通信系統(tǒng)天線綜合課程設(shè)計(jì)

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(shè)計(jì)學(xué)院名稱： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 1、 課程設(shè)計(jì)目的 通過綜合課程設(shè)計(jì)， 在學(xué)習(xí)eda仿真軟件hfss使用方法的基礎(chǔ)上，掌握常見通信系統(tǒng)天線的仿真設(shè)計(jì)方法。2、 課程設(shè)計(jì)內(nèi)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(shù)”、“ch5 寬帶天線_c”、“ch6 移動(dòng)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(dǎo)饋電領(lǐng)結(jié)天線和同軸饋電貼片天線，并對(duì)天線進(jìn)行分析。三、設(shè)計(jì)步驟及仿真結(jié)果天線設(shè)計(jì)實(shí)例1：偶極

2、子天線1）設(shè)計(jì)步驟打開hfss并保存一個(gè)新項(xiàng)目打開file選項(xiàng)(alt+f),單擊save as。輸入項(xiàng)目名hfss_dipole。一.step1 創(chuàng)建模型1、創(chuàng)建振子1（1）選擇cylinder圖標(biāo)（2）輸入?yún)?shù)：切換到參數(shù)設(shè)置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），設(shè)置圓柱體的基坐標(biāo)為(x=0 mm,y=0 mm,z=1.25mm); 按下enter 鍵后輸入半徑和長(zhǎng)度：dx =2.5mm, dy=0 mm, dz=73.75mm 。（3）設(shè)置振子1的名稱和材料在對(duì)象列表中雙擊cylinder1，彈出如下屬性窗口。設(shè)置名稱：將name改為“pole1”。設(shè)置材料：?jiǎn)螕鬽aterial的value，在如下對(duì)

3、話框中輸入“pec”并確定。2、創(chuàng)建振子2（1）選擇cylinder圖標(biāo)（2）輸入?yún)?shù)：切換到參數(shù)設(shè)置區(qū)，設(shè)置圓柱體的基坐標(biāo)為(x=0 mm,y=0 mm,z=-1.25mm); 按下enter 鍵后輸入半徑和長(zhǎng)度：dx =2.5mm, dy=0 mm, dz=-73.75mm 。注意此時(shí)坐標(biāo)的選取。（3）設(shè)置名稱和材料設(shè)置名稱為“pole2”，材料同為“pec”。設(shè)置完畢，如下圖所示。3、創(chuàng)建空氣腔（規(guī)定計(jì)算的區(qū)域）（1）選擇box圖標(biāo)（2）輸入?yún)?shù)：切換到參數(shù)設(shè)置區(qū)，設(shè)置長(zhǎng)方體的基坐標(biāo)為(x=-115 mm,y=-115 mm,z=-185mm); 按下enter 鍵后輸入三邊的長(zhǎng)度：dx

4、 =230 mm, dy=230 mm, dz=370 mm。（3）設(shè)置名稱和材料雙擊對(duì)象列表中的“box1”，設(shè)置名稱為“air”，材料為“vacuum”，透明度transparent為0.9。同時(shí)按下 ctrl 和d 鍵(ctrl+d)，將視圖調(diào)整一下。二.step2 設(shè)定邊界條件1、將air設(shè)置成輻射邊界條件；在對(duì)象列表中選中air,單擊鼠標(biāo)右鍵，進(jìn)入assign boundary選項(xiàng)，點(diǎn)擊raditation選項(xiàng)。并此邊界命名為air。3. step3設(shè)置激勵(lì)1、繪制激勵(lì)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(biāo)切換到參數(shù)設(shè)置區(qū)，設(shè)置長(zhǎng)方形的基

5、坐標(biāo)為(x=0mm,y=-2.5mm,z=-1.25mm); 按下enter 鍵后輸入長(zhǎng)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(lì)在對(duì)象列表中，右鍵單擊“port1”，按下圖所示添加激勵(lì)“l(fā)umped port”。四.step4 設(shè)定求解的參數(shù)1、選擇一種求解方式（1）在 hfss 菜單上，點(diǎn)擊solution type 選項(xiàng)。（2）選擇源激勵(lì)方式，在solution type 對(duì)話框中選中driven mode 項(xiàng)。2、添加求解設(shè)置（1）在項(xiàng)目管理列表中，右鍵單擊analysis。（2）選擇add solution s

6、etup。（3）設(shè)置求解頻率為“0.9ghz”。3、添加掃頻設(shè)置（1）在項(xiàng)目管理列表中，右鍵單擊analysis-setup1。（2）選擇add sweep。（3）設(shè)置掃頻類型為“fast”，起止頻率為“0.5ghz”-“1.5ghz”，取樣點(diǎn)數(shù)101點(diǎn)。4、添加遠(yuǎn)場(chǎng)設(shè)置（1）在項(xiàng)目管理列表中，右鍵單擊radiation。（2）選擇insert far field setup->infinite sphere。（3）設(shè)置phi：0-360°，theta：-180 -180°。2）仿真結(jié)果及分析五.step5求解1、在項(xiàng)目管理列表中，右鍵選擇analysis-setup

7、1。2、選擇analyze選項(xiàng)。可以看出已經(jīng)收斂。六.step6后處理1、s參數(shù)定義s11<-10db的頻率范圍為天線的頻帶范圍如該天線的帶寬為0.850.95ghz2、方向圖天線設(shè)計(jì)實(shí)例2：uhf probe 振子天線1）設(shè)計(jì)步驟一.創(chuàng)建項(xiàng)目1、加入一個(gè)新的 hfss 設(shè)計(jì)（1）在project菜單，點(diǎn)擊insert hfss design選項(xiàng)。2、選擇一種求解方式 （1） 在 hfss 菜單上，點(diǎn)擊 solution type 選項(xiàng).（2）選擇源激勵(lì)方式，在 solution type 對(duì)話框中選中 driven terminal 項(xiàng)。3、設(shè)置設(shè)計(jì)使用的長(zhǎng)度單位 （1）在 3d mo

8、deler 菜單上，點(diǎn)擊 units 選項(xiàng).（2）選擇長(zhǎng)度單位，在 set model units 對(duì)話框中選中 in 項(xiàng)。4、設(shè)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(gòu)造模型1、建立物理模型（1）畫圓柱體 在 draw 菜單中，點(diǎn)擊 cylinder 選項(xiàng)（2）輸入圓柱體參數(shù)。 按下 tab 鍵切換到參數(shù)設(shè)置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），圓柱體坐標(biāo)基點(diǎn)圓心坐標(biāo):：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(shè)置圓柱體屬性 單擊 attribute 頁(yè)，在 attribu

9、te 頁(yè)我們可以為圓柱體設(shè)置名稱、材料、顏色、透明度等參數(shù)。這里，我們把這個(gè)圓柱體命名為 ring_inner。 設(shè)置完畢后，同時(shí)按下 ctrl 和 d 鍵(ctrl+d)，將視圖調(diào)整一下。（4）繼續(xù)畫圓柱體 在 draw 菜單中，點(diǎn)擊 cylinder 選項(xiàng)（5）輸入圓柱體參數(shù)。 按下 tab 鍵切換到參數(shù)設(shè)置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），圓柱體坐標(biāo)基點(diǎn)圓心坐標(biāo):：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(shè)置圓柱體屬性 單擊 attribute 頁(yè)，在 attribute 頁(yè)我們可以為這個(gè)圓柱體命名為 ring_1。（7）

10、 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(diǎn)擊 boolean 選項(xiàng),再選擇 subtract 項(xiàng)。設(shè)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(zhǎng)方體。在 draw 菜單中，點(diǎn)擊 box 選項(xiàng)；（10）輸入?yún)?shù)。 按下tab鍵切換到參數(shù)設(shè)置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），設(shè)置長(zhǎng)方體的基坐標(biāo)(x=-0.1,y=-0.31,z=

11、5);按下enter 鍵后輸入三邊長(zhǎng)度：x方向0.2, y方向-4.69,z方向-0.065。注意：在設(shè)置時(shí)不要在繪圖區(qū)中點(diǎn)擊鼠標(biāo)。（11）設(shè)置長(zhǎng)方體屬性 單擊 attribute 頁(yè)，在 attribute 頁(yè)我們可以為長(zhǎng)方體設(shè)置名稱、材料、顏色、透明度等參數(shù)。這里，我們把這個(gè)長(zhǎng)方體命名為 arm_1。 設(shè)置完畢后，同時(shí)按下 ctrl 和 d 鍵(ctrl+d)，將視圖調(diào)整一下。（12）選擇所有部件，在 3d modeler 菜單上，點(diǎn)擊 boolean 選項(xiàng),再選擇 unite 項(xiàng)。（13）繼續(xù)畫圓柱體 在 draw 菜單中，點(diǎn)擊 cylinder 選項(xiàng)（14）輸入圓柱體參數(shù)。 按下 ta

12、b 鍵切換到參數(shù)設(shè)置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），圓柱體坐標(biāo)基點(diǎn)圓心坐標(biāo):：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(shè)置圓柱體屬性 單擊 attribute 頁(yè)，在 attribute 頁(yè)我們可以為這個(gè)圓柱體命名為 center_pin。（16）繼續(xù)畫長(zhǎng)方體。在 draw 菜單中，點(diǎn)擊 box 選項(xiàng)；（17）輸入?yún)?shù)。 按下tab鍵切換到參數(shù)設(shè)置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），設(shè)置長(zhǎng)方體的基坐標(biāo)(x=-0.1,y=-0,z=5.1);按下enter 鍵后輸入三邊長(zhǎng)度：x方向0.2, y方向5,z方向-0.065。注意：在設(shè)置時(shí)不

13、要在繪圖區(qū)中點(diǎn)擊鼠標(biāo)。（18）設(shè)置長(zhǎng)方體屬性 單擊 attribute 頁(yè)，在 attribute 頁(yè)我們把這個(gè)長(zhǎng)方體命名為 arm_2。 （19）繼續(xù)畫圓柱體 在 draw 菜單中，點(diǎn)擊 cylinder 選項(xiàng)（20）輸入圓柱體參數(shù)。按下 tab 鍵切換到參數(shù)設(shè)置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），圓柱體坐標(biāo)基點(diǎn)圓心坐標(biāo):：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(shè)置圓柱體屬性 單擊 attribute 頁(yè)，在 attribute 頁(yè)我們可以為這個(gè)圓柱體命名為 pin。（22）選擇arm_2,center_pin,pi

14、n，在 3d modeler 菜單上，點(diǎn)擊 boolean 選項(xiàng),再選擇 unite 項(xiàng)。（23）畫圓形。 在draw菜單中，點(diǎn)擊circle選項(xiàng)（24）輸入圓形參數(shù)。 按 下tab鍵切換到 參數(shù)設(shè)置區(qū) （在工作 區(qū)的右下 角），設(shè)置 圓形的圓形 基坐標(biāo)為(x=0,y=8,z=0); 按下 enter 鍵后輸入三邊長(zhǎng)度：x 方向 0.31, y 方向 0, z 方向 0。注意：在設(shè)置時(shí)不要在繪圖區(qū)中點(diǎn)擊鼠標(biāo)。（25）輸入圓形屬性。 單擊 attribute 頁(yè)，在 attribute 頁(yè)我們把這個(gè)圓形命名為 p1。（26） 更改材料為vacuum（27）繼續(xù)畫長(zhǎng)方體。在 draw 菜單中，點(diǎn)擊

15、 box 選項(xiàng)；（28）輸入?yún)?shù)。 按下tab鍵切換到參數(shù)設(shè)置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），設(shè)置長(zhǎng)方體的基坐(x=-5,y=-10,z=0);按下enter 鍵后輸入三邊長(zhǎng)度：x方向10, y方向20,z方向12。注意：在設(shè)置時(shí)不要在繪圖區(qū)中點(diǎn)擊鼠標(biāo)。（29）設(shè)置長(zhǎng)方體屬性單擊 attribute 頁(yè)，在 attribute 頁(yè)我們把這個(gè)長(zhǎng)方體命名為 air。（30）將air設(shè)置成輻射邊界條件；在操作歷史樹中選中air,單擊鼠標(biāo)右鍵，進(jìn)入assign boundary選項(xiàng)，點(diǎn)擊raditation選項(xiàng)。此時(shí)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p1,

16、單擊鼠標(biāo)右鍵，進(jìn)入assign excitation選項(xiàng)，點(diǎn)擊wave port選項(xiàng)。點(diǎn)擊積分線(integration line)下的none選項(xiàng)并下拉，選擇new line，會(huì)出現(xiàn)create line 消息框。按下tab鍵切換到參數(shù)設(shè)置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），輸入起始點(diǎn)坐標(biāo)(x=0.31,0,0), 按下enter鍵后輸入激勵(lì)源矢量（dx=-0.21,dy=0,dz=0）。（32） 選擇z=0的一面，單擊鼠標(biāo)右鍵，進(jìn)入assign boundary選項(xiàng)，點(diǎn)擊finite conductivity選項(xiàng)。名稱改為gnd_plane,前兩個(gè)選框之前打鉤，材料輸入cooper。（33）添加遠(yuǎn)場(chǎng)設(shè)

17、置在項(xiàng)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(shè)置phi：0-90°，step size:90 theta：-180 -180°step size:2。（34）添加求解設(shè)置在項(xiàng)目管理列表中，右鍵單擊analysis。選擇add solution setup。設(shè)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(shè)置在項(xiàng)目管理列表中，右鍵單擊analysis-setup1。選擇add sweep。設(shè)置掃頻類型為“fast”，起止頻率為“

18、0.35ghz”-“0.75ghz”，取樣點(diǎn)數(shù)401點(diǎn)。save fields打鉤。（36）打開file選項(xiàng)(alt+f),單擊save as。輸入項(xiàng)目名hfss_uhf_probe。（37）將求解的條件設(shè)好后，我們來(lái)看看hfss的前期工作是否完成，在hfss菜單下，點(diǎn)擊validation check。再次選中project工作區(qū)的analysis；點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選中analyze即可開始求解當(dāng)求解過程結(jié)束后，在message manager窗口會(huì)有相應(yīng)的提示。2）仿真結(jié)果及分析1、右擊results，solution data查看結(jié)果2、 s參數(shù)圖3、2d視圖天線設(shè)計(jì)實(shí)例3：共面波導(dǎo)饋電領(lǐng)

19、結(jié)天線1）設(shè)計(jì)步驟一.創(chuàng)建項(xiàng)目1、加入一個(gè)新的 hfss 設(shè)計(jì)（1）在project菜單，點(diǎn)擊insert hfss design選項(xiàng)。2、選擇一種求解方式 （1） 在 hfss 菜單上，點(diǎn)擊 solution type 選項(xiàng).（2）選擇源激勵(lì)方式，在 solution type 對(duì)話框中選中 driven modal 項(xiàng)。3、設(shè)置設(shè)計(jì)使用的長(zhǎng)度單位 （1）在 3d modeler 菜單上，點(diǎn)擊 units 選項(xiàng).（2）選擇長(zhǎng)度單位，在 set model units 對(duì)話框中選中 mm 項(xiàng)。4、設(shè)置材料（1）在 3d modeler的材料選框中選擇select（2）輸入并選中arlon cu

20、clad 217(tm)二.構(gòu)造模型1、建立物理模型（1）畫長(zhǎng)方體。在 draw 菜單中，點(diǎn)擊 box 選項(xiàng)；（2）輸入?yún)?shù)。 按下tab鍵切換到參數(shù)設(shè)置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），設(shè)置長(zhǎng)方體的基坐標(biāo)(x=-17,y=-32,z=0);按下enter 鍵后輸入三邊長(zhǎng)度：x方向34, y方向64,z方向-2。注意：在設(shè)置時(shí)不要在繪圖區(qū)中點(diǎn)擊鼠標(biāo)。（3）設(shè)置長(zhǎng)方體屬性 單擊 attribute 頁(yè)，在 attribute 頁(yè)我們可以為長(zhǎng)方體設(shè)置名稱、材料、顏色、透明度等參數(shù)。這里，我們把這個(gè)長(zhǎng)方體命名為 sub1。 設(shè)置完畢后，同時(shí)按下 ctrl 和 d 鍵(ctrl+d)，將視圖調(diào)整一下。（4） 利

21、用rectangle創(chuàng)建金屬層在 draw 菜單中，點(diǎn)擊 rectangle 選項(xiàng)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(biāo)右鍵，進(jìn)入assign boundary選項(xiàng)，點(diǎn)擊finite conductivity選項(xiàng)。名稱改為cu_bound,第一個(gè)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(diǎn)擊 rectangle 選項(xiàng)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(lǐng)結(jié)多邊形在 draw

22、菜單中，點(diǎn)擊 line 選項(xiàng)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(lǐng)結(jié)天線的一個(gè)臂選中bowtie和rect1 ，在 3d modeler 菜單上，點(diǎn)擊 boolean 選項(xiàng),再選擇 unite 項(xiàng)。（9）利用mirror創(chuàng)建另一個(gè)臂選中bowtie，在edit菜單下選擇mirror輸入?yún)?shù)x=0，y=0，z=0dx=0，dy=-1，dz=0（10）利用subtract創(chuàng)建領(lǐng)結(jié)天線的對(duì)應(yīng)的縫隙選中bowtie，bowtie_1和cuclad，在 3d modeler

23、 菜單上，點(diǎn)擊 boolean 選項(xiàng),再選擇 subtract 項(xiàng)。設(shè)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(wǎng)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(zhǎng)度3mm（12） 修改默認(rèn)材料為真空（13）畫長(zhǎng)方體。在 draw 菜單中，點(diǎn)擊 box 選項(xiàng)；（14）輸入?yún)?shù)。 按下tab鍵切換到參數(shù)設(shè)置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），設(shè)置長(zhǎng)方體

24、的基坐標(biāo)(x=-17,y=-32,z=-9.5);按下enter 鍵后輸入三邊長(zhǎng)度：x方向34, y方向64,z方向19。注意：在設(shè)置時(shí)不要在繪圖區(qū)中點(diǎn)擊鼠標(biāo)。（15）設(shè)置長(zhǎng)方體屬性 單擊 attribute 頁(yè)，在 attribute 頁(yè)我們可以為長(zhǎng)方體設(shè)置名稱、材料、顏色、透明度等參數(shù)。這里，我們把這個(gè)長(zhǎng)方體命名為 airbox。（16）為空氣腔設(shè)置輻射邊界；在操作歷史樹中選中airbox,單擊鼠標(biāo)右鍵，進(jìn)入assign boundary選項(xiàng)，點(diǎn)擊raditation選項(xiàng)。此時(shí)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(yuǎn)場(chǎng)分析設(shè)置角度變化的范圍在項(xiàng)目管理列表中，

25、右鍵單擊radiation。選擇insert far field setup->infinite sphere。命名為ff_all設(shè)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(lì)在對(duì)象列表中，右鍵單擊“p1”，按下圖所示添加激勵(lì)“l(fā)umped port”。(20)添加求解設(shè)置在項(xiàng)目管理列表中，右鍵單擊analysis。選擇add solution setup。設(shè)置求解頻率為“

26、10ghz”。最大迭帶次數(shù) 6，最大誤差 0.01(21)添加掃頻設(shè)置在項(xiàng)目管理列表中，右鍵單擊analysis-setup1。選擇add sweep。設(shè)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(xiàng)(alt+f),單擊save as。輸入項(xiàng)目名hfss_cpwbotie。（23）將求解的條件設(shè)好后，我們來(lái)看看hfss的前期工作是否完成，在hfss菜單下，點(diǎn)擊validation check。再次選中project工作區(qū)的analysis；點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選中analyze即可開始求解當(dāng)求解過程結(jié)束后，在m

27、essage manager窗口會(huì)有相應(yīng)的提示。2）仿真結(jié)果及分析1、求解數(shù)據(jù)2、創(chuàng)建s11參數(shù)報(bào)告定義s11<-10db的頻率范圍為天線的頻帶范圍。如該天線的帶寬為1011ghz。3、創(chuàng)建阻抗參數(shù)報(bào)告一般要求阻抗實(shí)部接近50歐姆，虛部接近0。4、創(chuàng)建遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖報(bào)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?yàn)閠heta=40°方向。顏色越紅，表示該方向輻射越大。天線設(shè)計(jì)實(shí)例4：同軸饋電貼片天線1）設(shè)計(jì)步驟一.創(chuàng)建項(xiàng)目1、加入一個(gè)新的 hfss 設(shè)計(jì)（1）在project菜單，點(diǎn)擊insert hfss design選項(xiàng)。2、

28、選擇一種求解方式 （1） 在 hfss 菜單上，點(diǎn)擊 solution type 選項(xiàng).（2）選擇源激勵(lì)方式，在 solution type 對(duì)話框中選中 driven terminal 項(xiàng)。3、設(shè)置設(shè)計(jì)使用的長(zhǎng)度單位 （1）在 3d modeler 菜單上，點(diǎn)擊 units 選項(xiàng).（2）選擇長(zhǎng)度單位，在 set model units 對(duì)話框中選中 cm 項(xiàng)。4、設(shè)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(gòu)造模型1、建立物理模型（1）利用box創(chuàng)建微帶天線的介質(zhì)基板。在 draw 菜單中，點(diǎn)擊 bo

29、x 選項(xiàng)；（2）輸入?yún)?shù)。 按下tab鍵切換到參數(shù)設(shè)置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），設(shè)置長(zhǎng)方體的基坐標(biāo)(x=-5,y=-4.5,z=0);按下enter 鍵后輸入三邊長(zhǎng)度：x方向10, y方向9,z方向0.32。注意：在設(shè)置時(shí)不要在繪圖區(qū)中點(diǎn)擊鼠標(biāo)。（3）設(shè)置長(zhǎng)方體屬性 單擊 attribute 頁(yè)，在 attribute 頁(yè)我們可以為長(zhǎng)方體設(shè)置名稱、材料、顏色、透明度等參數(shù)。這里，我們把這個(gè)長(zhǎng)方體命名為 sub1。 設(shè)置完畢后，同時(shí)按下 ctrl 和 d 鍵(ctrl+d)，將視圖調(diào)整一下。(4)利用rectangle創(chuàng)建微帶天線的地在 draw 菜單中，點(diǎn)擊 rectangle 選項(xiàng)參數(shù)如下x=

30、-5，y=-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(dǎo)體相同大小的圓在 draw 菜單中，點(diǎn)擊 circle 選項(xiàng)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(shí)選中待操作對(duì)象,進(jìn)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(diǎn)擊 rectangle 選項(xiàng)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(rèn)材料為真空(9)利用cylinder創(chuàng)建同軸外導(dǎo)體在 draw 菜

31、單中，點(diǎn)擊 cylinder 選項(xiàng)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(rèn)材料為pec(11)利用cylinder創(chuàng)建同軸內(nèi)導(dǎo)體在 draw 菜單中，點(diǎn)擊 cylinder 選項(xiàng)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(diǎn)擊 cylinder 選項(xiàng)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

32、名為probe(13)修改默認(rèn)材料為真空(14)利用box創(chuàng)建空氣腔在 draw 菜單中，點(diǎn)擊 box 選項(xiàng)；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(biāo)右鍵，進(jìn)入assign boundary選項(xiàng)，點(diǎn)擊raditation選項(xiàng)。此時(shí)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(yuǎn)場(chǎng)分析設(shè)置角度變化的范圍在項(xiàng)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(shè)置phi：0-90°

33、，step size:90 theta：-180-180°step size:2。（17） 為patch（貼片）設(shè)置pec邊界（18）為ground（地）設(shè)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(shè)置在項(xiàng)目管理列表中，右鍵單擊analysis。選擇add solution setup。設(shè)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(shè)置在項(xiàng)目管理列表中，右鍵單擊analysis-setup1。選擇add sweep。設(shè)置掃頻類型為“fast”，起止頻率為“1ghz”-“3.5ghz”，取樣點(diǎn)

34、201。save fields打鉤。（22）打開file選項(xiàng)(alt+f),單擊save as。輸入項(xiàng)目名hfss_probepatch。（23）將求解的條件設(shè)好后，我們來(lái)看看hfss的前期工作是否完成，在hfss菜單下，點(diǎn)擊validation check。再次選中project工作區(qū)的analysis；點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選中analyze即可開始求解當(dāng)求解過程結(jié)束后，在message manager窗口會(huì)有相應(yīng)的提示。2）仿真結(jié)果及分析1、求解數(shù)據(jù)2、創(chuàng)建s11參數(shù)報(bào)告3、 創(chuàng)建遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖報(bào)告如上述天線的最大輻射方向?yàn)閠heta=0°，即z軸方向。天線設(shè)計(jì)實(shí)例5：ims矩形貼片天線1

35、）設(shè)計(jì)步驟一.創(chuàng)建項(xiàng)目1、加入一個(gè)新的 hfss 設(shè)計(jì)（1）在project菜單，點(diǎn)擊insert hfss design選項(xiàng)。一個(gè)新的工程被加入到hfopt_ismantenna項(xiàng)目中。（2）為設(shè)計(jì)重命名。在項(xiàng)目樹中選中 hfssmodel1,單擊鼠標(biāo)右鍵，再點(diǎn)擊 rename 項(xiàng)，將設(shè)計(jì)重命名為 hfopt_ismantenna。2、選擇一種求解方式 （1） 在 hfss 菜單上，點(diǎn)擊 solution type 選項(xiàng).（2）選擇源激勵(lì)方式，在 solution type 對(duì)話框中選中 driven mode 項(xiàng)。3、設(shè)置設(shè)計(jì)使用的長(zhǎng)度單位 （1） 在 3d modeler 菜單上，點(diǎn)擊

36、units 選項(xiàng).（2）選擇長(zhǎng)度單位，在 set model units 對(duì)話框中選中 mm 項(xiàng)。二.構(gòu)造模型1、建立物理模型（1）畫長(zhǎng)方體。在 draw 菜單中，點(diǎn)擊 box 選項(xiàng)；（2）輸入?yún)?shù)。 按下tab鍵切換到參數(shù)設(shè)置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），設(shè)置長(zhǎng)方體的基坐標(biāo)(x=-22.5mm,y=-22.5mm,z=0.0mm);按下enter 鍵后輸入三邊長(zhǎng)度：x方向45mm, y方向45mm,z方向5mm。注意：在設(shè)置時(shí)不要在繪圖區(qū)中點(diǎn)擊鼠標(biāo)。（3）設(shè)置長(zhǎng)方體屬性 如上設(shè)置完幾何尺寸后，hfss 系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出長(zhǎng)方體屬性對(duì)話框。對(duì)話框的 command頁(yè)里有我們剛才設(shè)置的幾何尺寸，并且其數(shù)值

37、可以自由更改。因此在我們也可以先隨意用鼠標(biāo)建立一個(gè)長(zhǎng)方體模型后，然后在其屬性對(duì)話框輸入其尺寸要求即可。 單擊 attribute 頁(yè)，在 attribute 頁(yè)我們可以為長(zhǎng)方體設(shè)置名稱、材料、顏色、透明度等參數(shù)。這里，我們把這個(gè)長(zhǎng)方體命名為 substate，將其透明度設(shè)為 0.8。材料在下文統(tǒng)一設(shè)置。 設(shè)置完畢后，同時(shí)按下 ctrl 和 d 鍵(ctrl+d)，將視圖調(diào)整一下。（4）畫長(zhǎng)方形。 在draw菜單中，點(diǎn)擊rectangle選項(xiàng)（5）輸入長(zhǎng)方形參數(shù)。 按下tab鍵切換到參數(shù)設(shè)置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），設(shè)置長(zhǎng)方形的基坐標(biāo)為(x=-45mm,y=-45mm,z=0.0mm); 按下 e

38、nter 鍵后輸入三邊長(zhǎng)度：x 方向 90mm, y 方向 90mm,z 方向 0mm。注意：在設(shè)置時(shí)不要在繪圖區(qū)中點(diǎn)擊鼠標(biāo)。（6）設(shè)置長(zhǎng)方形屬性 如上設(shè)置完幾何尺寸后，hfss 系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出長(zhǎng)方形屬性對(duì)話框。對(duì)話框的 command頁(yè)里有我們剛才設(shè)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(biāo)建立一個(gè)長(zhǎng)方形模型后，然后在其屬性對(duì)話框輸入其尺寸要求即可。 單擊 attribute 頁(yè)，在 attribute 頁(yè)我們可以為長(zhǎng)方形設(shè)置名稱、材料、顏色、透明度等參數(shù)。這里，我們把這個(gè)長(zhǎng)方形命名為 groundplane，將其透明度設(shè)為 0.8。 設(shè)置完畢后，同時(shí)按下 ctrl

39、和 d 鍵(ctrl+d)，將視圖調(diào)整一下。（7）重復(fù)上述畫長(zhǎng)方形的步驟繪出長(zhǎng)方形patch。參數(shù)如下： 名稱：patch 長(zhǎng)方形坐標(biāo)基點(diǎn)坐標(biāo): 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(diǎn)擊 cylinder 選項(xiàng)（9）輸入圓柱體參數(shù)。 按下 tab 鍵切換到參數(shù)設(shè)置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），圓柱體坐標(biāo)基點(diǎn)圓心坐標(biāo): x= 0mm, y= 8mm, z=0 mm;高: 5mm,半徑:0.5mm; 圓柱軸向?yàn)?z 軸. 所以 dx:0.5mm,

40、dy:0mm,dz:5mm（10）設(shè)置圓柱體屬性 如上設(shè)置完幾何尺寸后，hfss 系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出圓柱體屬性對(duì)話框。對(duì)話框的 command頁(yè)里有我們剛才設(shè)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(biāo)建立一個(gè)圓柱體模型后，然后在其屬性對(duì)話框輸入其尺寸要求即可。 單擊 attribute 頁(yè)，在 attribute 頁(yè)我們可以為圓柱體設(shè)置名稱、材料、顏色、透明度等參數(shù)。這里，我們把這個(gè)圓柱體命名為 feed，將其透明度設(shè)為 0.8。材料在下文統(tǒng)一設(shè)置。 設(shè)置完畢后，同時(shí)按下 ctrl 和 d 鍵(ctrl+d)，將視圖調(diào)整一下。（11）重復(fù)上述畫長(zhǎng)方體的 步驟繪出長(zhǎng)方體 ai

41、r。 參數(shù)如下： 名稱: air_box坐標(biāo)基點(diǎn): x= -80.0mm, y= -80.0mm,z= -35.0mm 三邊長(zhǎng)度: x 方向: 160.0mm, y 方向: 160.0mm,z 方向: 75.0mm 透明度：0.8 同時(shí)按下 ctrl 和 d 鍵(ctrl+d)，將視圖調(diào)整一下。 （12）畫圓形。 在draw菜單中，點(diǎn)擊circle選項(xiàng)（13）輸入圓形參數(shù)。 按 下tab鍵切換到 參數(shù)設(shè)置區(qū) （在工作 區(qū)的右下 角），設(shè)置 圓形的圓形 基坐標(biāo)為(x=0mm,y=8mm,z=0.0mm); 按下 enter 鍵后輸入三邊長(zhǎng)度：x 方向 1.5mm, y 方向 0mm, z 方向

42、0mm。注意：在設(shè)置時(shí)不要在繪圖區(qū)中點(diǎn)擊鼠標(biāo)。（14）輸入圓形屬性。 如上設(shè)置完幾何尺寸后，hfss 系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出圓形屬性對(duì)話框。對(duì)話框的 command頁(yè)里有我們剛才設(shè)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(biāo)建立一個(gè)圓形模型后，然后在其屬性對(duì)話框輸入其尺寸要求即可。 單擊 attribute 頁(yè)，在 attribute 頁(yè)我們可以為圓形設(shè)置名稱、材料、顏色、透明度等參數(shù)。這里，我們把這個(gè)圓形命名為 port，將其透明度設(shè)為 0.8。 設(shè)置完畢后，同時(shí)按下 ctrl 和 d 鍵(ctrl+d)，將視圖調(diào)整一下。（15）從groundplane中割去port。 在操作

43、歷史樹中利用 ctrl 鍵先選中 groundplane, 再選中 port；在 3d modeler 菜單上，點(diǎn)擊 boolean 選項(xiàng),再選擇 subtract 項(xiàng)。注意：出現(xiàn)在 subtract 左側(cè)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(diǎn)擊 line 選項(xiàng)（17）輸入多邊形參數(shù)。 按下tab鍵切換到參數(shù)設(shè)置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），輸入第一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)為(x=0mm,y=0mm,z=0mm);

44、按下enter鍵后輸入第二個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)為(x=6mm,y=0mm,z=0mm); 再按下enter鍵后輸入第三個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)為(x=0mm,y=6mm,z=0mm); 按下enter鍵后輸回第一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)為(x=0mm,y=0mm,z=0mm)。注意：在設(shè)置時(shí)不要在繪圖區(qū)中點(diǎn)擊鼠標(biāo)。 當(dāng)所繪曲線閉合后，在繪圖區(qū)點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，再次在繪圖區(qū)點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇 done項(xiàng)結(jié)束曲線繪制。（18）置多邊形屬性 如上設(shè)置完幾何尺寸后，hfss 系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出多邊形屬性對(duì)話框。 在 attribute 頁(yè)我們可以為多邊形設(shè)置名稱、材料、顏色、透明度等參數(shù)。這里，我們把這個(gè)長(zhǎng)方形命名為 chamcut1，將其透明度

45、設(shè)為 0.8。 設(shè)置完畢后，同時(shí)按下 ctrl 和 d 鍵(ctrl+d)，將視圖調(diào)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(diǎn)擊 arrage 選項(xiàng),再選擇 move 項(xiàng)。 按下 tab 鍵切換到參數(shù)設(shè)置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），輸入位移矢量。位移矢量起點(diǎn)坐標(biāo)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(shè)置時(shí)不要在繪圖區(qū)中點(diǎn)擊鼠標(biāo)。（20）復(fù)制多邊形 chamcut1，并將它移到另一個(gè)對(duì)角。 在操作歷史樹中選中 ch

46、amcut1；在 edit 菜單上，點(diǎn)擊 duplicate 選項(xiàng),再選擇 around axis 項(xiàng)。此時(shí)出現(xiàn)軸向選擇對(duì)話框，我們將軸線設(shè)為z軸，旋轉(zhuǎn)角度180deg；我們只需復(fù)制一份，連同原來(lái)的共2份，所以total設(shè)為2. 復(fù)制的物體被自動(dòng)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

47、 before subtract ；因?yàn)槲覀兿朐诎裵atch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(shè)置變量（1）在 goundplane 中設(shè)置變量。 在操作歷史樹中,點(diǎn)擊 goundplane 前+號(hào)將其展開；選中 creatrectangle 單擊鼠標(biāo)右鍵，點(diǎn)擊 properties 項(xiàng)（或直接在 command 窗口修改）。修改 position，把原來(lái)的-45,-45,0 改為 glanestart,glanestart,0； 因?yàn)?glanestart 變量從來(lái)沒有定義過，hfss 系統(tǒng)會(huì)

48、自動(dòng)跳出變量定義框。我們將 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(lái)的 90mm,90mm 改為 glanesize, glanesize； 定義變量 glanesize 為 90mm,步驟如上。（2）在 substrate 中設(shè)置變量。 操作步驟同上，需要設(shè)置的變量及其參數(shù)如下：substart: -22.5mm; subsize: 45mm; subheight: 5mm; position: -22.5mm,-22.5mm,0mm-> substart , substart , 0mm; xsize : 4

49、5mm-> subsize; ysize : 45mm-> subsize; zsize : 5mm-> subheight（3）在 patch 中設(shè)置變量。操作步驟同上，需要設(shè)置的變量及其參數(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(shè)置變量。 操作步驟同上，需

50、要設(shè)置的變量及其參數(shù)如下： feedlocation: 8mm;position: 0 mm, 8mm , 0mm -> 0mm , feedlocation , 0mm; height : 5mm -> subheight; （5）在 port 中設(shè)置變量。 操作步驟同上，需要設(shè)置的變量及其參數(shù)如下： position: 0 mm, 8mm , 0mm -> 0mm , feedlocation , 0mm; （6）在 chamcut1 中設(shè)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(diǎn)擊 patc

51、h 前+號(hào)將其層層展開直到看到 createline(patch>chamcut1>creatpolyline>createline)；用鼠標(biāo)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(diǎn)坐標(biāo)來(lái)改變多邊形chamcut1的邊長(zhǎng)。 原來(lái)的第二點(diǎn)坐標(biāo)6,0,0>chamsize,0,0 原來(lái)的第三點(diǎn)坐標(biāo)0,6,0>0, chamsize,0 具體做法是以此次雙擊三個(gè)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(diǎn)擊patch前+號(hào)將其層層展開直到看到mov

52、e(patch>chamcut1>move)；用鼠標(biāo)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(guān)系。 在project工作區(qū)選擇hfopt_ismantenna設(shè)計(jì)，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇design properties項(xiàng)。此時(shí) hfss 系統(tǒng)會(huì)彈出變量屬性對(duì)話框； 將glanestart設(shè)為-glanesize/2； 將substart設(shè)為-subsize/2； 將patchstart設(shè)為-patchsize/2； 建立變量聯(lián)系。

53、變量設(shè)置至此結(jié)束。3、設(shè)置模型材料參數(shù)（1）設(shè)置feed的材料為copper。 在操作歷史樹中選中feed；點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇assign material項(xiàng)。出現(xiàn)材料庫(kù)對(duì)話框，選擇copper后點(diǎn)擊確定。（2）模仿以上步驟把substrate的材料設(shè)為rogers4003。（提示：可用材料名在材料庫(kù)中搜索） （3）air已被系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置為真空，無(wú)需更改。4、設(shè)置邊界條件和激勵(lì)源（1）將air設(shè)置成輻射邊界條件；在操作歷史樹中選中air,單擊鼠標(biāo)右鍵，進(jìn)入assign boundary選項(xiàng)，點(diǎn)擊raditation選項(xiàng)。此時(shí)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gr

54、oundplane和patch設(shè)為finite conductivity； 在操作歷史樹中選中利用ctrl鍵同時(shí)選中g(shù)roundplane和patch，單擊鼠標(biāo)右鍵，進(jìn)入assign boundary選項(xiàng)，點(diǎn)擊finite conductivity選項(xiàng)。此時(shí)hfss系統(tǒng)提示你為此邊界命名，使用默認(rèn)設(shè)置即可。（3）為port設(shè)置激勵(lì)源 在操作歷史樹中選中port,單擊鼠標(biāo)右鍵，進(jìn)入assign excitation選項(xiàng)，點(diǎn)擊lumped port選項(xiàng)。此時(shí)hfss系統(tǒng)繪自動(dòng)彈出 lumped port :general對(duì)話框，我們將名稱設(shè)為port1,其他接受系統(tǒng)默認(rèn)值，點(diǎn)擊“下一步 ”按鈕,進(jìn)入lumped port :mode頁(yè)。點(diǎn)擊積分線(integration line)下的none選項(xiàng)并下拉，選擇new line，會(huì)出現(xiàn)create line 消息框。按下tab鍵切換到參數(shù)設(shè)置區(qū)（在工作區(qū)的右下角），輸入起始點(diǎn)坐標(biāo)(x=0mm,9.5mm,0mm), 按下enter鍵后輸入激勵(lì)源矢量（dx=0mm,dy=-1mm,dz=