微波技术与天线课程设计-微带天线仿真设计（三角形贴片设计） .doc

太原理工大学 微波技术与天线课程设计 设计题目：微带天线仿真设计（三角形贴片设计）学生姓名 凌天 学 号 专业班级 电信0801班 同 组 人 一、设计题目：微带天线仿真设计（三角形贴片设计）二、设计目的：通过仿真了解微带天线设计。三、设计原理：矩形贴片是微带贴片天线最基本的模型，本设计就是基于微带贴片天线基础理论以及熟练掌握hfss10仿真软件基础上，设计一个右手圆极化矩形贴片天线，其工作频率为2.45ghz，分析其远区辐射场特性以及s曲线。 矩形贴片天线示意图四、贴片天线仿真步骤1、建立新的工程运行hfss，点击菜单栏中的projectinsert hfss dessign，建立一个新的工程。2、设置求解类型（1）在菜单栏中点击hfsssolution type。（2）在弹出的solution type窗口中（a）选择driven modal。（b）点击ok按钮。3. 设置模型单位将创建模型中的单位设置为毫米。（1）在菜单栏中点击3d modelerunits。（2）设置模型单位：（a）在设置单位窗口中选择：mm。（b）点击ok按钮。4、创建微带天线模型（1）创建地板groundplane。在菜单栏中点击drawrectangle,创建矩形模型。在坐标输入栏中输入起始点的坐标：x：-45，y：-45，z：0按回车键。在坐标输入栏中输入长、宽：dx：90，dy：90，dz：0按回车键。在特性（property）窗口中选择attribute标签，将该名字修改为groundplane。（2）为groundplane设置理想金属边界。在菜单栏中点击editselectby name。在对话框中选择groundplane，点击ok确认。在菜单栏中点击hfssboundariesassignperfect e。在理想边界设置窗口中，将理想边界命名为perfe_ground，点击ok确认。在3d模型窗口中将3d模型以合适的大小显示（可以用ctrl+d来操作）。（3）建立介质基片。在菜单栏中点击drawbox或者在工具栏中点击按钮，创建长方体模型。在右下角的坐标输入栏中输入长方体的起始点位置坐标：x: -22.5，y：-22.5，z：0。按回车键结束输入。输入各坐标时，可用tab键来切换。输入长方体x、y、z三个方向的尺寸：dx：45，dy：45，dz：5按回车键结束输入。在特性（property）窗口中选择attribute标签，将该名字修改为substrate。点击material选项后面的按钮，将材料设置为rogers r04003。点击color后面的edit按钮，将颜色设置为绿色，点击ok确认。（4）建立贴片patch。在介质基片上创建贴片天线。在菜单栏中点击drawrectangle,创建矩形模型。在坐标输入栏中输入起始点的坐标：x：-16，y：-16，z：5按回车键。在坐标输入栏中输入长、宽：dx：32，dy：32，dz：0按回车键。在特性（property）窗口中选择attribute标签，将该名字修改为patch。点击corlor后面的edit按钮，将颜色设置为黄色，点击ok确认。（5）为patch设置理想金属边界。在菜单栏中点击editselectby name。在对话框中选择patch，点击ok确认。在菜单栏中点击hfssboundariesassignperfect e。在理想边界设置窗口中，将理想边界命名为perfe_patch，点击ok确认。（6）创建切角。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。在菜单栏中点击drawline。在坐标输入栏中输入点的坐标：x：0，y：0，z：5按回车键。在坐标输入栏输入点的坐标：x：-16，y：0，z：5按回车键。在坐标输入栏中输入点的坐标：x：0，y：32，z：5按回车键。在坐标输入栏中输入点的坐标：x：0，y：0，z：5按回车键。在特性（porperty）窗口中选择attribute标签，将名字修改为cut。在菜单栏点击editselectby name。在对话窗口中选择cut ,点击ok按钮。在菜单栏中点击editarrangemove。在坐标输入栏中输入点的坐标：x：0，y：0，z：0。按回车键。在坐标输入栏输入坐标：dx：16，dy：-16，dz：0。按回车键。可以通过旋转复制创建另一个切角。在菜单栏中点击editduplicatearound axis。将轴设置为y轴，旋转角度为180 deg，点击确认键。将切角的名字改为cut_1。在菜单栏点击editselectby name。在对话窗口中选择cut_1 ,点击ok按钮。在菜单栏中点击editarrangemove。在坐标输入栏中输入点的坐标：x：0，y：0，z：0; dx=0, dy=0, dz=5; 按回车键。（7）用patch将切角减去。在菜单栏中点击editselectby name,在弹出的窗口中利用ctrl键选择patch、cut和cut_1。在菜单栏中点击3d modelean booleansubtract,在subtract窗口中做一下设置：blank parts：patch；tool parts：cut，cut_1；clone tool object before subtract 复选框不选。点击ok按钮结束设置。这样三角形贴片就建成了。（8）创建探针pin。在菜单栏中点击drawcylinder。在坐标输入栏中输入圆柱中心点的坐标：x：0，y：8，z：0按回车键。在坐标输入栏中输入圆柱半径：dx：0, dy：0.5，dz：0按回车键。在坐标栏中输入圆柱的高度：dx：0，dy：0，dz：5；按回车键结束输入。在特性（porperty）窗口中选择attributr标签，将该圆柱的名字修改为pin。点击material后面的按钮，将材料设置为pec。利用快捷键ctrl+d将模型调整至合适大小。（9）创建端口面port。在菜单键中点击drawcircle。在坐标输入栏中输入圆心点的坐标：x：0，y：8，z：0按回车键。在坐标输入栏输入半径：dx：0，dy：1.5，dz：0按回车键。在特性（property）窗口中选择attribute标签，将名字修改为port。（10）用groundplane 将port减去。在菜单栏中点击eidtselectby name,在弹出的窗口中利用ctrl键选择groundplane和port。在菜单栏中点击3d modelerboolean subtract ,在subtract窗口中做以下设置：blank parts：groundplane；tool parts：port；选中clone tool objects before subtract 复选框。点击ok按钮结束设置。5、创建辐射边界创建air，在菜单栏中点击drawbox,创建长方体模型。在右下角的坐标输入栏中输入长方体的起始点位置坐标：x：-80，y：-80，z：-35；按回车键结束输入。输入长方体的尺寸：dx：160，dy：160，dz：70按回车键。在特性（property）窗口中选择attribute标签，将长方体的名字修改为air。在菜单栏中点击editselectby name 。在对话框中选择air，点击ok确认。在菜单栏中点击hfssboundariesradiation。在辐射边界窗口中，将辐射边界命名为rad1，点击ok按钮。6、设置端口激励在菜单栏中点击editselectby name，选中port，在菜单栏中点击hfssexcitationassignlumped port。在lumpedport窗口的general标签中，将该端口命名为p1，点击next。在modes 标签中的integration line zhong点击none，选择new line，在坐标栏中输入：x：0，y：9.5，z：0；dx：0，dy：-1，dz：0。按回车键，点击next按钮直至结束。7、求解设置为该问题设置求解频率及扫频范围（a）设置求解频率。在菜单栏中点击hfssanalysis setupadd solution setup。在求解设置窗口中做以下设置：solution frequency ：2.45ghz；maximun number of passes：15；maximun delta s per pass ：0.02。点击ok结束。（b）设置扫频。在菜单栏中点击hfssanalysis setupadd sweep 。选择setup1，点击ok确认。在扫频窗口中做以下设置：sweep type：fast；frequency setup type：linear count；start :2.0ghz；stop：3.0ghz；count：400；将save field复选框选中，点击ok确认。8、设置无限大球面在菜单栏中点击hfssradiationinsert far field setupinfinite sphere。在infinite sphere标签中做以下设置：phi：start：0 deg，stop：180deg，step：90 deg；theta：start：0 deg，stop：360 deg，step：10 deg。点击ok确认。9、确认设计方法一：由主菜单选hfss/validation check对设计进行确认，如图2.4。方法二：在菜单栏直接点即可。图5 确认设计如图5所示均打勾即可，点close结束。10.、保存工程在菜单栏中点击filesave as,在弹出的窗口中将工程命名为hfss_patch,并选择保存路径。11、求解该工程在菜单栏点击hfssanalyze。12、后处理操作（1）s参数（反射系数）。绘制该问题的反射系数曲线，该问题为单端口问题，因此反射系数是。 点击菜单栏hfssresultcreate report。在创建报告窗口中做以下选择：report type：modal s parameters ；display type：rectangle 点击ok按钮。在trace窗口中做以下设置：solution：setup1:sweep1； domain：sweep 点击y标签，选择：category：s parameter；quantity：s（p1，p1）；function：db，然后点击add trace按钮。点击done按钮完成操作，绘制出反射系数曲线。 （2）2d辐射远场方向图。在菜单栏点击hfssresult create report。在创建报告对话框中做以下选择：report type：far fields；display type：radiation pattern。点击ok按钮。在trace 窗口中做以下设置：solution：setup1：lastadptive；geometry：ff_2d。在sweep标签中，在name这一列中点击第一个变量phi，在下拉菜单中选择the。点击mag标签，选择：category ：gain；quantity：gaintotal；function：db,点击add trace按钮。最后点击done按钮完成操作，绘制出方向图。13、保存并退出hfss五、设计仿真结果方形贴片1、方形贴片模型图2、2d辐射远场方向图可知主瓣宽度大概为110度3、s参数（反射系数）4、左旋圆极化5、右旋圆极化三角形贴片1、三角形贴片模型图2、2d辐射远场方向图可知主瓣宽度大概为120度3、s参数（反射系数）4、左旋圆极化5、右旋圆极化三角形再切角