1、設計一、微帶天線仿真設計三角形貼片是微帶貼片天線最基本的模型，本設計就是基于微帶貼片天線基 礎理論以及熟練掌握hfss10仿真軟件基礎上，設計一個三角形貼片天線，其工 作頻率為2.45ghz,分析其遠區輻射場特性以及s曲線。一.設計目的與要求1 .理解和掌握微帶天線的設計原理2 .選定微帶天線的參數：工作頻率、介質基片厚度、貼片模型及饋電點位置3 .創建工程并根據設計尺寸參數指標繪制微帶天線 hfss模型4 .保存工程后設定邊界條件、求解掃描頻率，生成 s參數曲線和方向圖5 .觀察對比不同尺寸參數的微帶天線的仿真結果，并分析它們對性能的影響二.實驗原理如下圖所示，用傳輸線模分析法介紹它的輻射原

2、理。設輻射元的長為l,寬為，介質基片的厚度為 ho現將輻射元、介質基片 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 微帶傳輸線的理論，由于基片厚度hinsert hfss dessign建立一個新的工 程。2、設置求解類型(1)在菜單欄中點擊 hfsssolution type(2)在彈出的solution type窗口中(a)選擇 driven modal。(b)點擊ok按鈕。6 .設置模型單位將創建模型中的單位設置為毫米。(1)在菜單欄中點擊 3d modelerunits。(2)設置模型單位：(a)在設置單位窗口中選擇：mm。(b)點擊ok按鈕。4、創建微帶天

3、線模型(1)創建地板 groundplane坐標：x: -45, y: -45, z: 0接回車鍵。在 坐標輸入欄中輸入長、寬：dx: 90, dy: 90, dz: 0。(2)為groundplane設置理想金屬邊界。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)建立介質基片。在菜單欄中點擊drawbox或者在工具欄中點擊按鈕匕,創建長方體模型。起始點位置坐標：x:-22.5, y: -22.5, z: 0。輸入各坐標時，可用tab鍵來切換。輸入長方體x、y、z三個方向的尺寸：dx: 45, dy : 45, dz: 5。將材料設置為 rogers r04

4、003(4)建立貼片patchb起始點白坐標：x: -16, y: -16, z: 5接回車鍵。 在坐標輸入欄中輸入長、寬：dx: 32, dy: 32, dz: 0。(5)為patch設置理想金屬邊界。(6)創建切角。輸入點的坐標：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 點擊editarrangemove。在坐標輸入欄中輸入點的坐標：x： 0, y： 0, z： 0；dx: -16, dy: -16, dz: 0。兩個切角呈中心對稱，可以通過旋轉復制創建

5、另一 個切角。在菜單欄中點擊 editduplicatearound axis。將軸設置為z軸，旋轉 角度為 180 deg, total 為 2。(7)用patch將切角減去。(8)創建探針pin。在菜單欄中點擊drawcylinder。在坐標輸入欄中輸入 圓柱中心點的坐標：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。將材料設置為pec。(9)創建端口面port。在菜單鍵中點擊drawcircle。在坐標輸入欄中輸入 圓心點的坐標：x: 0, y: 8, z: 0接回車鍵。在坐標輸入欄輸入

6、半徑：dx: 0, dy: 1.5, dz: 0(10)用 groundplane 將 port減去。6 .創建輻射邊界創建air,在菜單欄中點擊drawbox,創建長方體模型。在右下角的坐標輸 入欄中輸入長方體的起始點位置坐標：x: -80, y: -80, z: -35;按回車鍵結束 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標簽，將長方體的名字修改為air。在菜單欄中點擊editselectby name。在對話框中選擇 air,點擊ok確認。在菜單欄中點擊 hfssboundariesr

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

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

9、start :2.0ghz； stop： 3.0ghz； count: 400；將 save field 復選框選中。9 .設置無限大球面在菜單欄中點擊 hfssradiationinsert far field setupinfinite sphere在 infinite sphere標簽中做以下設置：phi: start: 0 deg, stop： 180deg, step： 90 deg; theta： start: 0 deg, stop： 360 deg, step： 10 deg。10 .確認設計方法一：由主菜單選hfss/validation check對設計進行確認。方法二：在

10、菜單欄直接點嫄即可。11保存工程在菜單欄中點擊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擊hfssanalyze。13 .后處理操作（1） s參數（反射系數）。繪制該問題的反射系數曲線，該問題為單端口問題，因此反射系數是 與1。點 擊菜單欄 hfssresultcreate report 選擇：report type： modal s parameters ； display type： rectangle trace窗口： solution： setup1:sweep domain： sweep 點擊 y 標簽，選擇

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

12、擇 the。點擊 mag 標簽，選擇：category : gain；quantity: gaintotal; function： db,點擊add trace按鈕。最后點擊 done,繪制出方向圖。14 .保存并退出hfss四.自主設計技術指標：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 計中創建天線模型設計中，第（1）、（2）、（3）、（8）、（9）、（10）不變，（4）、（5）、（6） 做一下改變。建立貼片patch,在介質基片上創建貼片天線。在菜單欄中點擊drawrectangle創建矩形模型。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標簽，將該名字修改為 patch。 點擊corlor后面的edit按鈕，將顏色設置為黃色，點擊 ok確認。為patch設置 理想金屬邊界。在菜單欄中點擊 editselectby name。在對話11中選擇 patch, 點擊ok確認。在菜單欄中點擊 hfssboundariesassignperfect e。在理想邊 界設置窗口中，將理想邊界命名為perfe_patch=創建切角。創建供貼片天線相減的切角時，首先在坐標原點處創建三角形，然后將其移動到方形貼片的頂點處。 在菜單欄中點擊 drawline。輸入點

14、的坐標：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。在菜單欄中點擊 editarrangemove。輸入點的坐標：x： 0, y： 0, z: 0; dx: 16, dy: -16, dz: 0?？梢酝ㄟ^旋轉復制創建另一個切角。在菜單 欄中點擊editduplicatearound axis。將軸設置為 y軸，旋轉角度為180 deg= 將切角的名字改為 cut_1o選擇cut_1。在菜單欄中點擊editarrangemove。在 坐標輸入欄

15、中輸入點的坐標： 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。在菜單欄中點擊 3d modelean booleansubtract, subtract窗口 ： blank parts： patch; tool parts： cut, cut_1; clone tool object before subtract復選框不選。這樣三角形貼片就建成了?；蛘邉h掉矩形貼片，重新創建一個三角型貼片。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.實驗結果及其截圖1.建模完成:2.模型細節:三角貼片3.確認設計，通過 validation check：4.原三角形貼片的s參數曲線:匕庾區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