HFSS构建天线对称阵子

HFSS构建天线对称阵子

模式驱动(Driven)------计算以模式为基础的S参数.根据波导模式的入射和反射功率表示S参数矩阵的解,波导,天线等用这个模式多. 终端驱动(Driven Terminal)------计算以终端为基础的多导体传输线端口的S参数。此时,根据传输线终端的电压和电流表示S参数矩阵的解----微带类用这个比较多! 本征模(Eignemode)-----计算某一结构的本征模式或谐振.本征模解算器可以求出该结构的谐振频率以及这些谐振频率下的场模式!

2、天线参数 半波对称振子天线仿真参数 (1)中心频率=0.55GHz (2)波长=545mm (3)天线长度272.5mm (4)辐射电阻=199.20

1in=25.4mm 故天线半臂长度272.5/2=136.25mm=5,4in

(5)同轴馈电

对称振子的两臂不仅在结构上要求对称，在电气上也要求对称。所谓电气对称即要求两臂电流呈对称分布(幅度相等，指向相同)。天线上的电流由馈线提供(称为馈电)，因而要求为对称振子馈电的馈线两输出端上的电流要等幅反相。在短波和米波波段可用平行双线馈电，此时，由于双线本身是对称的，因此直接接在对称振子的输人端即可保证对称馈电。在分米波和厘米波波段需用同轴线馈电，由于同轴线本身结构不对称，因此如将其内、外导体直接与对称振子的输人端相接，则得不到两臂对称的电流分布。如图2.9 所示，此时同轴线外导体外侧有分流，从而有:1m=12m=Ism +14m≠Ism， 即对称振子两臂电流幅度不等。下面介绍几种同轴线对称馈电方法。

copper:铜 3、步骤 1）新建 —save as。 2)设置求解类型:选择Driven Modal; HFSS>solution type (模式驱动(Driven mode)------计算以模式为基础的S参数.根据波导模式的入射和反射功率表示S参数矩阵的解!----个人认为 波导,天线等用这个模式多!(不是绝对)终端驱动(Driven Terminal)------计算以终端为基础的多导体传输线端口的S参数.此时,根据传输线终端的电压和电流表示S参数矩阵的解!----微带类用这个比较多!本征模(Eignemode)-----计算某一结构的本征模式或谐振.本征模解算器可以求出该结构的谐振频率以及这些谐振频率下的场模式!) 3)设置模型单位：单位，设为英寸(in)； moluder >units 4)设置默认材料为真空(vacum); HFSS>boundaries->edit global material enviromnment 5)创建对称振子天线模型;

(1)创建ring_ 1。

(b)在坐标输入栏中输入圆柱中心点的坐标:X: 0.0， Y: 0.0，Z: 0.0,按回车键结束输入。

©在坐标输入栏中输入圆柱半径dx :0.31,dY :0,dZ :0按回车键结束输入。

(d)在坐标输入栏中输入圆柱的高度: dX: 0.0， dY: 0.0，dZ: 5.0， 按回车键;结束输入。

(e)在特性(Property) 窗口中选择Attribute 标签，将该圆柱的名字修改为ring-inner.

(f)利用快捷键Ctrl+D,将模型显示调整至合适大小。ring_ inner 的横截面如图

(h)在坐标输入栏中输入圆柱中心点的坐标:X: 0.0， Y: 0.0, Z: 0.0,按回车键结束输入。

(i)在坐标输入栏中输入圆柱半径: dX: 0.37, dY: 0.0，dZ: 0.0， 按回车键结

束输入。

(j)在坐标输入栏中输入圆柱的高度: dX: 0.0, dY: 0.0, dZ: 5.0 按回车键结束。

(k)在特性( Property)窗口中选择Attribute标签,将该圆柱的名字修改为ring_1,

Edit>Select>By Name，在弹出的窗口中利用Ctrl键选择ring-1和ring-inner.

设置:

Blank Parts: ring-l

Tool Parts: ring-inner

ring-1。

(d)如图3.7所示，在3D模型的操作历史树中将ring-2模型展开，用鼠标左键

双击Create Cylinder, 在弹出的特性窗口中将半径改为0.5in; 用鼠标左键双击

ring-inner1的Create Cylinder, 在弹出的特性窗口中将半径改为0.435in，如下图

结果

(3)创建Arm-1。

(b)在右下角中的坐标输入栏中输入长方体的起始点位置坐标: X: -0.1, Y:

-0.31，Z: 5.0， 按回车键结束输入。输入各坐标值时，可用Tab键来切换。

(©输入长方体的X、Y、Z三个方向尺寸: dX: 0.2, dY: -4.69, dZ: -0.065,按回车键结束输入。

(d)在特性(Property) 窗口中选择Attribute 标签，将该长方体的名字修改为arm1

(e)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), .

(5)创建Center pin，即同轴线的内导体，半径为0.1，高度为5.1。

(b)在坐标输入栏中输入圆柱中心点的坐标: X: 0.0， Y: 0.0， Z: 0.0， 按回车键结束输入.

©在坐标输入栏中输入圆柱半径: dX: 0.1， dY: 0.0， dZ: 0.0， 按回车键结束输入。

(d)在坐标输入栏中输入圆柱的高度: dX: 0.0， dY: 0.0， dZ: 5.1 按回车键

结束输入.

(e)在特性(Property) 窗口中选择Attribute 标签，将该圆柱的名字修改为center-1。

(6)创建半波对称振子的另- -臂am-2。

(b)在右下角中的坐标输入栏中输入长方体的起始点位置坐标: X: -0.1， Y:0.0，Z: 5.1， 按回车键结束输入。输入各坐标时，可用Tab键来切换。

©输入长方体的X、Y、Z三个方向尺寸: dX: 0.2， dY: 5.0， dZ: -0.065 ;按回车键结束输入。.

(d)在特性( Property)窗口中选择Attribute 标签，将该长方体的名字修改为arm-2。

(b)在坐标输入栏中输入圆柱中心点的坐标: X: 0.0， Y: 0.0， Z: 0.0， 按回车键结束输入.

©在坐标输入栏中输入圆柱半径: dX: 0.1， dY: 0.0， dZ: 0.0， 按回车键结束输入.

(d)在坐标输入栏中输入圆柱的高度: dX: 0.0， dY: 0.0， dZ: 5.1 按回车键结束输入.

(e)ctrl+D调整模型合适角度。(7)创建Grounding pin。

(b)在坐标输入栏中输入圆柱中心点的坐标: X: 0.0， Y: 1.0， Z: 0.0按回车键结束输入。

©在坐标输入栏中输入圆柱半径: dX: 0.0625， dY: 0.0， dZ: 0.0， 按回车键结束输入.

(d)在坐标输入栏中输入圆柱的高度: dX: 0.0， dY: 0.0， dZ: 5.1 按回车键结束输入.

(e)在特性(Property) 窗口中选择Attribute标签，将该圆柱的名字修改为pin。

(8)将已建立的模型组合起来。

(b)利用Ctrl键选中arm-2，center-1, pin。.

4、.创建波端口

同轴线采用波端口激励，首先要创建波端口面，并将其设置为波端口。

(1)创建端口圆面模型。

(b)在坐标输入栏中输入圆心点的坐标: X: 0.0， Y: 0.0， Z: 0.0， 按回车键结束输入.

©在坐标输入栏中输入圆半径: dX: 0.31， dY: 0.0， dZ: 0.0按回车键结束输入.

(d)在特性(Property)窗口中选择Attribute标签，将名字修改为p1。

(2)设置波端口。

(b)在Wave Port窗口的General标签中，将该端口命名为pl。

选择New Line,在坐标栏中输入: X: 0.31, Y: 0.0， Z: 0.0， dX: -0.21， dY: 0.0， dZ: 0.0。

辐射边界条件在HFSS中通常用来设置开放模型，辐射边界必须放在辐射表面的四分之一波长外。

(1)设置默认材料。

在工具栏中设置模型的默认材料为真空(vacum)。

材料AIr是真空其余为铜，如下图所示

6、创建地板

我们将Air的下底面设置为金属边界。由于在辐射边界的操作中已经将Air的各个面设置为辐射边界，因此这里设置的地板将辐射边界修改为金属边界，而保持Air其他各面的边界条件不变。

(2)选择Air中z=0的下底面。

(4)在有限导体边界窗口中做如下设置将名字修改为: gnd-plane, 选中Use Material, 在材料库中选择copper,选中

7、辐射场角度设置

(2)在辐射远场对话框中做如下设置: .

(a) 在Infinite Sphere标签中:Name: f-2dPhi: (Start: 0, Stop: 90，Step Size: 90)Theta: (Start: -180， Stop: 180， Step Size: 2)

8、求解设置

为该问题设置求解频率及扫频范围。

(1)设置求解频率。

(b)在求解设置窗口中做以下设置:Solution Frequency: 0.55GHz Maximum Number of Passes: 10

Maximum Delta per Pass: 0.02

(2)设置扫频。

©在扫频设置窗口中做以下设置:

Sweep Type: Fast

Frequency Setup Type: Linear Count

Start: 0.35GHz

Stop: 0.75GHz

count :401

（d）将save field 复选框选中按下OK，，这一步是将扫频中的每一频点的场都保存下来

9、.保存工程

并选择路径保存。

10、.模型验证

黄色三角形感叹号是警告标志。意思是辐射边界和无限大地平面有重叠。回顾一下前面设置边界的过程:首先设置的是辐射边界，然后设置的是无线大地平面时，选择的是空气腔，空气腔的六个面都是辐射边界;设置无线大地平面时，选择的是空气腔Z=0的平面。这样，空气腔Z =0的面就设置了两种边界

11、.后处理操作

(1) S参数(反射系数)。

(a)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S11。

(b)在Trace窗口中做以下设置:

Solution:Setup1:Sweep1

Domain:Sweep

得到回波损耗如下图所示。

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