通信系統(tǒng)天線綜合課程設計報告書

1、. . . . J I A N G S U U N I V E R S I T Y通信系統(tǒng)天線綜合課程設計學院名稱： 專業(yè)班級： 學生： 學生學號： 1、 課程設計目的 通過綜合課程設計， 在學習EDA仿真軟件HFSS使用方法的基礎上，掌握常見通信系統(tǒng)天線的仿真設計方法。2、 課程設計容： 以“通信系統(tǒng)天線”課程課件“Ch4.1 偶極和單極天線”、“Ch4.2 常用振子天線和饋電技術”、“Ch5 寬帶天線_c”、“Ch6 移動系統(tǒng)常用天線_c”為參考資料，分別仿真偶極子天線、UHF probe 振子天線、共面波導饋電領結天線和同軸饋電貼片天線，并對天線進行分析。三、設計步驟與仿真結果天線設計實

2、例1：偶極子天線1）設計步驟打開HFSS并保存一個新項目打開File選項(alt+F),單擊Save as。輸入項目名hfss_dipole。一.Step1 創(chuàng)建模型1、創(chuàng)建振子1（1）選擇cylinder圖標（2）輸入參數(shù)：切換到參數(shù)設置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），設置圓柱體的基坐標為(x=0 mm,y=0 mm,z=1.25mm); 按下Enter 鍵后輸入半徑和長度：dx =2.5mm, dy=0 mm, dz=73.75mm 。（3）設置振子1的名稱和材料在對象列表中雙擊cylinder1，彈出如下屬性窗口。設置名稱：將Name改為“pole1”。設置材料：單擊Material的Value

3、，在如下對話框中輸入“pec”并確定。2、創(chuàng)建振子2（1）選擇cylinder圖標（2）輸入參數(shù)：切換到參數(shù)設置區(qū)，設置圓柱體的基坐標為(x=0 mm,y=0 mm,z=-1.25mm); 按下Enter 鍵后輸入半徑和長度：dx =2.5mm, dy=0 mm, dz=-73.75mm 。注意此時坐標的選取。（3）設置名稱和材料設置名稱為“pole2”，材料同為“pec”。設置完畢，如下圖所示。3、創(chuàng)建空氣腔（規(guī)定計算的區(qū)域）（1）選擇box圖標（2）輸入參數(shù)：切換到參數(shù)設置區(qū)，設置長方體的基坐標為(x=-115 mm,y=-115 mm,z=-185mm); 按下Enter 鍵后輸入三邊的

4、長度：dx =230 mm, dy=230 mm, dz=370 mm。（3）設置名稱和材料雙擊對象列表中的“Box1”，設置名稱為“air”，材料為“vacuum”，透明度Transparent為0.9。同時按下 ctrl 和D 鍵(ctrl+D)，將視圖調整一下。二.Step2 設定邊界條件1、將air設置成輻射邊界條件；在對象列表中選中air,單擊鼠標右鍵，進入Assign Boundary選項，點擊Raditation選項。并此邊界命名為air。3. Step3設置激勵1、繪制激勵所在的矩形（1）在繪圖區(qū)域中切換為yz平面。（2）繪制矩形選擇rectangle圖標切換到參數(shù)設置區(qū)，設置

5、長方形的基坐標為(x=0mm,y=-2.5mm,z=-1.25mm); 按下Enter 鍵后輸入長度：x 方向0mm, y 方向5mm,z 方向2.5mm。3）更改名稱把矩形名稱更改為“port1”。2、添加激勵在對象列表中，右鍵單擊“port1”，按下圖所示添加激勵“Lumped Port”。四.Step4 設定求解的參數(shù)1、選擇一種求解方式（1）在 HFSS 菜單上，點擊Solution Type 選項。（2）選擇源激勵方式，在Solution Type 對話框中選中Driven Mode 項。2、添加求解設置（1）在項目管理列表中，右鍵單擊Analysis。（2）選擇Add Soluti

6、on Setup。（3）設置求解頻率為“0.9GHz”。3、添加掃頻設置（1）在項目管理列表中，右鍵單擊Analysis-Setup1。（2）選擇Add Sweep。（3）設置掃頻類型為“Fast”，起止頻率為“0.5GHz”-“1.5GHz”，取樣點數(shù)101點。4、添加遠場設置（1）在項目管理列表中，右鍵單擊Radiation。（2）選擇Insert Far Field Setup->Infinite Sphere。（3）設置Phi：0-360°，Theta：-180 -180°。2）仿真結果與分析五.Step5求解1、在項目管理列表中，右鍵選擇Analysis-S

7、etup1。2、選擇Analyze選項。可以看出已經收斂。六.Step6后處理1、S參數(shù)定義S11<-10dB的頻率圍為天線的頻帶圍如該天線的帶寬為0.850.95GHz2、方向圖天線設計實例2：UHF probe 振子天線1）設計步驟一.創(chuàng)建項目1、加入一個新的 HFSS 設計（1）在Project菜單，點擊insert HFSS Design選項。2、選擇一種求解方式 （1） 在 HFSS 菜單上，點擊 Solution Type 選項.（2）選擇源激勵方式，在 Solution Type 對話框中選中 Driven Terminal 項。3、設置設計使用的長度單位 （1）在 3D

8、Modeler 菜單上，點擊 Units 選項.（2）選擇長度單位，在 Set Model Units 對話框中選中 in 項。4、設置材料（1）在 3D Modeler的材料選框中選擇Select（2）輸入cooper并選中二.構造模型1、建立物理模型（1）畫圓柱體 在 Draw 菜單中，點擊 Cylinder 選項（2）輸入圓柱體參數(shù)。 按下 Tab 鍵切換到參數(shù)設置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），圓柱體坐標基點圓心坐標:：X= 0, Y= 0, Z=0 ;半徑：dX=0.31,dY=0,dZ=0 高度：dX=0,dY=0,dZ=5（3）設置圓柱體屬性 單擊 Attribute 頁，在 Attri

9、bute 頁我們可以為圓柱體設置名稱、材料、顏色、透明度等參數(shù)。這里，我們把這個圓柱體命名為 ring_inner。 設置完畢后，同時按下 ctrl 和 D 鍵(ctrl+D)，將視圖調整一下。（4）繼續(xù)畫圓柱體 在 Draw 菜單中，點擊 Cylinder 選項（5）輸入圓柱體參數(shù)。 按下 Tab 鍵切換到參數(shù)設置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），圓柱體坐標基點圓心坐標:：X= 0, Y= 0, Z=0 ;半徑：dX=0.37,dY=0,dZ=0 高度：dX=0,dY=0,dZ=5（6）設置圓柱體屬性 單擊 Attribute 頁，在 Attribute 頁我們可以為這個圓柱體命名為 ring_1。（

10、7） 在操作歷史樹中利用 ctrl 鍵先選中 ring_1, 再選中 ring_inner；在 3D Modeler 菜單上，點擊 Boolean 選項,再選擇 Subtract 項。設置參數(shù)Blank Parts:ring_1 Tool Parts:ring_inner（8）創(chuàng)建ring2選中ring_1，在Edit菜單中選中Copy，再選Paste。在ring_2中改變半徑為0.5把ring_1的半徑改為0.435（9）畫長方體。在 Draw 菜單中，點擊 Box 選項；（10）輸入參數(shù)。 按下Tab鍵切換到參數(shù)設置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），設置長方體的基坐標(x=-0.1,y=-0.31,

11、z=5);按下Enter 鍵后輸入三邊長度：x方向0.2, y方向-4.69,z方向-0.065。注意：在設置時不要在繪圖區(qū)中點擊鼠標。（11）設置長方體屬性 單擊 Attribute 頁，在 Attribute 頁我們可以為長方體設置名稱、材料、顏色、透明度等參數(shù)。這里，我們把這個長方體命名為 Arm_1。 設置完畢后，同時按下 ctrl 和 D 鍵(ctrl+D)，將視圖調整一下。（12）選擇所有部件，在 3D Modeler 菜單上，點擊 Boolean 選項,再選擇 Unite 項。（13）繼續(xù)畫圓柱體 在 Draw 菜單中，點擊 Cylinder 選項（14）輸入圓柱體參數(shù)。 按下

12、Tab 鍵切換到參數(shù)設置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），圓柱體坐標基點圓心坐標:：X= 0, Y= 0, Z=0 ;半徑：dX=0.1,dY=0,dZ=0 高度：dX=0,dY=0,dZ=5.1（15）設置圓柱體屬性 單擊 Attribute 頁，在 Attribute 頁我們可以為這個圓柱體命名為 center_pin。（16）繼續(xù)畫長方體。在 Draw 菜單中，點擊 Box 選項；（17）輸入參數(shù)。 按下Tab鍵切換到參數(shù)設置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），設置長方體的基坐標(x=-0.1,y=-0,z=5.1);按下Enter 鍵后輸入三邊長度：x方向0.2, y方向5,z方向-0.065。注意：在設置

13、時不要在繪圖區(qū)中點擊鼠標。（18）設置長方體屬性 單擊 Attribute 頁，在 Attribute 頁我們把這個長方體命名為 Arm_2。 （19）繼續(xù)畫圓柱體 在 Draw 菜單中，點擊 Cylinder 選項（20）輸入圓柱體參數(shù)。按下 Tab 鍵切換到參數(shù)設置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），圓柱體坐標基點圓心坐標:：X= 0, Y= 1, Z=0 ;半徑：dX=0.0625,dY=0,dZ=0 高度：dX=0,dY=0,dZ=5.1（21）設置圓柱體屬性 單擊 Attribute 頁，在 Attribute 頁我們可以為這個圓柱體命名為 pin。（22）選擇Arm_2,center_pin,

14、pin，在 3D Modeler 菜單上，點擊 Boolean 選項,再選擇 Unite 項。（23）畫圓形。 在Draw菜單中，點擊Circle選項（24）輸入圓形參數(shù)。 按 下Tab鍵切換到 參數(shù)設置區(qū) （在工作 區(qū)的右下 角），設置 圓形的圓形 基坐標為(x=0,y=8,z=0); 按下 Enter 鍵后輸入三邊長度：x 方向 0.31, y 方向 0, z 方向 0。注意：在設置時不要在繪圖區(qū)中點擊鼠標。（25）輸入圓形屬性。 單擊 Attribute 頁，在 Attribute 頁我們把這個圓形命名為 p1。（26） 更改材料為vacuum（27）繼續(xù)畫長方體。在 Draw 菜單中，

15、點擊 Box 選項；（28）輸入參數(shù)。 按下Tab鍵切換到參數(shù)設置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），設置長方體的基坐(x=-5,y=-10,z=0);按下Enter 鍵后輸入三邊長度：x方向10, y方向20,z方向12。注意：在設置時不要在繪圖區(qū)中點擊鼠標。（29）設置長方體屬性單擊 Attribute 頁，在 Attribute 頁我們把這個長方體命名為 Air。（30）將air設置成輻射邊界條件；在操作歷史樹中選中air,單擊鼠標右鍵，進入Assign Boundary選項，點擊Raditation選項。此時HFSS系統(tǒng)提示你為此邊界命名，我們把此邊界命名為Rad1。（31） 在操作歷史樹中選中p

16、1,單擊鼠標右鍵，進入Assign Excitation選項，點擊Wave port選項。點擊積分線(Integration Line)下的None選項并下拉，選擇New Line，會出現(xiàn)Create Line 消息框。按下Tab鍵切換到參數(shù)設置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），輸入起始點坐標(x=0.31,0,0), 按下Enter鍵后輸入激勵源矢量（dx=-0.21,dy=0,dz=0）。（32） 選擇Z=0的一面，單擊鼠標右鍵，進入Assign Boundary選項，點擊Finite Conductivity選項。名稱改為gnd_plane,前兩個選框之前打鉤，材料輸入cooper。（33）添加遠

17、場設置在項目管理列表中，右鍵單擊Radiation。選擇Insert Far Field Setup->Infinite Sphere。命名為ff_2d設置Phi：0-90°，Step Size:90 Theta：-180 -180°Step Size:2。（34）添加求解設置在項目管理列表中，右鍵單擊Analysis。選擇Add Solution Setup。設置求解頻率為“0.55GHz”。最大迭帶次數(shù) 10，最大誤差 0.02（35）添加掃頻設置在項目管理列表中，右鍵單擊Analysis-Setup1。選擇Add Sweep。設置掃頻類型為“Fast”，起止頻率

18、為“0.35GHz”-“0.75GHz”，取樣點數(shù)401點。Save Fields打鉤。（36）打開File選項(alt+F),單擊Save as。輸入項目名hfss_uhf_probe。（37）將求解的條件設好后，我們來看看HFSS的前期工作是否完成，在HFSS菜單下，點擊validation check。再次選中Project工作區(qū)的Analysis；點擊鼠標右鍵，選中Analyze即可開始求解當求解過程結束后，在Message Manager窗口會有相應的提示。2）仿真結果與分析1、右擊Results，Solution Data查看結果2、 S參數(shù)圖3、2D視圖天線設計實例3：共面波導饋

19、電領結天線1）設計步驟一.創(chuàng)建項目1、加入一個新的 HFSS 設計（1）在Project菜單，點擊insert HFSS Design選項。2、選擇一種求解方式 （1） 在 HFSS 菜單上，點擊 Solution Type 選項.（2）選擇源激勵方式，在 Solution Type 對話框中選中 Driven Modal 項。3、設置設計使用的長度單位 （1）在 3D Modeler 菜單上，點擊 Units 選項.（2）選擇長度單位，在 Set Model Units 對話框中選中 mm 項。4、設置材料（1）在 3D Modeler的材料選框中選擇Select（2）輸入并選中Arlon

20、CuClad 217(tm)二.構造模型1、建立物理模型（1）畫長方體。在 Draw 菜單中，點擊 Box 選項；（2）輸入參數(shù)。 按下Tab鍵切換到參數(shù)設置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），設置長方體的基坐標(x=-17,y=-32,z=0);按下Enter 鍵后輸入三邊長度：x方向34, y方向64,z方向-2。注意：在設置時不要在繪圖區(qū)中點擊鼠標。（3）設置長方體屬性 單擊 Attribute 頁，在 Attribute 頁我們可以為長方體設置名稱、材料、顏色、透明度等參數(shù)。這里，我們把這個長方體命名為 Sub1。 設置完畢后，同時按下 ctrl 和 D 鍵(ctrl+D)，將視圖調整一下。（4）

21、 利用Rectangle創(chuàng)建金屬層在 Draw 菜單中，點擊 Rectangle選項參數(shù)如下X=-17，Y=-32，Z=0dX=34，dY=64，dZ=0重命名為CuClad（5）選中CuClad單擊鼠標右鍵，進入Assign Boundary選項，點擊Finite Conductivity選項。名稱改為Cu_bound,第一個選框之前打鉤，材料輸入cooper。（6）利用Rectangle創(chuàng)建饋線（縫隙）在 Draw 菜單中，點擊 Rectangle選項參數(shù)如下X=-0.5，Y=0.5，Z=0dX=13，dY=0.6，dZ=0重命名為Rect1（7） 利用Line創(chuàng)建領結多邊形在 Draw

22、菜單中，點擊 Line選項參數(shù)如下X=-0.5，Y=0.5，Z=0X=-6.7，Y=21，Z=0X=6，Y=21，Z=0X=0.5，Y=1.1，Z=0重命名為Bowtie（8）利用Unite創(chuàng)建領結天線的一個臂選中Bowtie和Rect1 ，在 3D Modeler 菜單上，點擊 Boolean 選項,再選擇 Unite 項。（9）利用Mirror創(chuàng)建另一個臂選中Bowtie，在Edit菜單下選擇Mirror輸入參數(shù)X=0，Y=0，Z=0dX=0，dY=-1，dZ=0（10）利用Subtract創(chuàng)建領結天線的對應的縫隙選中Bowtie，Bowtie_1和CuClad，在 3D Modeler

23、菜單上，點擊 Boolean 選項,再選擇 Subtract 項。設置參數(shù)Blank Parts:CuClad Tool Parts:Bowtie，Bowtie_1在下面選框中打鉤（11）自定義網格剖分操作選中Bowtie，Bowtie_1，在HFSS菜單下選擇Mesh Operation >Assign >On Selection >Length Based重命名Length1，下面選框打鉤，最大長度3mm（12） 修改默認材料為真空（13）畫長方體。在 Draw 菜單中，點擊 Box 選項；（14）輸入參數(shù)。 按下Tab鍵切換到參數(shù)設置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），設置長方體的

24、基坐標(x=-17,y=-32,z=-9.5);按下Enter 鍵后輸入三邊長度：x方向34, y方向64,z方向19。注意：在設置時不要在繪圖區(qū)中點擊鼠標。（15）設置長方體屬性 單擊 Attribute 頁，在 Attribute 頁我們可以為長方體設置名稱、材料、顏色、透明度等參數(shù)。這里，我們把這個長方體命名為 AirBox。（16）為空氣腔設置輻射邊界；在操作歷史樹中選中AirBox,單擊鼠標右鍵，進入Assign Boundary選項，點擊Raditation選項。此時HFSS系統(tǒng)提示你為此邊界命名，我們把此邊界命名為Rad1。（17）為遠場分析設置角度變化的圍在項目管理列表中，右鍵

25、單擊Radiation。選擇Insert Far Field Setup->Infinite Sphere。命名為ff_all設置Phi：-90-90°，Step Size:10 Theta：0 -360°Step Size:10。（18） 利用Circle創(chuàng)建饋電平面參數(shù)如下X=12.5，Y=-0.5，Z=0dX=-1，dY=1，dZ=0重命名為P1（19）添加激勵在對象列表中，右鍵單擊“P1”，按下圖所示添加激勵“Lumped Port”。(20)添加求解設置在項目管理列表中，右鍵單擊Analysis。選擇Add Solution Setup。設置求解頻率為“10

26、GHz”。最大迭帶次數(shù) 6，最大誤差 0.01(21)添加掃頻設置在項目管理列表中，右鍵單擊Analysis-Setup1。選擇Add Sweep。設置掃頻類型為“Fast”，起止頻率為“8GHz”-“12GHz”，取樣間隔0.02。Save Fields打鉤。（22）打開File選項(alt+F),單擊Save as。輸入項目名hfss_cpwbotie。（23）將求解的條件設好后，我們來看看HFSS的前期工作是否完成，在HFSS菜單下，點擊validation check。再次選中Project工作區(qū)的Analysis；點擊鼠標右鍵，選中Analyze即可開始求解當求解過程結束后，在Mes

27、sage Manager窗口會有相應的提示。2）仿真結果與分析1、求解數(shù)據(jù)2、創(chuàng)建S11參數(shù)報告定義S11<-10dB的頻率圍為天線的頻帶圍。如該天線的帶寬為1011GHz。3、創(chuàng)建阻抗參數(shù)報告一般要求阻抗實部接近50歐姆，虛部接近0。4、創(chuàng)建遠場方向圖報告由方向圖可以得到天線在空間輻射的分布情況，可以判斷出天線的最大輻射方向。如上述天線的最大輻射方向為Theta=40°方向。顏色越紅，表示該方向輻射越大。天線設計實例4：同軸饋電貼片天線1）設計步驟一.創(chuàng)建項目1、加入一個新的 HFSS 設計（1）在Project菜單，點擊insert HFSS Design選項。2、選擇一種

28、求解方式 （1） 在 HFSS 菜單上，點擊 Solution Type 選項.（2）選擇源激勵方式，在 Solution Type 對話框中選中 Driven Terminal 項。3、設置設計使用的長度單位 （1）在 3D Modeler 菜單上，點擊 Units 選項.（2）選擇長度單位，在 Set Model Units 對話框中選中 cm 項。4、設置材料（1）在 3D Modeler的材料選框中選擇Select（2）輸入并選中Rogers RT/duriod 5880(tm)二.構造模型1、建立物理模型（1）利用Box創(chuàng)建微帶天線的介質基板。在 Draw 菜單中，點擊 Box 選項

29、；（2）輸入參數(shù)。 按下Tab鍵切換到參數(shù)設置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），設置長方體的基坐標(x=-5,y=-4.5,z=0);按下Enter 鍵后輸入三邊長度：x方向10, y方向9,z方向0.32。注意：在設置時不要在繪圖區(qū)中點擊鼠標。（3）設置長方體屬性 單擊 Attribute 頁，在 Attribute 頁我們可以為長方體設置名稱、材料、顏色、透明度等參數(shù)。這里，我們把這個長方體命名為 Sub1。 設置完畢后，同時按下 ctrl 和 D 鍵(ctrl+D)，將視圖調整一下。(4)利用Rectangle創(chuàng)建微帶天線的地在 Draw 菜單中，點擊 Rectangle選項參數(shù)如下X=-5，Y=

30、-4.5，Z=0dX=10，dY=9，dZ=0重命名為inf_GND(5)利用Circle創(chuàng)建與同軸外導體一樣大小的圓在 Draw 菜單中，點擊 Circle選項參數(shù)如下X=-0.5，Y=0，Z=0dX=0.16，dY=0，dZ=0重命名為Cut_out(6)利用Subtract創(chuàng)建過孔同時選中待操作對象,進行相減操作(7)利用Rectangle創(chuàng)建微帶天線的貼片在 Draw 菜單中，點擊 Rectangle選項參數(shù)如下X=-2，Y=-1.5，Z=0.32dX=4，dY=3，dZ=0重命名為Patch(8)修改默認材料為真空(9)利用Cylinder創(chuàng)建同軸外導體在 Draw 菜單中，點擊 C

31、ylinder選項參數(shù)如下X=-0.5，Y=0，Z=0dX=0.16，dY=0，dZ=0dX=0，dY=0，dZ=-0.5重命名為Coax(10)修改默認材料為PEC(11)利用Cylinder創(chuàng)建同軸導體在 Draw 菜單中，點擊 Cylinder選項參數(shù)如下X=-0.5，Y=0，Z=0dX=0.07，dY=0，dZ=0dX=0，dY=0，dZ=-0.5重命名為Coax_Pin(12)利用Cylinder創(chuàng)建饋電探針在 Draw 菜單中，點擊 Cylinder選項參數(shù)如下X=-0.5，Y=0，Z=0dX=0.07，dY=0，dZ=0dX=0，dY=0，dZ=0.32重命名為Probe(13)

32、修改默認材料為真空(14)利用Box創(chuàng)建空氣腔在 Draw 菜單中，點擊 Box 選項；參數(shù)如下X=-5，Y=-4.5，Z=0dX=10，dY=9，dZ=3.32重命名為Air(15) 選中除了Z=0之外的面,單擊鼠標右鍵，進入Assign Boundary選項，點擊Raditation選項。此時HFSS系統(tǒng)提示你為此邊界命名，我們把此邊界命名為Rad1。（16）為遠場分析設置角度變化的圍在項目管理列表中，右鍵單擊Radiation。選擇Insert Far Field Setup->Infinite Sphere。命名為ff_2d設置Phi：0-90°，Step Size:9

33、0 Theta：-180-180°Step Size:2。（17） 為Patch（貼片）設置PEC邊界（18）為Ground（地）設置PEC邊界（19）利用Circle創(chuàng)建饋電平面（20）添加Wave port(21)添加求解設置在項目管理列表中，右鍵單擊Analysis。選擇Add Solution Setup。設置求解頻率為“2.25GHz”。最大迭帶次數(shù) 20，最大誤差 0.02(21)添加掃頻設置在項目管理列表中，右鍵單擊Analysis-Setup1。選擇Add Sweep。設置掃頻類型為“Fast”，起止頻率為“1GHz”-“3.5GHz”，取樣點201。Save Fie

34、lds打鉤。（22）打開File選項(alt+F),單擊Save as。輸入項目名hfss_probepatch。（23）將求解的條件設好后，我們來看看HFSS的前期工作是否完成，在HFSS菜單下，點擊validation check。再次選中Project工作區(qū)的Analysis；點擊鼠標右鍵，選中Analyze即可開始求解當求解過程結束后，在Message Manager窗口會有相應的提示。2）仿真結果與分析1、求解數(shù)據(jù)2、創(chuàng)建S11參數(shù)報告3、 創(chuàng)建遠場方向圖報告如上述天線的最大輻射方向為Theta=0°，即Z軸方向。天線設計實例5：IMS矩形貼片天線1）設計步驟一.創(chuàng)建項目1

35、、加入一個新的 HFSS 設計（1）在Project菜單，點擊insert HFSS Design選項。一個新的工程被加入到hfopt_ismantenna項目中。（2）為設計重命名。在項目樹中選中 HFSSModel1,單擊鼠標右鍵，再點擊 Rename 項，將設計重命名為 hfopt_ismantenna。2、選擇一種求解方式 （1） 在 HFSS 菜單上，點擊 Solution Type 選項.（2）選擇源激勵方式，在 Solution Type 對話框中選中 Driven Mode 項。3、設置設計使用的長度單位 （1） 在 3D Modeler 菜單上，點擊 Units 選項.（2）

36、選擇長度單位，在 Set Model Units 對話框中選中 mm 項。二.構造模型1、建立物理模型（1）畫長方體。在 Draw 菜單中，點擊 Box 選項；（2）輸入參數(shù)。 按下Tab鍵切換到參數(shù)設置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），設置長方體的基坐標(x=-22.5mm,y=-22.5mm,z=0.0mm);按下Enter 鍵后輸入三邊長度：x方向45mm, y方向45mm,z方向5mm。注意：在設置時不要在繪圖區(qū)中點擊鼠標。（3）設置長方體屬性 如上設置完幾何尺寸后，HFSS 系統(tǒng)會自動彈出長方體屬性對話框。對話框的 Command頁里有我們剛才設置的幾何尺寸，并且其數(shù)值可以自由更改。因此在我們

37、也可以先隨意用鼠標建立一個長方體模型后，然后在其屬性對話框輸入其尺寸要求即可。 單擊 Attribute 頁，在 Attribute 頁我們可以為長方體設置名稱、材料、顏色、透明度等參數(shù)。這里，我們把這個長方體命名為 Substate，將其透明度設為 0.8。材料在下文統(tǒng)一設置。 設置完畢后，同時按下 ctrl 和 D 鍵(ctrl+D)，將視圖調整一下。（4）畫長方形。 在Draw菜單中，點擊Rectangle選項（5）輸入長方形參數(shù)。 按下Tab鍵切換到參數(shù)設置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），設置長方形的基坐標為(x=-45mm,y=-45mm,z=0.0mm); 按下 Enter 鍵后輸入三邊長

38、度：x 方向 90mm, y 方向 90mm,z 方向 0mm。注意：在設置時不要在繪圖區(qū)中點擊鼠標。（6）設置長方形屬性 如上設置完幾何尺寸后，HFSS 系統(tǒng)會自動彈出長方形屬性對話框。對話框的 Command頁里有我們剛才設置的幾何尺寸，并且其數(shù)值可以自由更改。因此在我們也可以先隨意用鼠標建立一個長方形模型后，然后在其屬性對話框輸入其尺寸要求即可。 單擊 Attribute 頁，在 Attribute 頁我們可以為長方形設置名稱、材料、顏色、透明度等參數(shù)。這里，我們把這個長方形命名為 groundplane，將其透明度設為 0.8。 設置完畢后，同時按下 ctrl 和 D 鍵(ctrl+D

39、)，將視圖調整一下。（7）重復上述畫長方形的步驟繪出長方形patch。參數(shù)如下： 名稱：patch 長方形坐標基點坐標: X= -16mm, Y=-16 mm, Z=5mm; x 方向(dx)=32mm,y 方向(dy)=32mm,z 方向(dz)= 0mm。 透明度：0.8 （8）畫圓柱體 在 Draw 菜單中，點擊 Cylinder 選項（9）輸入圓柱體參數(shù)。 按下 Tab 鍵切換到參數(shù)設置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），圓柱體坐標基點圓心坐標: X= 0mm, Y= 8mm, Z=0 mm;高: 5mm,半徑:0.5mm; 圓柱軸向為 z 軸. 所以 dx:0.5mm, dy:0mm,dz:5m

40、m（10）設置圓柱體屬性 如上設置完幾何尺寸后，HFSS 系統(tǒng)會自動彈出圓柱體屬性對話框。對話框的 Command頁里有我們剛才設置的幾何尺寸，并且其數(shù)值可以自由更改。因此在我們也可以先隨意用鼠標建立一個圓柱體模型后，然后在其屬性對話框輸入其尺寸要求即可。 單擊 Attribute 頁，在 Attribute 頁我們可以為圓柱體設置名稱、材料、顏色、透明度等參數(shù)。這里，我們把這個圓柱體命名為 feed，將其透明度設為 0.8。材料在下文統(tǒng)一設置。 設置完畢后，同時按下 ctrl 和 D 鍵(ctrl+D)，將視圖調整一下。（11）重復上述畫長方體的 步驟繪出長方體 air。 參數(shù)如下： 名稱:

41、 air_box坐標基點: X= -80.0mm, Y= -80.0mm,Z= -35.0mm 三邊長度: X 方向: 160.0mm, Y 方向: 160.0mm,Z 方向: 75.0mm 透明度：0.8 同時按下 ctrl 和 D 鍵(ctrl+D)，將視圖調整一下。 （12）畫圓形。 在Draw菜單中，點擊Circle選項（13）輸入圓形參數(shù)。 按 下Tab鍵切換到 參數(shù)設置區(qū) （在工作 區(qū)的右下 角），設置 圓形的圓形 基坐標為(x=0mm,y=8mm,z=0.0mm); 按下 Enter 鍵后輸入三邊長度：x 方向 1.5mm, y 方向 0mm, z 方向 0mm。注意：在設置時不

42、要在繪圖區(qū)中點擊鼠標。（14）輸入圓形屬性。 如上設置完幾何尺寸后，HFSS 系統(tǒng)會自動彈出圓形屬性對話框。對話框的 Command頁里有我們剛才設置的幾何尺寸，并且其數(shù)值可以自由更改。因此在我們也可以先隨意用鼠標建立一個圓形模型后，然后在其屬性對話框輸入其尺寸要求即可。 單擊 Attribute 頁，在 Attribute 頁我們可以為圓形設置名稱、材料、顏色、透明度等參數(shù)。這里，我們把這個圓形命名為 port，將其透明度設為 0.8。 設置完畢后，同時按下 ctrl 和 D 鍵(ctrl+D)，將視圖調整一下。（15）從groundplane中割去port。 在操作歷史樹中利用 ctrl

43、鍵先選中 groundplane, 再選中 port；在 3D Modeler 菜單上，點擊 Boolean 選項,再選擇 Subtract 項。注意：出現(xiàn)在 Subtract 左側的物體是操作后保留的物體。 選中 Clone tool objects before subtract；我們只想在 groudplane 中裁去和 port 一樣大小的洞，仍需要保留 port。（16）畫多邊形。 在 Draw 菜單中，點擊 Line 選項（17）輸入多邊形參數(shù)。 按下Tab鍵切換到參數(shù)設置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），輸入第一個點的坐標為(x=0mm,y=0mm,z=0mm); 按下Enter鍵后輸入第

44、二個點的坐標為(x=6mm,y=0mm,z=0mm); 再按下Enter鍵后輸入第三個點的坐標為(x=0mm,y=6mm,z=0mm); 按下Enter鍵后輸回第一個點的坐標為(x=0mm,y=0mm,z=0mm)。注意：在設置時不要在繪圖區(qū)中點擊鼠標。 當所繪曲線閉合后，在繪圖區(qū)點擊鼠標右鍵，再次在繪圖區(qū)點擊鼠標右鍵，選擇 Done項結束曲線繪制。（18）置多邊形屬性 如上設置完幾何尺寸后，HFSS 系統(tǒng)會自動彈出多邊形屬性對話框。 在 Attribute 頁我們可以為多邊形設置名稱、材料、顏色、透明度等參數(shù)。這里，我們把這個長方形命名為 Chamcut1，將其透明度設為 0.8。 設置完畢

45、后，同時按下 ctrl 和 D 鍵(ctrl+D)，將視圖調整一下。（19）下面我們把多邊形 Chamcut1 移到邊角去。 在操作歷史樹中選中 Chamcut1；在 Edit 菜單上，點擊 Arrage 選項,再選擇 Move 項。 按下 Tab 鍵切換到參數(shù)設置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），輸入位移矢量。位移矢量起點坐標為(x=0mm,y=0mm,z=0mm); 按下Enter鍵后 輸入矢量 方向大小dx=-16mm,dy=-16mm,dz=5mm.注意：在設置時不要在繪圖區(qū)中點擊鼠標。（20）復制多邊形 Chamcut1，并將它移到另一個對角。 在操作歷史樹中選中 Chamcut1；在 Edi

46、t 菜單上，點擊 Duplicate 選項,再選擇 Around Axis 項。此時出現(xiàn)軸向選擇對話框，我們將軸線設為Z軸，旋轉角度180deg；我們只需復制一份，連同原來的共2份，所以total設為2. 復制的物體被自動命名為 Chamcut1_1;我們將其分別命名為 Chamcut2。具體方法為：在操作歷史樹中選中 Chamcut1_1；在 Attribute 工作區(qū)把 Name 從 Chamcut1_1改為 Chamcut2。（21）模仿以上步驟把 Chamcut1, Chamcut2 從 Patch 中割去。 但這次不要選中 Clone tool objects before subt

47、ract ；因為我們想在把Patch裁去和Chamcut1, Chamcut2 一樣大小的角，并不需要保留 Chamcut1, Chamcut2。 至此幾何建模完成。2、設置變量（1）在 goundplane 中設置變量。 在操作歷史樹中,點擊 goundplane 前+號將其展開；選中 CreatRectangle 單擊鼠標右鍵，點擊 Properties 項（或直接在 command 窗口修改）。修改 Position，把原來的-45,-45,0 改為 glaneStart,glaneStart,0； 因為 glaneStart 變量從來沒有定義過，HFSS 系統(tǒng)會自動跳出變量定義框。我們

48、將 glaneStart定義為-45mm。（注意：不要忘記了寫單位 mm）。 下一步修改 XSize，Ysize；把原來的 90mm,90mm 改為 glaneSize, glaneSize； 定義變量 glaneSize 為 90mm,步驟如上。（2）在 substrate 中設置變量。 操作步驟同上，需要設置的變量與其參數(shù)如下：subStart: -22.5mm; subSize: 45mm; subHeight: 5mm; Position: -22.5mm,-22.5mm,0mm-> subStart , subStart , 0mm; XSize : 45mm-> sub

49、Size; YSize : 45mm-> subSize; ZSize : 5mm-> subHeight（3）在 Patch 中設置變量。操作步驟同上，需要設置的變量與其參數(shù)如下： PatchStart: -16mm; PatchSize: 32mm;Position: -16mm, -16mm, 5mm -> PatchStart , PatchStart , subHeight; XSize : 32mm -> PatchSize; YSize : 32mm -> PatchSize;（4）在 feed 中設置變量。 操作步驟同上，需要設置的變量與其參數(shù)如下

50、： FeedLocation: 8mm;Position: 0 mm, 8mm , 0mm -> 0mm , FeedLocation , 0mm; Height : 5mm -> SubHeight; （5）在 port 中設置變量。 操作步驟同上，需要設置的變量與其參數(shù)如下： Position: 0 mm, 8mm , 0mm -> 0mm , FeedLocation , 0mm; （6）在 chamCut1 中設置變量。 ChamCut1 在我們切割后并未消失，而是隱藏在 patch 的 Subtract 操作中；在操作歷史樹中,點擊 patch 前+號將其層層展開直

51、到看到 CreateLine(patch>Chamcut1>CreatPolyline>CreateLine)；用鼠標雙擊 CreateLine 后，出現(xiàn)線條屬性修改窗口。 定義變量ChamSize6mm；通過修改起始點坐標來改變多邊形Chamcut1的邊長。 原來的第二點坐標6,0,0>ChamSize,0,0 原來的第三點坐標0,6,0>0, ChamSize,0 具體做法是以此次雙擊三個CreateLine后，如下圖修改線條屬性。（7）修改 Chamcut1 的位移矢量。 在操作歷史樹中,點擊patch前+號將其層層展開直到看到Move(patch>C

52、hamcut1>Move)；用鼠標雙擊Move后，出現(xiàn)位移矢量屬性修改窗口。 將其中的Move Vector 從-16mm 16mm 5mm改為patchStart,patchStart, SubHeight; （8）建立變量之間的關系。 在project工作區(qū)選擇hfopt_ismantenna設計，點擊鼠標右鍵選擇Design Properties項。此時 HFSS 系統(tǒng)會彈出變量屬性對話框； 將glaneStart設為-glaneSize/2； 將subStart設為-subSize/2； 將PatchStart設為-patchSize/2； 建立變量聯(lián)系。變量設置至此結束。3、設

53、置模型材料參數(shù)（1）設置feed的材料為copper。 在操作歷史樹中選中feed；點擊鼠標右鍵，選擇Assign Material項。出現(xiàn)材料庫對話框，選擇copper后點擊確定。（2）模仿以上步驟把Substrate的材料設為Rogers4003。（提示：可用材料名在材料庫中搜索） （3）air已被系統(tǒng)默認設置為真空，無需更改。4、設置邊界條件和激勵源（1）將air設置成輻射邊界條件；在操作歷史樹中選中air,單擊鼠標右鍵，進入Assign Boundary選項，點擊Raditation選項。此時HFSS系統(tǒng)提示你為此邊界命名，我們把此邊界命名為air。（2）將groundplane和pa

54、tch設為finite conductivity； 在操作歷史樹中選中利用ctrl鍵同時選中groundplane和patch，單擊鼠標右鍵，進入Assign Boundary選項，點擊Finite Conductivity選項。此時HFSS系統(tǒng)提示你為此邊界命名，使用默認設置即可。（3）為port設置激勵源 在操作歷史樹中選中port,單擊鼠標右鍵，進入Assign Excitation選項，點擊Lumped port選項。此時HFSS系統(tǒng)繪自動彈出 Lumped Port :General對話框，我們將名稱設為port1,其他接受系統(tǒng)默認值，點擊“下一步 ”按鈕,進入Lumped Port :Mode頁。點擊積分線(Integration Line)下的None選項并下拉，選擇New Line，會出現(xiàn)Create Line 消息框。按下Tab鍵切換到參數(shù)設置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），輸入起始點坐標(x=0mm,9.5mm,0mm), 按