微波技术与天线实验9利用HFSS仿真对称振子天线.docx
- 文档编号:10492160
- 上传时间:2023-02-14
- 格式:DOCX
- 页数:17
- 大小:1.12MB
微波技术与天线实验9利用HFSS仿真对称振子天线.docx
《微波技术与天线实验9利用HFSS仿真对称振子天线.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《微波技术与天线实验9利用HFSS仿真对称振子天线.docx(17页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
微波技术与天线实验9利用HFSS仿真对称振子天线
关于HFSS使用说明:
1、按照实际器件的几何结构画图。
画完后三维体在solidsl列表下,二维面在sheets列表下。
2、对solids列表下的三维体进行设置:
(1)设置内部材料(material),
默认材料为vaccum,如果不是vaccum需要更改材料。
(2)设置外表面
三维体的外表面默认为boundary>perfectE,如果不是perfectE则需要设置为源(excitation)或者边界条件(boundary)。
(比如波导的两个端口设置为waveport)。
(3)多个三维体之间的交界面不需要设置,软件自行设置。
3、sheets列表下的二维面要设置为excitation或者boundary,不能为Unassigned。
(1)一个面只设置一次;
(2)集总类型的源excitation>lumpedport或者集总边界Boundary>LumpedRLC需要先画一个面(这个面在实际器件中并不存在,而是为了设置集总源或者集总元件而需要画),然后在面上设置;
(3)为设置集总源或者集总元件而画的面需要连接两个导体,否则在设置时会出错。
。
4、对于放置于无限大空间的天线,需要画airbox,软件只对airbox内部区域进行数值方法计算,外部区域不需计算。
(1)airbox的外表面距离天线的边界为λ/4~λ/2(airbox尺寸越大计算区域越大需要内存越大);
(2)airbox的表面设置为boundary>radiation。
如果天线为一个长方体,则airbox的顶点/尺寸如下表:
name
model
position
size
material
Boundary
Excitation
antenna
长方体
x0,y0,z0
dx,dy,dz
根据情况而定
根据情况而定
airbox
长方体
x0-lbd/4,y0-lbd/4,z0-lbd/4
dx+lbd/2,dy+lbd/2,dz+lbd/2
vaccum
radiation
5、对于excitation与boundary的设置顺序需遵循:
(1)如果有peferctE类型的boundary,应在assignexcitation前设置;
(2)radiation边界条件要在所有的excitation与boundary设置完毕之后进行。
6、扫频计算
如果要计算一个频段范围(f1-f2),需要设置frequencysweep,在frequencysweep设置之前需要先设置一个点频f0=(f1+f2)/2,然后通过fast或interpolating方式进行扫频计算。
表1对称振子天线模型
名称
形状
顶点/position
(x,y,z)(mm)
尺寸/size(mm)
材料
激励/边界
arm1
圆柱体
0,0,s/2
radius=r0,height=l0
Pec
不需设置
arm2
圆柱体
0,0,-s/2
radius=r0,height=-l0
Pec
不需设置
feed
xz面矩形
-r0,0,-s/2
2*r0,/,s
无
Excitation>Lumpedport
airbox
长方体
-lbd/3-r0,-lbd/3-r0,-lbd/3-l0-s/2
2*lbd/3+2*r0,
2*lbd/3+2*r0,
2*lbd/3+2*l0+s
vacuum
Boundary>radiation
s=0.5mm,r0=1mm(还可设置为2mm,3mm等),l0=25mm(还可以设置为50mm,75mm等),
lbd=c/f0*1e+3mm,c=3e+8(注意无单位),f0=3e+9(注意无单位)。
1新建工程并命名。
打开HFSS,新建工程,点击工具
,将工程保存为dipole。
2设置求解类型。
点击HFSS>SolutionType,选择DrivenTerminal。
3设置单位。
点击Modeler>Units,选择mm。
4建立天线模型、
按照表1依次画出arm1、arm2、feed及airbox(如图1)。
注将arm1及arm2的材料设置为pec,airbox的材料为vacuum。
图1对称振子天线模型
5设置边界条件、源及辐射边界条件。
(1)将feed设置为lumpedport。
具体操作为:
选中feed,点击鼠标右键,选择AssignExcitation>LumpedPort,出现如图2界面,将arm2设置为参考导体。
(如果设置界面与图10不同,在HFSS>SolutionType中选择DrivenTerminal)。
注意:
激励源的设置应在所有导体边界设置完毕之后进行,否则图2中conductor下缺少arm1或者arm2。
图2lumpedport的参考导体设置界面
(2)将airbox的边界设置为radiation。
具体操作:
选中airbox,点击鼠标右键选择【AssignBoundary】>Radiation,出现radiationboundary界面,采用缺省值,点击OK。
注意:
radiation边界条件要在lumpedport源设置完毕之后进行。
6设置求解频率3GHz,扫频1-5GHz。
在【HFSS】>AnalysisSetup>AddSolutionSetup中将频率设置为3GHz;,AdaptiveSolution下的MaximumNumberof设为6,MaximumdetaS设为0.01。
点击OK。
点击【HFSS】>AnalysisSetup>AddFrequencySweep,设置如图3。
图3扫频设置
7检查无误运行计算
8画S参数曲线
在ProjectManager窗口中,选择dipole>HFSSDesign1>Results,点击鼠标右键,选择CreateTerminalSolutionDataReport>RectangularPlot(如图4),出现“Report:
dipole”界面,设置如图5。
点击NewReport,得到的|S11|曲线如图6,然后点击close结束画图。
图4Results>CreateTerminalSolutionDataReport>RectangularPlot
图5画S参数设置
图6|S11|曲线
9画方向图
(1)设置立体角度
在ProjectManager窗口中,选择dipole>HFSSDesign1>Radiation,点击鼠标右键,选择InserFarmFieldSetup>InfiniteSphere(如图7),出现远场辐射球设置界面“FarFieldRadiationSphere”,设置如图8,点击确定。
图7InserFarmFieldSetup>InfiniteSphere
图8远场辐射球设置界面
(2)画立体方向图
在ProjectManager窗口中,选择dipole>HFSSDesign1>Results,点击鼠标右键选择CreateFarFieldsReport>3DPolarPlot(如图9),出现画三维远场方向图设置界面,按图10设置,得到增益方向图如图11。
图9CreateFarFieldsReport>3DPolarPlot
图10画增益图设置
图11二分之一波长对称振子三维增益图
(3)画E面方向图
对称振子的E面平行于振子轴,按照以下过程给出E面方向图。
在ProjectManager窗口中,选择dipole>HFSSDesign1>Results,点击鼠标右键选择CreateFarFieldsReport>RadiationPattern,出现画二维远场方向图设置界面,按图12(a)设置;点击Families,将Phai设为0deg(如图12(b)),点击newreport,得到E面方向图如图13,与课本中给出的理论方向图一致。
(a)
(b)
图12画E面方向图设置
图13二分之一波长对称振子E面方向图
10扫描变量l0
点击HFSS>DesignProperties出现局部变量设置界面,更改l0的值为50mm(如图33),点击确定,点击工具
运行计算;计算完毕,重复上述过程,将变量l0的值设为75mm,运行计算;计算完毕,将变量l0的值设为100mm,运行计算。
图33更改局部变量值
计算完毕在ProjectManager窗口中,选择dipole>HFSSDesign1>Results,点击鼠标右键,选择CreateTerminalSolutionDataReport>RectangularPlot,出现Report:
dipole界面,Trace界面采用默认值(如图35(a)),点击Report:
dipole界面中的Families,将l0的值勾选为“useallvalues”(如图35(b)),点击NewReport得到曲线报告,双击曲线在属性窗口中的color项修改颜色以后得到图36。
从图36可见,随着振子长度增加谐振频率降低,当l0=75,100mm时,第一个谐振频率低于1GHz。
(a)
(b)
图35Report:
dipole界面
图36S参数随l0变化曲线
(3)输出E面方向图
在ProjectManager窗口中,选择dipole>HFSSDesign1>Results,点击鼠标右键,选择CreateFarFieldReport>RadiationPattern,进入Report:
dipole界面设置如图37(a),点击Report:
dipole界面中的Families,将l0的值勾选为“useallvalues”,如图37(b)。
点击NewReport,得到随着振子长度变化的E面方向图,与理论方向图一致。
(a)
(b)
图37设置变量输出方向图
图39扫描变量l0得到的方向图
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 微波 技术 天线 实验 利用 HFSS 仿真 对称