linear Count；Start :2.0GHz；Stop：3.0GHz；Count：400；将Save Field复选框选中，点击OK确认。8、设置无限大球面 RadiationInsert Far Field SetupInfinite Sphere。在Infinite Sphere标签中做以下设置：Phi：Start：0 deg，Stop：180deg，Step：90 deg；Theta：360 deg，Step：10 deg。点击OK确认。9、确认设计 10.、保存工程 在菜单栏中点击F

12、ileSave As,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HFSSAnalyze。四、仿真图与分析 1.完整的结构透视图 2反射系数图原图改变环的大小后改变槽的高度后曲线在24GHz附近出现波谷，在2.37GHZ左右功率反射系数最大，达到-10.83dB说明在该频率匹配到最佳。3、方向图改变环的高度后、4、3D polar plot5. Data table五,小结 讨论了微带天线的设计原理,分析了不同形状对微带天线的性能影响。设计了在底板开槽的微带天线.利用HFSS软件建立天线模型，得出了天性特性的仿真曲线，与理论设计值吻合较好。说明了本设计的有效性。六.实验感想通过这次实验，我学会使用HFSS软件，了解天线最基本的模型，更加熟悉了微带天线理论基础。同时，在设计中也遇到了许多问题，这让我明白了熟能生巧这个道理，只有多加练习，才能更加熟练地掌握这门技术。七.主要参考文献 1）刘学观，郭惠萍.微波技术与天线.西安：西安电子科技大学出版社，2006 2）本课程的课程设计指导书 V2.0,2013