1、精選優質文檔-傾情為你奉上半波偶極子天線的仿真設計一、實驗目的：1. 以一個簡單的半波偶極子天線設計為例，加深對對稱陣子天線的了解；2. 熟悉HFSS軟件分析和設計天線的基本方法及具體操作；3. 利用HFSS軟件仿真設計以了解半波振子天線的結構和工作原理；4. 通過仿真設計掌握天線的基本參數：頻率、方向圖、增益等。二、實驗步驟：本次實驗設計一個中心頻率為3GHz的半波偶極子天線。天線沿著Z軸放置，中心位于坐標原點，天線材質使用理想導體，總長度為0.48，半徑為/200。天線饋電采用集總端口激勵方式，端口距離為0.24mm，輻射邊界和天線的距離為/4。、添加和定義設計變量參考指導書，在Add P

2、roperty對話框中定義和添加如下變量：、 設計建模）、創建偶極子天線模型首先創建一個沿Z軸方向放置的細圓柱體模型作為偶極子天線的一個臂，其底面圓心坐標為（0，0，gap/2），半徑為dip_radius，長度為dip_length，材質為理想導體，模型命名為Dipole，如下：然后通過沿著坐標軸復制操作生成偶極子天線的另一個臂。此時就創建出了偶極子的模型如下：2）、設置端口激勵半波偶極子天線由中心位置饋電，在偶極子天線中心位置創建一個平行于YZ面的矩形面作為激勵端口平面，并設置端口平面的激勵方式為集總端口激勵。該矩形面需要把偶極子天線的兩個臂連接起來，因此頂點坐標為（0，-dip_radi

3、us，-gap/2），長度和寬度分別為2*dip_radius和gap。如下：然后設置該矩形面的激勵方式為集總端口激勵。由之前的理論分析可得，半波偶極子天線的輸入阻抗為73.2，為了達到良好的阻抗匹配，將負載阻抗也設置為73.2 。隨后進行端口積分線的設置。此處積分線為矩形下邊緣中點到矩形上邊緣中點。3）、設置輻射邊界條件要在仿真軟件中計算分析天線的輻射場，必須先設置輻射邊界條件。本次設計中采用輻射邊界和天線的距離為1/4個工作波長。這里，我們先創建一個沿著Z軸放置的圓柱體模型，其材質為空氣，底面圓心坐標為（0,0，-rad_height）,半徑為rad_radius，高度為2*rad_hei

4、ght。具體參數如下：然后將圓柱體表面設置為輻射邊界條件：、求解設置分析的半波偶極子天線的中心頻率在3GHz左右，所以把求解頻率設置為3GHz。同時添加2.53.5GHz的掃頻設置，掃頻類型選擇快速掃頻，分析天線在2.53.5GHz頻段內的回波損耗和電壓駐波比。1） 、求解頻率和網絡剖分設置設置求解頻率為3GHz，自適應網格剖分的最大迭代次數為20，收斂誤差為0.02。如下：2）、掃頻設置掃頻類型選擇快速掃頻，掃頻范圍為2.53.5GHz，掃頻步進為0.001GHz。如下：、設計檢查和運行仿真計算通過前面的操作，我已經基本完成了偶極子天線模型的創建求解設置等設計的前期工作，現在開始運行仿真計算

5、并查看分析結果。檢查設計的完整性和正確性：隨后開始分析。、天線問題的數據后處理在完成了模型的創建和檢查后，現在開始對天線的各項性能參數進行仿真分析，主要有回波損耗、駐波比、圓圖、輸入阻抗和方向圖等。）、回波損耗根據軟件仿真結果，可以得到如下的在2.53.5GHz頻段內的回波損耗S11的分析結果：從結果可以看出，設計的偶極子天線中心頻率為3GHz左右，S11 <-10dB的相對帶寬為BW=（3.24-2.789）/3=15.3%.2）、電壓駐波比VSWR如圖所示：3）、Smith圓圖在天線的相關問題的分析中Smith圓圖是一個非常有用的工具，借助它可以方便的進行阻抗匹配，給出駐波比，歸一化

6、輸入阻抗等各種信息。在HFSS中得到的Smith圓圖如下：從Smith圓圖中可以看出，在中心頻率為3GHz的歸一化阻抗約為1，說明天線的端口阻抗匹配良好。VSWR<2（即反射系數的模小于三分之一）的頻率范圍約為2.78GHz3.27GHz。4）、輸入阻抗輸入阻抗是天線的一個重要性能參數，我們可以通過HFSS直接查看天線的輸入阻抗值。從結果報告中可以看出，設計的半波偶極子天線在中心頻率3GHz上，輸入阻抗為（72.8-j0.4），與理論分析比較接近。5）、方向圖天線方向圖是方向性函數的圖形表示，它可以形象的描述天線的輻射特性隨著空間方向坐標的變化。首先定義輻射表面如下：E面方向圖參數設置： H面方向圖參數設置： 3D方向圖參數設置： 隨后可以查看xz，xy和三圍增益方向圖。 xz增益方向圖