微波技術(shù)與天線實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

微波技術(shù)與天線實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書2017年1微波技術(shù)與天線實(shí)驗(yàn)?zāi)夸泴?shí)驗(yàn)一微波測(cè)量儀器及其調(diào)整(本部電子樓408) 實(shí)驗(yàn)二微波駐波、阻抗特性及功率的測(cè)量(本部電子樓408) 實(shí)驗(yàn)三微波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測(cè)量(本部電子樓408) 實(shí)驗(yàn)四角錐喇叭天線方向圖的測(cè)量(本部電子樓426) 實(shí)驗(yàn)七利用HFSS軟件仿真微帶貼片天線(本部電子樓426) 2實(shí)驗(yàn)一微波測(cè)量儀器及其調(diào)整一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?、基本微波測(cè)量儀器和微波測(cè)量線系統(tǒng) 圖1微波測(cè)量線系統(tǒng)示意圖三、常用微波器件簡介頭(4)雙T接頭(5)波導(dǎo)彎曲(6)波導(dǎo)開關(guān)(7)可變短路器(8)匹配負(fù)載(9)吸收式衰減器(10)3四、微波測(cè)量線的調(diào)整將信號(hào)源設(shè)置在內(nèi)調(diào)制狀態(tài)(選擇□「(大功率)),即選擇輸出已調(diào)微波信號(hào)的包絡(luò)為周期性方的，這是因?yàn)檫x頻放大器被設(shè)計(jì)成對(duì)1kHz的輸入調(diào)制信號(hào)最靈敏);選擇輸出已調(diào)微波信號(hào)的的振蕩頻率場(chǎng)耦合，探針感應(yīng)測(cè)得的微波信號(hào)經(jīng)檢波二極管檢波后得到低頻1kHz的包絡(luò)信號(hào)(調(diào)制信號(hào)),該信號(hào)被送入選頻放大器(選放),其強(qiáng)弱由選放的指針擺動(dòng)幅度指示(mV數(shù))。探針的感應(yīng)輸出強(qiáng)度由探針進(jìn)入一般將探針上升格數(shù)設(shè)置為1到2格；輸出耦合度的調(diào)整實(shí)際就是調(diào)整探針耦合到外部的結(jié)構(gòu)的諧振頻點(diǎn)，使之盡可能與被測(cè)微波信號(hào)的頻率(這里是10GHz)一致。3、選頻放大器(選放)的使用：越大靈敏度越高)和選頻放大器增益(“增益”旋鈕)等使測(cè)量線系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)：即使沿線測(cè)得電壓和最小和最大值的差距足夠小(使駐波比最好小于1.05)。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：用測(cè)量線測(cè)波導(dǎo)波長和信號(hào)源頻率到一組指示最小點(diǎn)位置z?,Z?,Z3,z?(游標(biāo)卡尺讀數(shù)),根據(jù)相鄰波節(jié)點(diǎn)的距離是波導(dǎo)波長的1/2,故可由下4六、數(shù)據(jù)記錄Z?ZZ?ZZ?ZZ?Z入入f123測(cè)量頻率f?ff?ff?f(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2)實(shí)驗(yàn)原理(3)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理：計(jì)算出波導(dǎo)波長及工作頻率，并與吸收式頻率計(jì)的測(cè)量值進(jìn)行比較，說明誤差可(4)實(shí)驗(yàn)體會(huì)和建議5實(shí)驗(yàn)二微波駐波、阻抗特性及功率的測(cè)量“實(shí)際負(fù)載”和測(cè)量線末端的交接面處，而是1、駐波比等的測(cè)量上28頁):6電表電流電表電流晶體二極管檢波電流I與檢波電壓U的一般關(guān)系為檢波電壓U與探針的耦合電場(chǎng)成正比。晶體管的檢波律n隨檢波電壓U改變。在弱信號(hào)工作(檢波根據(jù)公式(7)就可以用實(shí)驗(yàn)的方法就可得到圖1所示的晶體校準(zhǔn)曲線。圖1晶體校準(zhǔn)曲線圖2短路線上的電壓分布(1)將測(cè)量線調(diào)至最佳工作狀態(tài)；量線等效短路面，接下來按實(shí)驗(yàn)一的辦法測(cè)出波導(dǎo)波長入。(1)終端接短路片，在波節(jié)點(diǎn)和波腹點(diǎn)之間(圖2)等間距取10點(diǎn)，從波節(jié)點(diǎn)開始將探針逐次移動(dòng)(2)以U為橫軸，I為縱軸，將其對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)畫在坐標(biāo)紙上，并連成平滑曲線。此曲線即為晶體校準(zhǔn)70I毫伏數(shù)與晶體管檢波電流成正比),查晶體曲線得相應(yīng)的Umn和Umx(可近似用所讀毫伏數(shù)開根號(hào)得到),然后由(1)和(2)式計(jì)算出駐波比和反射系數(shù)幅度。利用前兩步得到的反射系數(shù)幅度和相位計(jì)算出“視在負(fù)載”的復(fù)反射系數(shù)，由(4)式計(jì)算出“視在應(yīng)記錄。正式測(cè)量前應(yīng)先關(guān)信號(hào)源，對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)零，即將小功率計(jì)讀數(shù)調(diào)為0。測(cè)量過程中功率計(jì)量程定為1mW或100uW。Ir1230128功率計(jì)讀數(shù)(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)三微波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?shí)驗(yàn)原理I0反射系數(shù)I匹配121212(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?2)實(shí)驗(yàn)原理(4)實(shí)驗(yàn)體會(huì)和建議實(shí)驗(yàn)四角錐喇叭天線方向圖的測(cè)量通過實(shí)驗(yàn)觀察和測(cè)量角錐喇叭天線的E平面和H平面的方向圖。1、喇叭天線原理本實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)采用的天線是一對(duì)角錐喇叭天線。喇叭天線是由逐漸張開的波導(dǎo)構(gòu)成。強(qiáng)輻射的方向性。喇叭天線根據(jù)口徑的形狀可分為矩形喇叭天線和圓形喇叭天線。本實(shí)驗(yàn)采用的角錐喇叭天線的增益大約是20dB,波瓣的理論半功率點(diǎn)寬度大約為：H面是20°,E面是16°。當(dāng)發(fā)射喇叭口面的寬邊與水平面平行時(shí)，發(fā)射信號(hào)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與水必須具備一個(gè)無外部電磁波干擾的理想測(cè)試場(chǎng)地自由空間測(cè)試場(chǎng)地或地面反射測(cè)試場(chǎng)。如高架天線測(cè)試場(chǎng)、斜天線測(cè)試場(chǎng)及微波暗室等。所謂地面反射測(cè)試場(chǎng)就是合理地利用和控制地面反射波與直射波干涉而建立的一種測(cè)試場(chǎng)，如地面反射測(cè)試場(chǎng)和工作在低頻的錐型無反射室。它隨離開天線距離的增加迅速減小。在這個(gè)區(qū)域，由于電抗占優(yōu)勢(shì)，所以把此區(qū)域叫做電抗越過電抗近場(chǎng)區(qū)就到了輻射場(chǎng)區(qū)。按離開天線距離的遠(yuǎn)近又把輻射場(chǎng)區(qū)分為輻射近場(chǎng)區(qū)和輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。前者又稱為菲涅爾區(qū)，后者又稱為夫朗荷費(fèi)區(qū)。在輻射近場(chǎng)區(qū)，場(chǎng)的角分布與距離有關(guān)，天線各單元對(duì)觀察點(diǎn)場(chǎng)的貢獻(xiàn)，其相對(duì)相位和相對(duì)幅度是離開天線距離的函數(shù)。輻射遠(yuǎn)場(chǎng)即是人們常說的遠(yuǎn)區(qū)。在該區(qū)場(chǎng)的角分布與距離無關(guān)。公認(rèn)的輻射近遠(yuǎn)場(chǎng)的分界距離為圖1是口徑天線的三個(gè)場(chǎng)區(qū)，圖2是電尺寸(L線天線的最大尺寸)的天線的場(chǎng)區(qū)。由圖可見，電小天線只存在電抗近場(chǎng)區(qū)和輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。通常把R>10入作為電小天線遠(yuǎn)場(chǎng)的準(zhǔn)則，但在實(shí)際測(cè)量中上述測(cè)量距離往往不易滿足，2)、自由空間測(cè)試場(chǎng)自由空間測(cè)試場(chǎng)就是設(shè)法消除地面及周圍環(huán)境反射而建立的一種測(cè)試場(chǎng)。近似實(shí)現(xiàn)自由空間測(cè)試條件的方法有高架天線測(cè)試場(chǎng)、微波暗室等。下面主要介紹高架天線測(cè)試場(chǎng)的方法。為避免地面反射波的影響，把收發(fā)天線架設(shè)在水泥塔或高大建筑物的頂上。采用銳方向發(fā)射天線，使它垂直面方向圖的第一個(gè)零點(diǎn)偏離測(cè)試場(chǎng)，指向待測(cè)天線塔的底部。如圖3所示。發(fā)射天線對(duì)接收天線的架設(shè)高度h,所張的平面角為設(shè)發(fā)射天線方向圖主瓣零功率波瓣寬度為29,要有效抑制地面反射，應(yīng)使對(duì)方向函數(shù)為的發(fā)射天線，主瓣零值波束寬度為為了同時(shí)滿足相位、幅度和有效抑制地面反射的準(zhǔn)則，顯然圖4零點(diǎn)指向地面的高架天線測(cè)試場(chǎng)可見，使它垂直方向圖的第一個(gè)零點(diǎn)偏離測(cè)試場(chǎng)，需要將待測(cè)天線架設(shè)在4倍直徑的高度上。對(duì)幾何尺寸比較大的天線，由于高度太高，往往不易實(shí)現(xiàn)。比較實(shí)用的辦法是讓發(fā)射天線垂直方向圖的第一個(gè)零點(diǎn)指向地面反射點(diǎn)。如圖4所示。為使發(fā)射天線垂直面方向圖的第一個(gè)零輻射方向?qū)?zhǔn)地面反射點(diǎn)，必須使由式(8)和式(9)得3)、旋轉(zhuǎn)天線法測(cè)方向圖圖5為待測(cè)天線作為發(fā)射天線時(shí)的測(cè)量裝置方框圖。所用儀器和連接如圖5所示。若將待測(cè)天線與輔助天線互換可得待測(cè)天線用作接收時(shí)的測(cè)量裝置方框圖。天線的基本功能是將饋線傳輸?shù)膶?dǎo)行電磁波變?yōu)樽杂煽臻g傳播的電磁波，天線的方向圖是表征天線輻射時(shí)電磁波能量(或場(chǎng)強(qiáng))在空間各點(diǎn)分布的情況，它是描述天線的主要參數(shù)天線的方向性圖是一個(gè)立體圖形。工程上一般可以用通過最大輻射方向上的兩個(gè)互相垂直的平面(E平面和H平面)方向性圖來描述。天線方向性圖能直觀地反映出天線輻射能量的集中程度。方向性圖越尖銳，表示輻射能稱作無方向性，理想點(diǎn)源在空中的輻射場(chǎng)就是球面。天線方向性圖可通過測(cè)試來得到，如測(cè)得的是功率，即可繪出功率方向性圖，如測(cè)得的是場(chǎng)強(qiáng)，則可以繪出場(chǎng)強(qiáng)方向性圖。通常天線方向圖有多個(gè)波瓣，其中最大輻射方向的波瓣稱為主瓣，其余稱為副瓣(或旁瓣)。2.按照信號(hào)源操作規(guī)程接通電源，通過調(diào)節(jié)發(fā)射喇叭末端加載的螺旋測(cè)微裝置來調(diào)節(jié)發(fā)射電磁信號(hào)的頻率，調(diào)節(jié)該頻率至合適值(可能偏低些的頻率更合適);實(shí)驗(yàn)五電磁波線極化的測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)觀察、測(cè)量電磁波的線極化特性。二、實(shí)驗(yàn)原理直于傳播方向的平面內(nèi)隨著時(shí)間沿著一條固定直線變化，這樣的橫電磁波叫線極化波。線極圖1收發(fā)喇叭天線的極化如圖1所示，矩形角錐喇叭天線所發(fā)射出來的電磁波屬于線極化波，極化方向與矩形喇叭寬邊垂直，同時(shí)矩形角錐喇叭天線也只能接收與其寬邊垂直的電磁波，如果兩個(gè)喇叭之間有一個(gè)夾角Q,則接收喇叭所接收到的電磁波的電場(chǎng)和功率分別為三、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建4、垂直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)接收喇叭(改變接收喇叭的極化方向),并記錄每一個(gè)角度的微安表的讀數(shù)(可每隔5度記錄一點(diǎn)，但必須涵蓋接收最強(qiáng)和最弱點(diǎn))。3、繪出1~Q曲線。實(shí)驗(yàn)六電磁波圓極化的測(cè)量的末端總在一條直線上周期性變化，稱為線極化波；若E末端的軌跡是圓(或橢圓),稱為圓(或橢圓)極化波。若圓的運(yùn)動(dòng)軌跡與波的傳播方向符合右手(或左手)螺旋規(guī)則時(shí)，則稱為右旋(或左旋)圓極化波。本實(shí)驗(yàn)主要使用DH30002型電磁波極化天線(如圖1)和DH926B型微波分光儀。圖1DH30002型電磁波極化天線圖2DH?0002型電磁波圓極化天線的工作原理方圓波導(dǎo)變換器(如圖2)將矩形波導(dǎo)中TE。波的E,過渡到圓波導(dǎo)的TE??波的E,分量，在裝有介質(zhì)片的圓波導(dǎo)段內(nèi)分成E,和E,兩個(gè)分量，E,和E,的傳播速度不同，即V.=V>V,=V./-√E,,當(dāng)介質(zhì)片的長度L合適時(shí)，使E,的相位超前E,的相位90°,這就實(shí)現(xiàn)了圓極化波相位條件的要求；為使E,和E,的幅度相等，可使介質(zhì)片的n^條件的要求(實(shí)際上有時(shí)需稍偏離45°以實(shí)圓極化波是右旋還是左旋特性的確定：電場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向和波的傳播方向符合右手螺旋規(guī)則本組件中介質(zhì)片長度L已定在適合于9370MHz±50MHz的帶寬范圍內(nèi)工作，其橢圓度圓極化天線除作為圓極化波工作外，也可作線極化波、橢圓極化波使用。作為線極化工1、將發(fā)射端喇叭換成DH30002型電磁波極化天線，即如圖1所示的圓錐喇叭，并使圓錐喇叭連接方式同原矩形發(fā)射喇叭連接(圓錐喇叭的方圓波導(dǎo)轉(zhuǎn)換仍連接微波分光儀的衰減2、DH926B型微波分光儀的接收喇叭(矩形喇叭)口面應(yīng)與DH30002型電磁波極化天線(圓錐喇叭)口面互相對(duì)正，它們各自的軸線應(yīng)在一條直線上，指示兩喇叭位置的指針分四、實(shí)驗(yàn)步驟1、儀器布置如圖3所示，發(fā)射喇叭和接收喇叭口面正對(duì)，垂直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)發(fā)射喇叭的極化方向?yàn)?5°,其內(nèi)部介質(zhì)片也隨之旋轉(zhuǎn)，內(nèi)部介質(zhì)片應(yīng)與矩形波導(dǎo)的寬邊成45°,理論上實(shí)現(xiàn)了圓2、按照信號(hào)源操作規(guī)程接通電源，調(diào)節(jié)信號(hào)源的頻率到9370MHz±50MHz范圍(注：一般已調(diào)好);3、垂直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)接收喇叭，使微安表的讀數(shù)最大；4、調(diào)節(jié)衰減器，使微安表的最大讀數(shù)指示合適(如80μA或更小)5、由于測(cè)試條件的限制，當(dāng)接收喇叭在垂直面內(nèi)0～360旋轉(zhuǎn)時(shí)，總會(huì)出現(xiàn)檢波電流波動(dòng)；但當(dāng)Em/E√/1>0.93時(shí)，即橢圓度為0.93時(shí)，可以認(rèn)為基本實(shí)現(xiàn)了圓極化波；注：橢圓度與工作頻率、測(cè)量角度和方位等有關(guān)。6、垂直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)接收喇叭，記下不同角度的檢波電流(可每隔5度記錄一點(diǎn)，但必須涵蓋接收最強(qiáng)和最弱點(diǎn)),求出圓極化波的橢圓度；7、實(shí)驗(yàn)結(jié)束，將衰減器調(diào)節(jié)至衰減最大，關(guān)閉電源。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧钗炀€的要求：工作頻率為2.5GHz,帶寬(S11<-10dB)大于5%。二、HFSS軟件的求解原理總體來說，HFSS軟件將所要求解的微波問題等效為計(jì)算N端口網(wǎng)絡(luò)的S矩陣，具體步驟如下：將結(jié)構(gòu)劃分為有限元網(wǎng)格(自適應(yīng)網(wǎng)格剖分)在每一個(gè)激勵(lì)端口處計(jì)算與端口具有相同截面的傳輸線所支持的模式假設(shè)每次激勵(lì)一個(gè)模式，計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)全部電磁場(chǎng)模式由得到的反射量和傳輸量計(jì)算廣義S矩陣2.Analysis圖1HFSS求解流程圖自適應(yīng)網(wǎng)格剖分是在誤差大的區(qū)域內(nèi)對(duì)網(wǎng)格多次迭代細(xì)化的求解過程，利用網(wǎng)格剖分結(jié)果來計(jì)算在求解頻率激勵(lì)下存在于結(jié)構(gòu)內(nèi)部的電磁場(chǎng)。初始網(wǎng)格是基于單頻波長進(jìn)行的粗剖分，然后進(jìn)行自適應(yīng)分析，利用粗剖分對(duì)象計(jì)算的有限元解來估計(jì)在問題域中的哪些區(qū)域其精確解會(huì)有很大的誤差(收斂性判斷),再對(duì)這些區(qū)域的四面體網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)化(進(jìn)一步迭代),并產(chǎn)生新的解，重新計(jì)算誤差，重復(fù)迭代過程(求解—誤差分析(收斂性判斷)—自適應(yīng)細(xì)化網(wǎng)格)直到滿足收斂標(biāo)準(zhǔn)或達(dá)到最大迭代步數(shù)。如果正在進(jìn)行掃頻，則對(duì)其他頻點(diǎn)求解問題不再進(jìn)一步細(xì)化網(wǎng)格。圖2自適應(yīng)網(wǎng)格(總體與局部)三、HFSS的操作界面和菜單功能介紹：和3D模型窗口(3DModelerWindow)。工具欄(Toolbar)對(duì)應(yīng)菜單中常用的各種命令，可以快速方便的執(zhí)行各種括邊界、激勵(lì)、剖分操作、分析、參數(shù)優(yōu)化、結(jié)果、端口場(chǎng)顯示、場(chǎng)覆蓋圖和屬性窗口(Propertieswindow)顯示在工程樹、歷史樹和3D模型窗口中所選條目的特性或?qū)傩?。信息管?MessageManage)窗口顯示工程設(shè)置的錯(cuò)誤信息和分析進(jìn)度信息。區(qū)域和歷史樹(記錄創(chuàng)建模型的過程)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：使用HFSS仿真一款縫隙耦合貼片天線下面以縫隙耦合貼片天線為例練習(xí)HFSS軟件的基本操作。如圖4所示，是將要?jiǎng)?chuàng)建的天線模型的結(jié)構(gòu)圖，我們將結(jié)合上述理論，通過詳細(xì)的操作步驟來學(xué)習(xí)利用該軟件仿真天線的基本方法。圖4縫隙耦合貼片天線結(jié)構(gòu)圖1、創(chuàng)建工程及運(yùn)行環(huán)境步驟1:打開HFSS,程序會(huì)給用戶創(chuàng)建一個(gè)默認(rèn)工程和設(shè)計(jì)，我們將工程重新命名為slotpatch;若要建立新的工程則可以選擇菜單File>New或者點(diǎn)擊工具欄Design或者點(diǎn)擊工具鍵；此外我們還可以對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行復(fù)制和粘貼的操作；步驟2:從菜單HFSS>SolutionType選擇求解類型(SolutionType)為DrivenModel,對(duì)于不同求解類型的應(yīng)用說明可以參照HFSS幫助；擊確定退出。步驟4:畫圖前應(yīng)選擇參考平面，這里我們選擇XY平面。先畫介質(zhì)板sub,在菜單選擇Draw>Box或者工具欄中點(diǎn)擊快捷按鈕。在狀態(tài)欄中用Tab鍵輸入起點(diǎn)坐標(biāo)：-7,-4.5,0按回車鍵(Enter)確定，再輸入相對(duì)坐標(biāo)(長，寬，高)12,9,0.32確定即可在模型窗口中創(chuàng)建一個(gè)立方體。屬性窗口的使用：幾何圖形的尺寸可通過屬性窗口作出相應(yīng)的修改，也可通過設(shè)置變量并賦值來確定，以便于進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化；幾何圖形的名稱，材料及特性可通過屬性窗口進(jìn)行設(shè)置，重命名該立方體為sub,并對(duì)其賦予相對(duì)介電常數(shù)Material…”>選擇HFSS材料庫中的“ArlonDiClad”或者自定義的材料。此外還可以設(shè)置圖形的顏色及透明度等，使顯示效果更加直觀。鍵并拖動(dòng)鼠標(biāo)可以分別實(shí)現(xiàn)圖形的旋轉(zhuǎn)，平移和放大縮小的操作，這三個(gè)操作是最常用的操作。另外Ctrl+D可以讓我們的模型以最合適的尺寸顯示在3D模型窗口中，Alt+雙擊左鍵會(huì)將視圖角度調(diào)整為沿某坐標(biāo)軸顯示；步驟5:創(chuàng)建饋線feedline。選擇Draw>Rectangle,在狀態(tài)欄中鍵入幾何尺寸：并在屬性窗口中重命名為feedline。步驟6:創(chuàng)建地平面Ground。同樣選擇Draw>Rectangle,在屬性窗口中鍵入幾并在屬性窗口中重命名為Ground。步驟7:創(chuàng)建縫隙slot。同樣選擇Draw>Rectangle,在狀態(tài)欄中鍵入幾何尺寸：并在屬性窗口中重命名為slot。右鍵菜單中選擇Edit>Boolean>Subtract,在彈出的Subtract對(duì)話框中確保Blankparts為Ground,Toolsparts為slot,點(diǎn)確定后即可得到帶有縫隙的地平面。注：圖形的布爾運(yùn)算(Boolean)在創(chuàng)建模型的過程中具有極為重要的作用，它包括相加運(yùn)算(Unit),相減運(yùn)算(Subtract),相交(intersect),切斷(split),可使三維模型的創(chuàng)建更加方便快捷，也更加豐富多彩，詳細(xì)的使用方法請(qǐng)參考步驟9:創(chuàng)建矩形輻射貼片patch。選擇Draw>Rectangle,在狀態(tài)欄中鍵入幾并在屬性窗口中重命名為patch。Draw>Rectangle,在屬性窗口中鍵入幾何尺寸：步驟11:求解區(qū)域設(shè)置。天線屬于輻射問題，基于有限元的HFSS必須在有限空間內(nèi)求解才有意義，所以我們?cè)谔炀€周圍畫一有限大的長方體空氣腔作為天線的求解空間，并給空氣腔加上輻射邊界條件，通常輻射邊界與天線體的距離略大于四分之一個(gè)工作波長。在工具欄選擇Drawbox,在3Dmodeler窗口畫出立方體空氣盒子(-7,-4.5,,-2;12,9,4.32)(其材料為默認(rèn)的真空vacuum)。3、設(shè)置邊界(Boundaries)給邊界條件命名并點(diǎn)擊確定完成設(shè)置，這時(shí)在工程管理樹的Boundary節(jié)點(diǎn)下會(huì)新建一個(gè)Rad1的輻射邊界項(xiàng)。輻射邊界：一種模擬波輻射到空間的無限遠(yuǎn)處的吸收邊界條件，是自由空間菜單中選擇Assignboundary>PerfectE(理想導(dǎo)體邊界),給邊界條件命名并點(diǎn)擊確定完成設(shè)置，這時(shí)在工程管理樹的Boundary節(jié)點(diǎn)下會(huì)添加默認(rèn)名稱為perfE1的理想導(dǎo)體邊界項(xiàng)。理想導(dǎo)體邊界：描述微波問題中的理想導(dǎo)體表面,使電場(chǎng)垂直于這些表面，即切向電場(chǎng)為零。步驟14:設(shè)置集總端口。選定激勵(lì)端口面port,點(diǎn)擊右鍵選擇AssignExcitationLumpedport(集總端口),確保電阻為50歐(指模型外部傳輸線特性阻抗為50而下畫出積分線，此時(shí)鼠標(biāo)會(huì)自動(dòng)捕捉邊緣線的中點(diǎn)，并呈現(xiàn)三角形，單擊左鍵即可確定這一點(diǎn)。完成設(shè)置后會(huì)在工程管理樹的Excitations節(jié)點(diǎn)下添加默認(rèn)名稱為Lumpedportl的激勵(lì)端口。集總端口激勵(lì)：可設(shè)置復(fù)阻抗，積分線決定信號(hào)和傳輸波的相位值。Setup,彈出SolutionSetup對(duì)話窗口，輸入工作頻率2.28GHz,收斂迭代最大步數(shù)(MaximumNumberofPasses)15,點(diǎn)擊確定退出。選定工程管理窗口中的Analysis下的Setupl,點(diǎn)擊右鍵選擇AddSweep(添加掃頻),選擇SweepType為Fast,輸入計(jì)算頻率掃描范圍(1.28~3.28GHz),掃頻間隔(步長)設(shè)為0.05Hz,按ok退出。當(dāng)需要仿真天線在較寬頻帶特性的時(shí)候選擇Fast掃描可以獲得較短的仿真時(shí)間，而要精確的計(jì)算幾個(gè)諧振頻點(diǎn)上的天線特性可以選擇Discrete掃描類步驟16:選擇工程管理窗口中的Radiation,點(diǎn)擊右鍵選擇FarFieldSetup彈出確認(rèn)檢查窗口，對(duì)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行有效性檢查。對(duì)于建模中的錯(cuò)誤會(huì)在信息窗口提示，全部完成而沒有錯(cuò)誤時(shí)，點(diǎn)Close結(jié)束；步驟18:由主菜單HFSS>Analyze或者點(diǎn)擊工具欄中圖標(biāo)，對(duì)設(shè)計(jì)的模型進(jìn)行求解，在這過程之中我們可以在進(jìn)度窗口查看分析的進(jìn)程。待求解全部完成以后，在信息窗口會(huì)出現(xiàn)提示信息。*步驟19:分析完畢且沒有錯(cuò)誤提示，我們就可以看看認(rèn)真仔細(xì)建模的成果了。但是在創(chuàng)建圖表之前，有一點(diǎn)必須去注意的就是查看求解結(jié)果是否收斂。因?yàn)榍蠼膺^程沒有出錯(cuò)并不代表輸出結(jié)果就是正確的，有可能我們?cè)O(shè)置的求解條件不合適導(dǎo)致結(jié)果的誤差超出可接受的范圍。從菜單Data>Convergence就可以看到求解結(jié)果是否