实验七 微带贴片天线的设计与仿真
实验七-微带贴片天线的设计与仿真

实验七微带贴片天线的设计与仿真一、实验目的1.设计一个微带贴片天线2..查看并分析该微带贴片天线的二、实验设备装有HFSS 13.0软件的笔记本电脑一台三、实验原理传输线模分析法求微带贴片天线的辐射原理如下图所示:设辐射元的长为L,宽为ω,介质基片的厚度为h。
现将辐射元、介质基片和接地板视为一段长为L的微带传输线,在传输线的两端断开形成开路,根据微带传输线的理论,由于基片厚度h<<λ,场沿h方向均匀分布。
在最简单的情况下,场沿宽度ω方向也没有变化,而仅在长度方向(L≈λ/2)有变化。
在开路两端的电场均可以分解为相对于接地板的垂直分量和水平分量,两垂直分量方向相反,水平分量方向相同,因而在垂直于接地板的方向,两水平分量电场所产生的远区场同向叠加,而两垂直分量所产生的场反相相消。
因此,两开路端的水平分量可以等效为无限大平面上同相激励的两个缝隙,缝的电场方向与长边垂直,并沿长边ω均匀分布。
缝的宽度△L≈h,长度为ω,两缝间距为L≈λ/2。
这就是说,微带天线的辐射可以等效为有两个缝隙所组成的二元阵列。
四、实验内容利用HFSS软件设计一个右手圆极化天线,此天线通过微带结构实现。
中心频率为2.45GHz,选用介质基片R04003,其介电常数为εr=2.38,厚度为h =5mm。
最后得到反射系数和三维方向图的仿真结果。
五、实验步骤1.建立新工程了方便建立模型,在Tool>Options>HFSS Options中讲Duplicate Boundaries with geometry 复选框选中。
2.将求解类型设置为激励求解类型:(1)在菜单栏中点击HFSS>Solution Type。
(2)在弹出的Solution Type窗口中(a)选择Driven Modal。
(b)点击OK按钮。
3.设置模型单位(1)在菜单栏中点击3D Modeler>Units。
(2)在设置单位窗口中选择:mm。
微带贴片天线仿真实例

①在数据显示窗口执行【Tool】→【Data File Tool】,弹出“dftool/mainWindow”,如图(5),导出momentum仿真后的S1P文件。
图(5)
②新建原理图“patch_matching”,在“Data Item”元件库中选择端口1添加到原理图中。在原理图中双击S1P控件,弹出S1P控件的属性对话框,如图(6),在“File Name”中选择之前导入的S1P文件,单击【Ok】。
图(11)重新设置S参数仿真控制器
图(12)S参数性能
(4)S参数仿真
执行【Momentum】→【simulation】→【S_parameters】,弹出仿真控制对话框,按图(3)进行设置,然后单击【Simulate】仿真。
图(3)S参数仿真控制器
仿真结果如图(4)所示,可以看出S参数的中心频率为2.4GHz,但是S参数性能很差。
图(4)S参数仿真结果
图(6)导入S1P文件
③利用Smith Chart工具对贴片进行匹配,通过微带线来实现贴片阻抗到50Ohm馈线的交换。从图(4)可以看出贴片天线在2.4GHz处的阻抗为259.287-j*38.621Ohm。可以看出,需要加一条特性阻抗为116Ohm的微带线来实现天线输入阻抗到50Ohm的匹配,同时利用LinCalc计算出微带线的具体宽度和长度,如图(7)所示。
图(7)微带线的长度和宽度
图(8)最终的原理图
得到的最终匹配结果如图(9)所示:
图(9)匹配后的S参数性能
(6)带上匹配重新进行MOM仿真
在前面的Layout文件中,按照原理图中的尺寸画出匹
配枝节的图形。
图(10)最终的Layout图形
执行【Momentum】→【Simulation】→【S-Parameters】,按照图(11)进行设置,最终的Momentum仿真结果如图(12)所示。可以看出Momentum仿真后的性能比原理图仿真的性能在深度上要差些,这主要是由于Momentum仿真采用的是“场”的仿真,考虑到了匹配枝节和天线之间的耦合特性,而原理图是“路”的仿真,这也是Momentum的优点所在。
cst微带贴片天线仿真实验报告

cst微带贴片天线仿真实验报告CST微带贴片天线仿真实验报告1. 引言1.1 背景介绍1.2 目的和意义2. 实验原理2.1 微带贴片天线的结构和工作原理2.2 CST仿真软件简介3. 实验步骤3.1 设计微带贴片天线的几何结构3.2 导入设计参数到CST软件中3.3 进行电磁场仿真分析3.4 对仿真结果进行分析和优化4. 实验结果与讨论4.1 微带贴片天线的辐射特性分析结果- 辐射图案分析- 增益和方向性分析- 驻波比和带宽分析4.2 影响微带贴片天线性能的因素讨论- 基底材料特性对性能的影响- 贴片尺寸对性能的影响5. 实验结论与展望5.1 实验结论总结5.2 对实验结果的评价与展望6. 参考文献7. 致谢1 引言:1.1 背景介绍在现代通信系统中,微带贴片天线因其小巧、轻便、易制造等优点被广泛应用于无线通信设备中。
通过对微带贴片天线的仿真实验,可以分析其辐射特性,优化设计参数,提高天线的性能。
1.2 目的和意义本次实验旨在使用CST仿真软件对微带贴片天线进行电磁场分析,探究不同设计参数对天线性能的影响,并通过优化设计参数提高天线的工作效果。
这对于实际应用中的无线通信系统设计具有重要意义。
2 实验原理:2.1 微带贴片天线的结构和工作原理微带贴片天线由导体贴片和基底材料组成。
导体贴片被固定在基底上,并与馈电源相连。
当电流通过导体贴片时,产生电磁场并辐射出去,实现无线信号传输。
2.2 CST仿真软件简介CST是一款常用于电磁场仿真分析的软件工具。
它基于有限元方法和时域积分方程等数值计算方法,可以模拟各种复杂结构下的电磁场分布,并提供丰富的分析工具和可视化功能。
3 实验步骤:3.1 设计微带贴片天线的几何结构根据实验要求和设计目标,确定微带贴片天线的几何结构,包括导体贴片的形状、尺寸和基底材料等参数。
3.2 导入设计参数到CST软件中在CST软件中创建一个新项目,导入微带贴片天线的设计参数。
包括导体贴片的形状、尺寸、基底材料的特性等。
微带贴片天线设计实验

微波技术与天线实验报告姓名张思洋学号411109060103 实验日期2014.04.11 实验名称微带贴片天线设计实验实验类型设计性实验目的1、熟悉并掌握HFSS设计微带天线的操作步骤及工作流程。
2、掌握ISM频段微带贴片天线的设计方法。
实验内容使用HFSS进行微带贴片天线的设计实现,创建设计模型,进行求解设置,设置求解频率为 2.45GHz,同时添加 1.5-3.5GHz的扫频设置,分析天线在1.5-3.5GHz频段内的电压驻波比,并运行仿真计算。
将谐振频率落在2.45GHz频点上。
最后进行相关的数据后处理。
实验原理微带天线是当今无线通信领域中广泛应用的一种天线,具有质量轻、体积小、易于制造等特点,本实验的ISM频段微带贴片天线是工作在2.45GHz,采用同轴线馈电的一种简单的微带天线。
微带天线的基本参数:工作频率 2.45GHz,介质板相对介电常数3.38,介质层厚度5mm,矩形贴片宽度41.4mm,辐射缝隙长度2.34mm,矩形贴片长度31mm,参考地长宽为61.8mm*71.4mm,同轴线馈点坐标(9.5,0)。
要求设计的天线最大增益大于7dB。
前后比大于5dB。
实验步骤及结果一、新建HFSS工程1.新建一个名为MSAntenna.hfss的工程文件。
2.将求解类型设置为Driven Model二、创建微带天线模型1.将模型的默认长度设置为毫米mm2.创建参考地在Z=0的XOY面上创建一个顶点位于(-45mm,-45mm),大小为90mm*90mm的矩形面作为参考面,并把它命名为GND,并为其分配理想导体边界条件。
然后将此边界命名为PerfE_GND3.创建介质板层创建一个80mm*80mm*5mm的长方体作为介质板层,介质板层位于参考地面上,顶点坐标为(-40,-40,0),介质的材料为R04003。
4.创建微带贴片在z=5的XOY面上创建一个顶点坐标为(-15.5mm,-20.7mm,5mm),大小为31.0mm*41.4mm的矩形面作为微带贴片,命名为Patch,并为其分配理想导体边界条件。
设计实验 微带贴片天线设计

设计实验微带贴片天线的设计一、实验目的Fig. 1 微带贴片天线设计思路1、通过HFSS仿真设计微带贴片天线,具体参数要求如下:✓工作频率为2.6GHz,使用材料为FR4(相对介电常数ε=4.4),厚度为1.6mm的双面覆铜板;✓辐射贴片采用夹角为180°的扇形贴片,利用50Ω的微带线进行馈电,用1/4波导微带匹配段对天线进行阻抗匹配;✓要求天线的血站频率在2.55GHz~2.65GHz范围内,且仿真参数S11在谐振频率出小于-13dB。
2、天线设计思路参考Fig.1,仿真成功后做出实物板。
二、实验原理1、HFSS仿真设计流程:建立模型→设置边界和激励(包括金属板、介质板和空气盒子)→建立优化→设置求解条件,并执行仿真→生成结果。
2、利用APPCAD计算微带线参数:介质板厚度为1.6mm,FR4材料的相对介电常数ε=4.4,中心频率为2.6GHz,根据APCAD计算,如图Fig.2所示,为使微带线馈电电阻为50.04Ω,微带线宽度应为W3=3.06mm,并且1/4波导微带匹配段的长度应为L=15.65mm.Fig. 2 扇形贴片天线参数计算同时,金属板尺寸为100mm×75mm,可初步估计扇形半径R=33mm,馈线长度L3=5mm,匹配段宽度W=1mm。
根据以上参数可绘制如图Fig.3所示。
Fig. 3 扇形贴片天线参数和设计示意图3、制板流程:导出图形→打印胶片→PCB板打孔穿线→将胶片固定在PCB板上进行曝光→显影→刻蚀→用酒精除去感光膜→焊接→测试。
三、仿真过程与分析正面示意图背面示意图Fig. 4 微带贴片天线设计金属板示意图1、建立模型(Fig.4)。
打开HFSS,绘制介质板,第一个点(-10,0,0),第二个点相对坐标为(100,75,-1.6),建立尺寸为100mm×75mm×1.6mm的长方体。
●绘制正面图形:绘制馈线:第一个点(38.475,0,0),第二个点相对坐标(3.06,5,0),建立3.06mm×5mm的矩形馈线。
HFSS矩形微带贴片天线的仿真设计报告

HFSS矩形微带贴片天线的仿真设计报告HFSS(High Frequency Structure Simulator)是一种常用于高频电磁场仿真的软件,可用于设计和优化天线等高频器件。
本文将对矩形微带贴片天线的仿真设计进行详细分析和报告。
1.研究目的本次仿真设计旨在设计一种结构简单、性能优越的矩形微带贴片天线。
希望通过HFSS软件的仿真分析,优化天线的频率特性、增益和辐射方向性。
2.设计细节首先,选择一种合适的基底材料和贴片形状。
常用的基底材料有FR-4、Rogers等,贴片形状一般选择矩形。
基于实际需求和设备限制,确定天线的工作频率范围和增益要求。
其次,根据工作频率计算出天线的尺寸。
根据微带天线的原理,通过公式计算出贴片的长度、宽度和介电常数。
可以利用尺寸调整和电气长度来调整频率响应和阻抗匹配。
然后,进行天线的仿真设计。
在HFSS软件中,建立仿真模型并进行电磁场分析。
可以通过调整尺寸、形状和介电常数等参数,优化天线的性能指标。
可以通过频率扫描和图形分析等方法,获得天线的频率响应、辐射特性、增益和辐射方向性等。
最后,评估和优化设计结果。
根据仿真结果对天线的性能进行评估,并进行合理的优化调整。
可以根据需求对天线的尺寸、形状和工艺参数进行调整,以达到最佳的性能指标。
3.仿真结果与分析通过分析仿真结果,可以总结出矩形微带贴片天线的设计优缺点:优点:1)结构简单,制造工艺成熟,易于实现和集成;2)在工作频率范围内具有较高的增益和辐射方向性;3)相对比较小的尺寸,适合应用于小型设备和多天线系统中。
缺点:1)工作频率受贴片尺寸和介电常数的影响较大,需要精确的尺寸控制和阻抗匹配设计。
4.结论与展望本文基于HFSS软件进行了矩形微带贴片天线的仿真设计和分析。
通过优化调整尺寸、形状和介电常数等参数,设计出了一种具有较高增益和辐射方向性的天线结构。
仿真结果表明,该设计满足了实际需求和性能指标。
然而,本文的仿真设计还存在一些改进空间。
微带贴片天线阵列的研究与设计

微带贴片天线阵列的研究与设计随着无线通信技术的快速发展,天线作为无线通信系统的重要组件,其性能和设计受到了广泛。
微带贴片天线作为一种常见的平面天线,具有体积小、重量轻、易于集成等优点,被广泛应用于现代通信系统中。
本文将重点探讨微带贴片天线阵列的研究与设计。
微带贴片天线的基本原理是利用微带线来传输信号,并在贴片表面形成电磁场,从而实现电磁波的辐射和接收。
微带贴片天线的应用范围广泛,如移动通信、卫星通信、雷达等领域。
为了满足现代通信系统的需求,微带贴片天线阵列的研究与设计成为了关键。
微带贴片天线阵列的研究与设计方法包括理论分析、实验测试和数据分析。
理论分析是研究微带贴片天线阵列的基础,通过建立模型来分析天线的辐射特性和性能参数。
常用的分析方法包括电磁场理论和有限元法等。
实验测试是研究微带贴片天线阵列的重要环节,通过测试数据来验证理论分析的正确性。
实验测试包括天线性能参数的测量和辐射特性的测试等。
数据分析是对实验测试结果进行处理和解释的过程,通过对比不同数据来优化天线阵列的设计。
实验结果表明,微带贴片天线阵列具有优良的性能特点和优势。
微带贴片天线阵列的辐射性能较强,能够实现方向性和增益的控制。
微带贴片天线阵列的带宽较宽,有利于实现多频段通信。
微带贴片天线阵列易于集成和制造,具有较低的成本和较高的可靠性。
这些优点使得微带贴片天线阵列在未来通信领域中具有广泛的应用前景。
本文通过对微带贴片天线阵列的研究与设计,总结了其性能特点和优势,并指出了微带贴片天线阵列在技术创新和应用推广方面的意义。
微带贴片天线阵列作为一种重要的平面天线,具有广泛的应用前景。
在未来的研究中,可以进一步探索微带贴片天线阵列的高效设计和优化方法,提高其性能和可靠性,以满足不断发展的无线通信需求。
随着无线通信技术的快速发展,天线作为通信系统中关键的组成部分,其性能和设计受到了广泛。
特别是高性能宽带双极化微带贴片天线,其在无线通信领域具有广泛的应用前景。
微波天线仿真设计实验

基于HFSS的微带天线仿真设计1 概述目前,在许多应用场合(如移动通信手机中)都需要体积小、重量轻的小型接收天线。
微带贴片天线代表一系列的小型天线,以其剖面低、重量轻的优点而成为人们的首选。
通过采用简单明了的传输线模型,建立微带线嵌入馈电贴片天线的精确模型并对之进行分析已成为可能。
另外,通过应用曲线拟合公式,也可以确定50Ohm输入阻抗所需的精确嵌入长度。
馈电机制在微带贴片天线设计中扮演了重要角色。
微带天线可以由同轴探针或嵌入的微带线来馈电,同轴探针馈电在有源天线应用中具有优势,而微带线馈电则是适合于开发高增益微带阵列天线。
在一个薄的介质基板上,一面覆上金属薄层作为接地板,另一面采用刻蚀地方法做出各种形状的贴片,利用微带或者同轴对贴片进行馈电,这就是最基本的微带贴片天线。
它在导体贴片和接地板之间激励起电磁场,并通过贴片与接地板的缝隙向外辐射。
天线分析的基础问题是求解天线周围空间建立的电磁场,进而得出方向图增益和输入阻抗等特性指标。
如下图1,图2所示。
图1 矩形微带天线开路段电场结构图2 场分布侧面图2 天线基础天线的性能直接影响着整个无线通信的性能,一般来说,表征天线性能的主要参数有方向特性、增益、输入阻抗、驻波比、极化特性等。
2.1 天线的极化方式所谓天线的极化,就是指天线辐射时形成的电场强度方向。
根据极化方向可分为垂直极化波和水平极化波。
(1) 水平极化波:当电场强度方向平行于地面形成的波。
由于电波的特性,决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流,极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减。
(2) 垂直极化波:当电场强度方向垂直于地面形成的波。
垂直极化方式则不易产生极化电流,从而避免了能量的大幅衰减,保证了信号的有效传播。
2.2 天线的增益天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力,它是选择基站天线最重要的参数之一。
一般来说,增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度,而在水平面上保持全向的辐射性能。
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实验七微带贴片天线的设计与仿真一、实验目的1.设计一个微带贴片天线2..查看并分析该微带贴片天线的二、实验设备装有HFSS 13.0软件的笔记本电脑一台三、实验原理传输线模分析法求微带贴片天线的辐射原理如下图所示:设辐射元的长为L,宽为ω,介质基片的厚度为h。
现将辐射元、介质基片和接地板视为一段长为L的微带传输线,在传输线的两端断开形成开路,根据微带传输线的理论,由于基片厚度h<<λ,场沿h方向均匀分布。
在最简单的情况下,场沿宽度ω方向也没有变化,而仅在长度方向(L≈λ/2)有变化。
在开路两端的电场均可以分解为相对于接地板的垂直分量和水平分量,两垂直分量方向相反,水平分量方向相同,因而在垂直于接地板的方向,两水平分量电场所产生的远区场同向叠加,而两垂直分量所产生的场反相相消。
因此,两开路端的水平分量可以等效为无限大平面上同相激励的两个缝隙,缝的电场方向与长边垂直,并沿长边ω均匀分布。
缝的宽度△L≈h,长度为ω,两缝间距为L≈λ/2。
这就是说,微带天线的辐射可以等效为有两个缝隙所组成的二元阵列。
四、实验内容利用HFSS软件设计一个右手圆极化天线,此天线通过微带结构实现。
中心频率为2.45GHz,选用介质基片R04003,其介电常数为εr=2.38,厚度为h =5mm。
最后得到反射系数和三维方向图的仿真结果。
五、实验步骤1.建立新工程了方便建立模型,在Tool>Options>HFSS Options中讲Duplicate Boundaries with geometry 复选框选中。
2.将求解类型设置为激励求解类型:(1)在菜单栏中点击HFSS>Solution Type。
(2)在弹出的Solution Type窗口中(a)选择Driven Modal。
(b)点击OK按钮。
3.设置模型单位(1)在菜单栏中点击3D Modeler>Units。
(2)在设置单位窗口中选择:mm。
4.创建微带天线模型(1)创建Ground Plane。
创建矩形模型,起始点的坐标:X:-45,Y:-45,Z:0.0;长、宽:dX:90,dY:90,dZ:0.0(2)为Ground Plane设置理想金属边界,将理想边界命名为PerfE_Ground。
(3)建立介质基片。
创建长方体模型Substrate,长方体的起始点位置坐标:X:-22.5,Y:-22.5,Z:0.0;长方体X、Y、Z三个方向的尺寸:dX:45,dY:45,dZ:5;将材料设置为RogersR04003,将颜色设置为绿色。
(4)建立Patch。
在介质基片上创建贴片天线。
创建矩形Patch,起始点的坐标:X:-16,Y:-16,Z:5;长、宽:dX:32,dY:32,dZ:0.0,将颜色设置为黄色。
(5)为Patch设置理想金属边界,将理想边界命名为PerfE_Patch。
(6)创建切角Cut。
创建供贴片天线相减的切角时,首先在坐标原点处创建三角形,然后将其移动到方形贴片的顶点处。
在坐标输入栏中输入点的坐标:X:0,Y:0,Z:5在坐标输入栏中输入点的坐标:X:5,Y:0,Z:5在坐标输入栏中输入点的坐标:X:0,Y:5,Z:5在坐标输入栏中输入点的坐标:X:0,Y:0,Z:5在对话窗口中选择Cut,在菜单栏中点击Edit>Arrange>Move。
在坐标输入栏中输入点的坐标:X:0,Y:0,Z:0按在坐标输入栏中输入坐标:dX:-16,dY:-16,dZ:0两个切角呈中心对称,可以通过旋转复制创建另一个切角。
在菜单栏中点击Edit>Duplicate>Around Axis。
将轴设置为Z轴,旋转角度为180deg,Total为2(7)用Patch将切角减去,在Subtract窗口中做以下设置:Blank Parts:PatchTool Parts:Cut,Cut-1(8)创建探针Pin,并将材料设置为pec。
圆柱中心点的坐标:X:0.0,Y:8.0,Z:0.0;圆柱半径:dX:0.0,dY:0.5,dZ:0;圆柱的高度:dX:0.0,dY:0.0,dZ:5.0(9)创建端口面Port。
圆心点的坐标:X:0.0,Y:8.0,Z:0.0;半径:dX:0.0,dY:1.5,dZ:0.0(10)用Ground Plane将port减去。
利用Ctrl键选择Ground Plane和Port;在Subtract窗口中做以下设置:Blank Parts:Ground PlaneTool Parts:Port(11)创建Air。
创建长方体模型,长方体的起始点位置坐标:X:-80,Y:-80,Z:-35;长方体X、Y、Z三个方向的尺寸:dX:160,dY:160,dZ:70;在辐射边界窗口中,将辐射边界命名为Rad1。
5.保存工程在菜单栏中点击File>Save As,在弹出的窗口中将该工程的命名为shiyan7,并选择路径保存。
6.设置端口激励将该端口命名为p1,在Modes标签中的Integration Line中点击None,选择New Line,在坐标栏中输入:X:0.0,Y:9.5,Z:0.0;dX:0.0,dY:-1.0,dZ:0.07.设置优化变量(1)添加工程变量。
(a)在菜单栏中点击Project>Project Variables。
(b)在Project Variables标签中选择Value。
(c)点击Add添加工程变量$planeSize,其值设为90mm。
(d)继续添加如下的工程变量:$patchSize:32mm$subSize:45mm$subHeight:5mm$cutSize:5mm$feedLocation:8mm(2)设置优化变量。
(a)在操作历史树中展开Ground Plane,双击Create Rectangle,将如下参数改变Position:-$planeSize/2,-$planeSize/2,0mmXSize:$planeSizeYSize:$planeSize(b)展开Patch,双击Create Rectangle,将原尺寸改为:Position:-$patchSize/2,-$patchSize/2,$subHeightXSize:$patchSizeYSize:$patchSize(c)展开Port,双击Create Circle,在弹出的对话窗口中将圆心改为:Center Position:0mm,$feedLocation,0mm(d)展开Substrate,双击Create Box,在对话窗口中将原尺寸改为:Position:-$subSize/2,-$subSize/2,0mmXSize:$subSizeYSize:$subSizeZSize:$subHeight(e)展开Pin,双击Create Cylinder,在弹出的对话窗口中将原尺寸改为:Center Position:0mm,$feedLocation,0mmHeight:$subHeight(f)展开Patch,进而展开Subtract中的Cut,双击第一个Create Line,对对话框做以下修改:Point1:0mm,0mm,$subHeightPoint2:$cutSize,0mm,$subHeight双击第二个Create Line,在弹出的对话框中做以下修改:Point1:$cutSize,0mm,$subHeightPoint2:0mm,$cutSize,$subHeight双击Move,在弹出的对话框中做以下修改:Movevector:-$patchSize/2,-$patchSize/2,0mm8.求解设置(1)设置求解频率。
在求解设置窗口中做以下设置:Solution Frequency:2.45GHzMaximum Number of Passes:15Maximum Delta Sper Pass:0.02(2)设置扫频。
在扫频设置窗口中做以下设置:Sweep Type:FastFrequency Setup Type:Linear CountStart:2.0GHzStop:3.0GHzCount:101将Save Field复选框选中9.设置无限大球面在Infinite Sphere标签中做以下设置:Phi:Start:0deg,Stop:0deg,Step:10degTheta:Start:0deg,Stop:0deg,Step:10deg10.求解该工程点击HFSS>Analyze All11.天线尺寸优化(1)优化轴比。
(a)选中待优化变量$cutSize和$patchSize。
将优化变量的范围分别设置为[5mm,6mm]和[29mm,32mm](b)添加输出变量cost,点击Report Type下拉菜单,选择Far Fields,在Solution中选择Setup1:Last Adaptive,然后做如下设置:Category:Axial RatioQuantity:Axial Ratio ValueFunction:log点击Insert Quantity Into Expression,并在表达式前冠以“10*”,最后的表达式为10*log(Axial Ratio Value)。
(c)在Goals标签中点击Add按钮,添加优化目标。
在Calculation中点击下拉菜单,选择cost,在Condition中选择=,设置Goal为[0,0]。
(d)在菜单栏中点击HFSS>Analyze,进行优化设计,最后得到圆极化天线的尺寸$patchSize=30.1540923411285mm,$cutSize=5.2566939545119mm。
六、实验结果仿真图如下:驻波比信息曲线如下:由上图可知,回波损耗在1.82dB左右,工作频带在2.40GHz-2.60 GHz3D增益方向图:由上图可知该贴片天线辐射的最大方向为平面法向方向即正Z方向,增益达到7.5dB,而且可以得到该方向的宽方向图。
七、问题思考及小结当频率低于工作频点时,优化天线的措施有:改变探针位置、探针半径、贴片尺寸等,均可以使其工作在频点。
对于矩形贴片可知:当探针在坐标轴上时,天线性能不是很理想;当在对角线上时,天线的性能较理想,工作频带较在坐标轴的位置要窄,而且探针在对角线上靠近中心的位置上,天线的性能更好。
当改变探针半径时,半径减小,工作频率变大。
通过调整可以使贴片工作在频点。
通过本次实验,我进一步熟悉了如何利用HFSS设计微带天线,并通过所形成的远区辐射场图和S曲线分析矩形微带天线的特性。
最开始在实验时由于粗心设置模拟单位时没有设置成mm,导致结果出不来,重新设置之后,问题解决。