微帶天線仿真設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)一、微帶天線仿真設(shè)計(jì)三角形貼片是微帶貼片天線最基本的模型，本設(shè)計(jì)就是基于微帶貼片天線基 礎(chǔ)理論以及熟練掌握hfss10仿真軟件基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè)三角形貼片天線，其工 作頻率為2.45ghz,分析其遠(yuǎn)區(qū)輻射場特性以及s曲線。一.設(shè)計(jì)目的與要求1 .理解和掌握微帶天線的設(shè)計(jì)原理2 .選定微帶天線的參數(shù)：工作頻率、介質(zhì)基片厚度、貼片模型及饋電點(diǎn)位置3 .創(chuàng)建工程并根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸參數(shù)指標(biāo)繪制微帶天線 hfss模型4 .保存工程后設(shè)定邊界條件、求解掃描頻率，生成 s參數(shù)曲線和方向圖5 .觀察對比不同尺寸參數(shù)的微帶天線的仿真結(jié)果，并分析它們對性能的影響二.實(shí)驗(yàn)原理如下圖所示，用傳輸線模分析法介紹它的輻射原

2、理。設(shè)輻射元的長為l,寬為，介質(zhì)基片的厚度為 ho現(xiàn)將輻射元、介質(zhì)基片 和接地板視為一段長為 l的微帶傳輸線，在傳輸線的兩端斷開形成開路，根據(jù) 微帶傳輸線的理論，由于基片厚度hinsert hfss dessign建立一個(gè)新的工 程。2、設(shè)置求解類型(1)在菜單欄中點(diǎn)擊 hfsssolution type(2)在彈出的solution type窗口中(a)選擇 driven modal。(b)點(diǎn)擊ok按鈕。6 .設(shè)置模型單位將創(chuàng)建模型中的單位設(shè)置為毫米。(1)在菜單欄中點(diǎn)擊 3d modelerunits。(2)設(shè)置模型單位：(a)在設(shè)置單位窗口中選擇：mm。(b)點(diǎn)擊ok按鈕。4、創(chuàng)建微帶天

3、線模型(1)創(chuàng)建地板 groundplane坐標(biāo)：x: -45, y: -45, z: 0接回車鍵。在 坐標(biāo)輸入欄中輸入長、寬：dx: 90, dy: 90, dz: 0。(2)為groundplane設(shè)置理想金屬邊界。在 3d模型窗口中將3d模型以合 適的大小顯示(可以用ctrl+d來操作)。(3)建立介質(zhì)基片。在菜單欄中點(diǎn)擊drawbox或者在工具欄中點(diǎn)擊按鈕匕,創(chuàng)建長方體模型。起始點(diǎn)位置坐標(biāo)：x:-22.5, y: -22.5, z: 0。輸入各坐標(biāo)時(shí)，可用tab鍵來切換。輸入長方體x、y、z三個(gè)方向的尺寸：dx: 45, dy : 45, dz: 5。將材料設(shè)置為 rogers r04

4、003(4)建立貼片patchb起始點(diǎn)白坐標(biāo)：x: -16, y: -16, z: 5接回車鍵。 在坐標(biāo)輸入欄中輸入長、寬：dx: 32, dy: 32, dz: 0。(5)為patch設(shè)置理想金屬邊界。(6)創(chuàng)建切角。輸入點(diǎn)的坐標(biāo)：x: 0, y: 0, z: 5; x: 5, y: 0, z: 5; x: 0, y: 5, z: 5; x: 0, y: 0, z: 5。在對話窗口中選擇 cut。在菜單欄中 點(diǎn)擊editarrangemove。在坐標(biāo)輸入欄中輸入點(diǎn)的坐標(biāo)：x： 0, y： 0, z： 0；dx: -16, dy: -16, dz: 0。兩個(gè)切角呈中心對稱，可以通過旋轉(zhuǎn)復(fù)制創(chuàng)建

5、另一 個(gè)切角。在菜單欄中點(diǎn)擊 editduplicatearound axis。將軸設(shè)置為z軸，旋轉(zhuǎn) 角度為 180 deg, total 為 2。(7)用patch將切角減去。(8)創(chuàng)建探針pin。在菜單欄中點(diǎn)擊drawcylinder。在坐標(biāo)輸入欄中輸入 圓柱中心點(diǎn)的坐標(biāo)：x: 0, y: 8, z: 0;輸入圓柱半徑：dx: 0, dy: 0.5, dz: 0;輸入圓柱的高度：dx: 0, dy: 0, dz: 5。將材料設(shè)置為pec。(9)創(chuàng)建端口面port。在菜單鍵中點(diǎn)擊drawcircle。在坐標(biāo)輸入欄中輸入 圓心點(diǎn)的坐標(biāo)：x: 0, y: 8, z: 0接回車鍵。在坐標(biāo)輸入欄輸入

6、半徑：dx: 0, dy: 1.5, dz: 0(10)用 groundplane 將 port減去。6 .創(chuàng)建輻射邊界創(chuàng)建air,在菜單欄中點(diǎn)擊drawbox,創(chuàng)建長方體模型。在右下角的坐標(biāo)輸 入欄中輸入長方體的起始點(diǎn)位置坐標(biāo)：x: -80, y: -80, z: -35;按回車鍵結(jié)束 輸入。輸入長方體的尺寸：dx : 160, dy: 160, dz: 70接回車鍵。在特性(property) 窗口中選擇 attribute標(biāo)簽，將長方體的名字修改為air。在菜單欄中點(diǎn)擊editselectby name。在對話框中選擇 air,點(diǎn)擊ok確認(rèn)。在菜單欄中點(diǎn)擊 hfssboundariesr

7、adiation在輻射邊界窗口中，將輻射邊界命名為 rad1,點(diǎn) 擊ok按鈕。7 .設(shè)置端口激勵(lì)在菜單欄 中點(diǎn)擊 editselectby name ,選中 port,在菜單欄 中點(diǎn)擊 hfssexcitationassignlumped porto 在 lumpedport窗口的 general標(biāo)簽中， 將該端口命名為p1,點(diǎn)擊next。在modes標(biāo)簽中的integration line zhong點(diǎn)擊 none,選擇 new line ,在坐標(biāo)欄中輸入：x: 0, y: 9.5, z: 0; dx: 0, dy: -1, dz: 0o接回車鍵，點(diǎn)擊next按鈕直至結(jié)束。8 .求解設(shè)置為該

8、問題設(shè)置求解頻率及掃頻范圍(a)設(shè)置求解頻率。在菜單欄中點(diǎn)擊 hfssanalysis setupadd solution setups 在求解設(shè)置窗口中做以下設(shè)置： solution frequency : 2.45ghz； maximun number of passes 15; maximun delta s per pass : 0.02。(b)設(shè)置掃頻。在菜單欄中點(diǎn)擊 hfssanalysis setupadd sweep。選擇 setup1,點(diǎn)擊ok確認(rèn)。在掃頻窗口中做以下設(shè)置：sweep type fast; frequency setup type linear count;

9、start :2.0ghz； stop： 3.0ghz； count: 400；將 save field 復(fù)選框選中。9 .設(shè)置無限大球面在菜單欄中點(diǎn)擊 hfssradiationinsert far field setupinfinite sphere在 infinite sphere標(biāo)簽中做以下設(shè)置：phi: start: 0 deg, stop： 180deg, step： 90 deg; theta： start: 0 deg, stop： 360 deg, step： 10 deg。10 .確認(rèn)設(shè)計(jì)方法一：由主菜單選hfss/validation check對設(shè)計(jì)進(jìn)行確認(rèn)。方法二：在

10、菜單欄直接點(diǎn)嫄即可。11保存工程在菜單欄中點(diǎn)擊filesave as,在彈出的窗口中將工程命名為 hfss_patch并選 擇保存路徑。12 .求解該工程在菜單欄點(diǎn)擊hfssanalyze。13 .后處理操作（1） s參數(shù)（反射系數(shù)）。繪制該問題的反射系數(shù)曲線，該問題為單端口問題，因此反射系數(shù)是 與1。點(diǎn) 擊菜單欄 hfssresultcreate report 選擇：report type： modal s parameters ； display type： rectangle trace窗口： solution： setup1:sweep domain： sweep 點(diǎn)擊 y 標(biāo)簽，選擇

11、：category: s parameter; quantity: s （p1, p1）; function： db,然后點(diǎn)擊add trace按鈕。點(diǎn)擊done按鈕完成操作，繪制出反射系數(shù)曲線。（2） 2d輻射遠(yuǎn)場方向圖。在菜單欄點(diǎn)擊 hfssresult create report 選擇：report type： far fields； display type： radiation pattern。trace 窗口： solution： setup1: lastadptive； geometry: ff_2d。在sweep標(biāo)簽中，在name這一列中點(diǎn)擊第一個(gè)變量 phi,在 下拉菜單中選

12、擇 the。點(diǎn)擊 mag 標(biāo)簽，選擇：category : gain；quantity: gaintotal; function： db,點(diǎn)擊add trace按鈕。最后點(diǎn)擊 done,繪制出方向圖。14 .保存并退出hfss四.自主設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)：三角形貼片天線，即貼片（patch）為三角形，其它所有條件都不變，即設(shè) 計(jì)中創(chuàng)建天線模型設(shè)計(jì)中，第（1）、（2）、（3）、（8）、（9）、（10）不變，（4）、（5）、（6） 做一下改變。建立貼片patch,在介質(zhì)基片上創(chuàng)建貼片天線。在菜單欄中點(diǎn)擊drawrectangle創(chuàng)建矩形模型。輸入：x: -16, y: -16, z:5; dx: 32,

13、dy: 32, dz: 0o在特性（property）窗口中選擇 attribute標(biāo)簽，將該名字修改為 patch。 點(diǎn)擊corlor后面的edit按鈕，將顏色設(shè)置為黃色，點(diǎn)擊 ok確認(rèn)。為patch設(shè)置 理想金屬邊界。在菜單欄中點(diǎn)擊 editselectby name。在對話11中選擇 patch, 點(diǎn)擊ok確認(rèn)。在菜單欄中點(diǎn)擊 hfssboundariesassignperfect e。在理想邊 界設(shè)置窗口中，將理想邊界命名為perfe_patch=創(chuàng)建切角。創(chuàng)建供貼片天線相減的切角時(shí)，首先在坐標(biāo)原點(diǎn)處創(chuàng)建三角形，然后將其移動(dòng)到方形貼片的頂點(diǎn)處。 在菜單欄中點(diǎn)擊 drawline。輸入點(diǎn)

14、的坐標(biāo)：x: 0, y: 0, z: 5; x: -16, y: 0, z: 5; x: 0, y: 32, z: 5; x: 0, y: 0, z: 5。editselectby name, 選擇cut。在菜單欄中點(diǎn)擊 editarrangemove。輸入點(diǎn)的坐標(biāo)：x： 0, y： 0, z: 0; dx: 16, dy: -16, dz: 0。可以通過旋轉(zhuǎn)復(fù)制創(chuàng)建另一個(gè)切角。在菜單 欄中點(diǎn)擊editduplicatearound axis。將軸設(shè)置為 y軸，旋轉(zhuǎn)角度為180 deg= 將切角的名字改為 cut_1o選擇cut_1。在菜單欄中點(diǎn)擊editarrangemove。在 坐標(biāo)輸入欄

15、中輸入點(diǎn)的坐標(biāo)： x: 0, y: 0, z: 0; dx=0, dy=0, dz=10o用 patch將切角減去。在菜單欄中點(diǎn)擊 editselectby name,在彈出的窗口中利用 ctrl 鍵選擇 patch cut 和 cut_1。在菜單欄中點(diǎn)擊 3d modelean booleansubtract, subtract窗口 ： blank parts： patch; tool parts： cut, cut_1; clone tool object before subtract復(fù)選框不選。這樣三角形貼片就建成了。或者刪掉矩形貼片，重新創(chuàng)建一個(gè)三角型貼片。最后定下的三角形尺寸為：x

16、: -20, y: -11.2375, z: 5; x: -20, y: 11.2375, z: 5; x: 0, y: 22.5, z: 5。饋電探針位置：x: 0, y: 4, z: 00 五.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其截圖1.建模完成:2.模型細(xì)節(jié):三角貼片3.確認(rèn)設(shè)計(jì)，通過 validation check：4.原三角形貼片的s參數(shù)曲線:匕庾區(qū)9k ani,hiftit finn i 觸 tfb h0._l，；k，*ri*.d ?j_： ill* e司ii it,* mu中門 i*pwt?o 工，* 11mlg 11141p仃以口 下自*人工出1鵬工事均口卜唱|_或。工皿/5 ifss jjyiaa

17、電鼻“*i e i*1i1.ti darracffl evpulfln1*1制*3hmd-i時(shí)i iwncm 1*k-q 限為如|幽 ttirthl如單1 ilwqjmii - i- q !, tqa ifcug 口t 那1 lsrleba口平*3l .arr :l! !| tmb| ；lsrt*4ff1ri”，d.i 網(wǎng)tltis4ugixg l.i3im3hr 即 tirtih tmimheg rw fe-h n jut)0rrn利i卜日rm力+ld ihe口 1 f l珈弓,h口.*7.最后確定的三角形貼片天線的2d遠(yuǎn)場方向圖:ft aiuruti dfss h.urti3 liy. it fll 1 bolfeb jbbliyuj llyu 3t fltl 2| 2,il1&i* wjul 7(徨口vrl1 ti.iuiaa口障。 牙 kgue1老岬 員4逋。上唱 4。笈酶為中j:1陰31jhljjwtfta曲|eelitil: 1113t上由”由:blpbit叨 e