对称振子天线远区场分析

对称振子天线远区场分析 一 实验目的 了解振子天线远区辐射场结构及天线电参数 2 实验步骤 1 1 创建一个工程创建一个工程 创建一个工程 设置求解类型为 Driven Modal 设置模型单位为 in 设置 材料为真空 2 2 创建模型创建模型 创建对称振子模型 创建 ring 1 在菜单栏中选择 Draw Cylinder 在坐标 栏中输入圆柱中心点的坐标 X 0 Y 0 Z 0 在坐标栏中输入圆柱半径 dX 0 31 dY 0 dZ 0 输入圆柱的高度 5 0 将其名称改为 ring inner 创 建另一个圆柱 在坐标栏中输入圆柱中心点的坐标 X 0 Y 0 Z 0 在坐标栏中 输入圆柱半径 dX 0 37 dY 0 dZ 0 输入圆柱的高度 5 0 将其名称改为 ring 1 将新建的两个圆柱进行相减 效果如下 创建对称振子模型创建对称振子模型 创建 ring 2 复制 ring 1 将其半径改为 0 435in 创建 Arm 1 新建一个 Box 将其起始坐标设置为 X 0 1 Y 0 31 Z 5 0 设置长方体三个方向的尺寸 dX 0 2 dY 4 69 dZ 0 065 并将其名称改为 Arm 1 然后将创建好的模型组合到一起 创建 Center pin 在菜单栏中点击 Draw Cylinder 输入圆柱的中心坐标 X 0 Y 0 Z 0 输入圆柱的半径 dX 0 1 dY 0 dZ 0 并输入圆柱的高度 dZ 5 1 并将名称修改为 center pin 创建 Arm 2 建一个 Box 将其起始坐标设置为 X 0 1 Y 0 Z 5 1 设置 长方体三个方向的尺寸 dX 0 2 dY 5 0 dZ 0 065 并将其名称改为 Arm 2 创建 Grounding pin 在菜单栏中点击 Draw Cylinder 输入圆柱的中 心坐标 X 0 Y 1 0 Z 0 输入圆柱的半径 dX 0 0625 dY 0 dZ 0 并输入圆 柱的高度 dZ 5 1 并将名称修改为 pin 然后将创建好的模型组合起来 结果 如下 创建短路创建短路 pin 创建辐射边界 设置默认材料为真空 创建 Air 设置其起始位置为 X 5 Y 10 Z 0 然后输入三个方向的尺寸 dX 10 dY 20 dZ 12 修改名称 为 Air 设置辐射边界 选择 Air 在菜单栏中选择 Radiation 将辐射边界命 名为 Rad1 结果如下 创建辐射边界创建辐射边界 创建波端口 写一个圆心为 0 0 0 的圆 输入圆半径 dX 0 31 dY 0 dZ 0 将其名称修改为 p1 设置波端口 在菜单栏中选择 Wave Port 在 General 窗口中将名字命名为 p1 在 Models 中设置积分线 选 择 New Line 在坐标中输入 X 0 31 Y 0 Z 0 dX 0 21 dY 0 dZ 0 点 next 直 至结束 创建地板 在菜单栏中选择 Editor Select Faces 选择 Air 中 Z 0 的表面 在菜单栏中选择 HFSS Boundaries Finite Conductivity 在有限导体边界窗 口中设置 将名字修改为 gnd plane 材料选择为 Copper 选中 Infinite Ground Plane 点击 OK 完成设置 辐射场角度设置 在菜单栏中选择 Infinite Sphere 在辐射远场对话框中 设置 Infinite Sphere 标签中 Name ff 2d Phi Start 0 Stop 90 Step Size 2 Theta Start 180 Stop 180 Step Size 2 点击 OK 结束设置 3 3 建立并求解建立并求解 求解设置 设置求解频率 在菜单栏中选择 Add Solution Setup 在设置 求解设置窗口中设置 Solution Frequency 0 55GHz Maximum Number of Passses 10 Maximum Delta S Per Pass 0 02 点击 OK 结束 设置扫频 在 Add Sweep 中选择 Setup1 在扫频设置窗口中选择 Sweep Type Fast Frequency Setup Type Linear Count Start 30 35GHz Stop 0 75GHz Count 401 将 Save Field 复选框选 中 点击 OK 结束设置 4 4 保存工程保存工程 5 5 求解工程求解工程 6 6 后操作处理后操作处理 S 参数 在菜单栏中选中 HFSS Result Create Modal Solution Data Report 接着选择 Rectangle Plot 在弹出的 Trace 窗口中设置 Solution Setup1 Sweep1 Domain Sweep 点击 Y 标签 选择 Category S Parameters Quantity S p1 p1 Function dB 点击 New Report 按钮完成 设置 反射曲线如图所示 对称振子的反射系数曲线对称振子的反射系数曲线 2D 辐射远场 在菜单栏中选择 Create Far Fields Report 接着选择 Radiation Pattern 在 Context 窗口中设置 Solution Setup1 Sweep1 Geometry ff 2D 在 Trace 窗口中 Ang 列点击 Phi 选择 Theta 选择 Category Gain Quantity Gain Total Function dB 点击 New Report 按钮完成设置 结果如下 对称振子的远场增益方向图对称振子的远场增益方向图 2 实验结果展示及分析 实验结果如上面各图所示 由反射曲线图可以看到 在天线工作的中心频率 0 55GHz 处反射系数 S11 约为 16 03dB 换算成驻波比为 1 36 满足一般天线的设计需求 由远场增益 图可以看出 由于理想导电平面的存在 在水平角 90 时天线辐射二维图都 被抬高了 最大辐射方向出现在 0