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微带传输线的 CAD 设计 摘要 微波射频电路的平面化 小型化 集成化使得微带线成为单片微 波集成电路中信号传输的主要载体 论文先首先论述了微带线的工作原理 和核心性能参数 具体详述了基于 HFSS 软件对微带线进行建模仿真的方 法 仿真计算给出的 S 参数图和远区场增益覆盖图显示了设计的正确性 关键词 微带线 高频结构仿真器 特性阻抗 散射参数 CAD design of the microstrip line Tan li Grade 06 Class 3 Major electronics and information engineering Electronics and information engineering Dept Shaanxi University of Technology Hanzhong 723000 Shaanxi Tutor Nie Xiang Abstract The developing tendency of compactness miniaturization and integration for the microwave radio frequency circuits makes microstrip line play a key role in transporting signals in MMIC The work principles and core performance parameters of the microstrip line are demonstrted in this paper The approach of modeling and simulation in microstrip line based on HFSS are specified The S parameter chart and far field overlay of calculation and simulation prove the design correct Key words Micro strip line HFSS high frequency structure simulator Characteristic impedance Scattering parameters 目录 1 1 引言引言 1 2 2 微带线的工作原理及分析方法微带线的工作原理及分析方法 2 2 1 微带线工作原理 2 2 2 微带线分析方法 2 3 3 微带线核心参数的计算微带线核心参数的计算 5 4 4 微带线微带线 HFSSHFSS 建模与仿真建模与仿真 7 4 1ANSOFT HFSS 设计环境 7 4 2 建立 3D 模型 8 4 3 建立波端口 11 4 4 创建报告 16 5 5 数据分析及结论数据分析及结论 19 5 1 S 参数分析 19 5 2 2D 远区场增益分析 19 致谢致谢 21 参考文献参考文献 22 附录附录 A A 科技文献翻译 科技文献翻译 23 附录附录 B B 英语科技文献原文 英语科技文献原文 28 1 引言 微带线的发展历程经过由传统微波传输线 带状线 耦合带状线 微带线 微带线优点有 1 微带线一面是 FR 4 或者其他电介质 一面是空气 介电常数低 因此速度很快 2 利 于走对速度要求高的信号 例如差分线 通常为高速信号 同时抗干扰比较强 3 与金属 波导相比 其体积小 重量轻 使用频带宽 可靠性高和制造成本低等 缺点有 损耗稍大 功 率容量小 微带线是位于接地层上由电介质隔开的印制导线 它是一根带状导 信号线 与地平 面之间用一种电介质隔离开 印制导线的厚度 宽度 印制导线与地层的距离以及电介质的介电 常数决定了微带线的特性阻抗 如果线的厚度 宽度以及与地平面之间的距离是可控制的 则它 的特性阻抗也是可以控制的 单位长度微带线的传输延迟时间 仅仅取决于介电常数而与线的宽 度或间隔无关 严格地讲 微带线属于非均匀介质系统 在非均匀介质的结构中不存在 TEM 模 也不存在纯 TE 模或纯 TM 模 而是 TE 模和 TM 模的混合模 微带线可以看成是由平行双导线演变 来的 假设在无限均匀介质中有一平行双导线线上传输的主模是纯 TEM 模 如果在两导线间的中 心对称面上放置一个极薄的理想的导体板 将双导线从中心对称面分为上下两部分 如果在任一 单根导线和理想导体平板之间馈电 其间仍可传输纯 TEM 模 因而将未馈电的那一根导线移去 也不会改变馈电的导线与理想导体平板场分布 把此馈电的导线变成扁平导体带 就形成了上半 空间为同一种介质的微带线 若该介质是空气则称为空气微带线 所以空气微带线中的主模是纯 TEM 模 由于空气微带线的辐射损耗大 没有实际的使用价值 实际的微带线不同于均匀介质微 带线 在导体和接地板之间填充有介质而上方是空气 因此 这个系统不仅存在介质与导体的分 界面 而且存在空气与导体 空气与介质的分界面 在这种混合介质系统中 不存在纯 TEM 模 2 微带线的工作原理及分析方法 2 1 微带线工作原理 微带线是在金属化厚度为 h 的介质基片的一面制作宽度为 W 厚度为 t 的导体带 另一面作接 地金属平板而构成的 由于导体带上面 y h 为空气 导体带下面 y h 为介质基片 所以大 部分场在介质基片内 且集中在导体带与接地板之间 但也有一部分场分布在基片上面的空气区 域内 因此微带线不可能存在纯 TEM 模 这是容易理解的 因为 TEM 模在介质内的相速度为 而在空气中的相速度为 c 显然相速度在介质 空气分界面处不可能对 TEM 模匹配 r c 实际上 微带线中真正传输的是一种叫做 TE TM 的混合波 其纵向场分量主要是由介质 空 气分界面处的纵向边缘场 纵向电场与纵向磁场 引起的 但由于纵向边缘场与导体带和接地板 之间的横向场分量相比要小的多 当工作频率不是很高时 适当的选择微带线尺寸 便可忽略纵 向场分量的影响 因此微带线中传输模的特性与 TEM 波相差很小 故称其为 TEM 波 2 2 微带线分析方法 由于微带线的传输模式不是纯 TEM 波 因此对它的分析比较困难和复杂 分析方法也较多 大致可归为如下三类 准静态法 色散模型法和全波分析法 准静态方法便是将其模式看成纯 TEM 模 引入有效介电常数为的均匀介质代替微带线的 r 混合介质 在准静态法中 传输特性参数是根据如下两个电容值计算的 一个是介质基片换成空 气微带线单位长度电容 另一个是微带线单位长度电容 特性阻抗和相位常数 可以用这 1 a C 1 C 两个电容表示为 2 1 0e k 000 ku 2 2 0 0 1 1 11 a p e a ee Z Z c v C C A 式中是空气微带线的特性阻抗 相速度和波导波长则为 01 aa ZcC p v g 2 3 p e c v 0 g e 由于电力线部分在介质基片内 部分在空气中 显然有 1 5 6 W 7 尺寸确定 已知所求微带线的长度为 0 5in 即 500mil 特性阻抗为 50 欧姆 介质板的介电常数为 4 25 可通过上述公式求出微带线的宽 100mil 高 4mil 金属屏蔽盒尺寸为 500mil100mil200mil 微带线最高限制频率为 0 31GHz 8 1mm 0 0394in 39 4mil 注 除特别标明外 所有单位均为国际标准 4 微带线 HFSS 建模与仿真 4 1Ansoft4 1Ansoft HFSSHFSS 设计环境设计环境 Ansoft HFSS 的以下特性将会应用到此无源器件的模型中 3D 立体建模 长方体 Boxes 矩形 Rectangles 边界条件与激励 端口 波端口 Wave ports 分析 扫频 快速扫频 Fast Frequency 结果 笛卡尔坐标系图 Cartesian plotting 场分布 3D 远场分布图 3D Far Field Plots 初始设置 启动 Ansoft HFSS 点击微软的开始按钮 选择程序 然后选择 Ansoft HFSS10 程序组 点 击 HFSS10 进入 Ansoft HFSS 设置工具选项 选择菜单中的工具 Tools 选项 Options 3D 模型选项 3D Modeler Options HFSS 选项窗口 a 点击常规 General 标签 a 建立新边界时 使用数据登记向导 Use Wizards for data entry when creating new boundaries 勾上 b 用几何形状复制边界 Duplicate boundaries with geometry 勾上 b 点击 OK 按钮 选择菜单中的工具 Tools 选项 Options 3D 模型选项 3D modeler Options 3D 模型选项 3D Modeler Options 窗口 a 点击操作 Operation 标签 自动覆盖闭合的多段线 Automatically cover closed polylines 勾上 b 点击画图 Drawing 标签 编辑新建原始结构的属性 Edit property of new primitives 勾上 c 点击 Ok 按钮 打开一个新工程 在 Ansoft HFSS 窗口 点击标准工具栏中的新建文件图标 或者选择菜单中文件 File 新建 New 从工程 Project 菜单中选择插入 HFSS 设计 Insert HFSS Design 设置解决方案类型 Set Solution Type 选择菜单中的 HFSS 解决方案类型 solution Type 解决方案类型窗口 选择终端驱动 Driven Terminal 点击 OK 按钮 4 24 2 建立建立 3D3D 模型模型 设置模型的单位 选择菜单中的 3D 模型 3D Modeler 单位 Units 设置模型单位 选择单位 mil 点击 OK 按钮 设置缺省材料 a 利用 3D 模型的材料工具栏 点选择 Select b 选择定义窗口 在以名称查找栏 Search by name 输入 FR4 epoxy 点击 Ok 按钮 建立地线层 选择菜单栏中的画图 Draw 矩形 Rectangle 利用坐标输入栏 输入长方体的起始位置 X 0 0 Y 0 0 Z 0 0 按回车键 利用坐标输入栏 输入矩形的尺寸 dX 1000 dY 20 dZ 0 0 按回车键 在性质 Properties 窗口选择属性 Attribute 标签 在名称值 Valu of name 处输入 Cu 按回车键 选择菜单中的视图 View 适合所有 Fit all 当前视图 Active View 建立介质层 选择菜单栏中的画图 Draw 长方体 Box 利用坐标输入栏 输入长方体的起始位置 X 0 0 Y 0 0 Z 0 0 按回车键 利用坐标输入栏 输入长方体的尺寸 dX 500 dY 100 dZ 4 0 按回车键 在性质 Properties 窗口选择属性 Attribute 标签 在名称值 Valu of name 处输入 FR 按回车键 选择菜单中的视图 View 适合所有 Fit all 当前视图 Active View 或者按 CTRL D 键 建立导体带 利用 3D 模型的材料工具栏 选择材料铜 copper 选择菜单栏中的画图 Draw 矩形 Rectangle 利用坐标输入栏 输入长方体的起始位置 X 0 0 Y 45 5 Z 4 0 按回车键 利用坐标输入栏 输入长方体尺 dX 500 dY 9 0 dZ 0 1 按回车键 在性质 Properties 窗口选择属性 Attribute 标签 在名称值 Value of name 处输入 Trace 点击 Ok 按钮 建立微带线的第二个介质层 利用 3D 模型的材料工具栏 选择材料 air 选择菜单栏中的画图 Draw 长方体 Box 利用坐标输入蓝 输入长方体的起始位置 X 0 0 Y 0 0 Z 4 0 按回车键 利用坐标输入栏 输入长方体尺寸 dX 500 dY 100 dZ 196 按回车键 在性质窗口中选择属性标签 在名称值处输入 Air 点击 Ok 按钮 按 CTRL D 调整至合适尺寸 建立微带线的屏蔽盒 建立侧面 A1 a 在菜单栏中选定 XZ 平面 b 选择菜单栏中 Draw Rectangle c 利用坐标输入栏 输入矩形的起始位置 X 0 0 Y 0 0 Z 0 0 按回车键 d 利用坐标输入栏 输入矩形的尺寸 dX 500 dY 0 0 dZ 200 按回车键 e 在 properties 窗口选择 attribute 标签 f 在 View of name 处输入 A1 点击 OK 按钮 建立侧面 A2 a 选择菜单栏中 Draw Rectangle b 利用坐标输入栏 输入矩形的起始位置 X 0 0 Y 100 Z 0 0 按回车键 c 利用坐标输入栏 输入矩形的尺寸 dX 500 dY 0 0 dZ 200 按回车键 d 在 properties 窗口选择 attribute 标签 e 在 View of name 处输入 A2 点击 OK 按钮 建立端面 P1 a 在菜单栏中选定 YZ 平面 b 选择菜单栏中 Draw Rectangle c 利用坐标输入栏 输入矩形的起始位置 X 500 Y 0 0 Z 0 0 按回车键 d 利用坐标输入栏 输入矩形的尺寸 dX 0 0 dY 100 dZ 200 按回车键 e 在 properties 窗口选择 attibute 标签 f 在 View of name 处输入 P1 点击 OK 按钮 建立端面 P2 a 选择菜单栏中 Draw Rectangle b 利用坐标输入栏 输入矩形的起始位置 X 0 0 Y 0 0 Z 0 0 按回车键 c 利用坐标输入栏 输入矩形的尺寸 dX 0 0 dY 100 dZ 200 按回车键 d 在 properties 窗口选择 attribute 标签 e 在 View of name 处输入 P2 点击 OK 按钮 4 34 3 建立波端口建立波端口 建立导体带 Trace 的辐射边界条件 a 选择菜单中的编辑 Edit 选择 Select 通过名称 By name b 选择对象对话框 选择对象名称 Trace 点击 OK 按钮 c 选择菜单栏中的 HFSS 边界 Boundaries 指定 Assign 理想电壁 Perfect E d 在 Perfect E 窗口中改名称为 Trace 点击 OK 按钮 确定俩侧面 A1 和 A2 的边界条件 a 选择菜单中的编辑 Edit 选择 Select 通过名称 By name 选择 A1 和 A2 b 选择菜单栏中的 HFSS 边界 Boundaries 指定 Assign Radiation 出现如下对话框 点击 OK 按钮 建立波端口激励 p1 选择对象 P1 选择对象名称 P1 点击 OK 按钮 指定波端口激励 a 选择菜单中的 HFSS 激励 Excitations 指定 Assign 波端口 Wave Port b 波端口 常规 General a 名称 p1 b 点击下一步 next 按钮 c 波端口 终端 Terminals a 终端 Terminals 数目 1 b 对于 T1 点击未定义 Undefined 栏并选择新建线 New Line c 利用坐标输入栏 输入向量的位置 X 500 Y 50 Z 0 0 按回车键 d 利用坐标输入栏 输入向量顶点 dX 0 0 dY 0 0 dZ 4 0 按回车键 e 点击下一步 Next 按钮 d 波端口 差分对 点击下一步 Next 按钮 e 波端口 后加工 参考阻抗 50 f 点击完成 Finish 按钮 建立波端口激励 P2 选择对象 P2 选择对象名称 P2 点击 OK 按钮 指定波端口激励 a 选择菜单中的 HFSS 激励 Excitations 指定 Assign 波端口 Wave Port b 波端口 常规 General a 名称 p2 b 点击下一步 next 按钮 c 波端口 终端 Terminals a 终端 Terminals 数目 1 b 对于 T1 点击未定义 Undefined 栏并选择新建线 New Line c 利用坐标输入栏 输入向量的位置 X 0 Y 50 Z 0 0 按回车键 d 利用坐标输入栏 输入向量顶点 dX 0 0 dY 0 0 dZ 4 0 按回车键 建立无限大地平面 选择菜单中的编辑 Edit 选择 Select 面 Face 选择 FR 的 Z 0 的面 选择菜单中的 HFSS 边界 Boundaries 指定 Assign 有限电导率 Finite Conductivity 有限电导率边界窗口 名称 Name gnd plane 使用材料 Use Material 勾上 点击真空 vacuum 按钮 选择定义窗口 在以名称搜索 Search by Name 栏输入铜 copper 点击 OK 按钮 无限大地面 勾上 点击 OK 按钮 建立一个辐射设置 a 选择菜单中的 HFSS 辐射 Radiation 插入远区场设置 Insert Far Field Setup 无限 大区域 Infinite Sphere b 远区场设置 Insert Far Field Setup 窗口 无限大区域标签 名称 ff 2d Phi 开始 0 结束 90 步长 90 Theta 开始 180 结束 180 步长 2 点击 OK 按钮 分析设置 建立分析设置 a 选择菜单中的 HFSS 分析设置 Analysis Setup 添加解决方案设置 Add Soulution Setup b 解决方案设置窗口 点击常规 General 标签 a 求解频率 Solution Frequency 0 2GHz b 最大迭代次数 Maximum Number of Passes 10 c 每次迭代允许的最大 Delta S Maximum Delta S per Pass 0 02 点击 OK 按钮 添加频率扫描 a 选择菜单中的 HFSS 分析设置 Analysis Setup 添加扫频 Add Swepp 选择解决方案设置 Setup1 点击 OK 按钮 b 编辑扫频窗口 a 扫描类型 Sweep Type 快速 Fast b 频率设置类型 线性计数 Linear Count 开始 0 1GHz 结束 0 3GHz 频率数目 401 保存场 Save Fields 勾上 点击 OK 按钮 保存工程 在 Ansoft HFSS 窗口 选择菜单中的文件 File 另存为 Save as 在另存为窗口 输入文件名 hfss weidaixian 点击保存 Save 按钮 分析 模型验证 选择菜单中的 HFSS 验证检查 Vslidation Check 点击关闭 Close 按钮 分析 选择菜单中的 HFSS 分析所有 Analyze All 计算结果数据 a 选择菜单中的 HFSS 结果 Results 计算结果数据 Solution Data a 查看概况 Profile 点击概况标签 b 查看收敛情况 Convergence 点击收敛情况 Convergence 标签 注意 收敛情况的缺省方式为表格 选择画图 Plot 单选按钮来查看收敛数据的绘图表 示 c 查看矩阵数据 Matrix Data 点击矩阵数 Matrix Data 据标签 注意 查看矩阵数据的实时更新 要建立最近合适 Last Adaptive 的 Setup1 的仿真 点击关闭 Close 按钮 4 44 4 创建报告创建报告 建立终端 S 参数 a 选择菜单中的 HFSS 结果 创建报告 b 建立报告窗口 a 报告类型 终端 S 参数 Terminal S Paramenters b 显示方式 直角坐标图 点击 OK 按 钮 c 轨迹窗口 a 解决方案 Setup1 Sweep1 b 范围 Sweep c 点击 Y 标签 种类 Category 终端 S 参数 Terminal S Parameters 数量 Quantity St p1 p1 函数 Function dB 点击完成 Done 按钮 不同频段的 S 参数图形如下所示 11 S 12 S 21 S 22 S 远区场覆盖图 建立 2D 远区场极坐标图 选择菜单中的 HFSS 结果 Results 建立报告 Create Report a 建立报告窗口 报告类型 远区场 Far Field 显示方式 辐射图 Radiation Pattern 点击 OK 按钮 b 轨迹窗口 解决方案 Setup1 最新的 几何形状 Geometry ff 2d 在扫频 Sweeps 标签 在名称栏选择 Phi 并在下拉菜单中选择 Theta 这将改变主扫描为 Theta c 在 幅 度 Mag 标签中 种类 Category 增益 Gain 质量 Quantity 所有增益 Gain Total 函数 Function dB 点击增加轨迹 Add Trace 按钮 点击 Done 按钮 5 数据分析及结论 5 15 1 S S 参数分析 参数分析 图一 由图中知在频率为 200 2506MHz 时 知微带线具有对称性 知微带线具有 11 S 22 S 12 S 21 S 互异性 知微带线无耗 11122122 0S SS S 12112221 0S SS S 图二 由图中知在频率为 100MHz 时 知微带线具有对称性 知微带线具有互异性 11 S 22 S 12 S 21 S 知微带线无耗 11122122 0S SS S 12112221 0S SS S 图三 由图中知在频率为 300MHz 时 知微带线具有对称性 知微带线具有互异性 11 S 22 S 12 S 21 S 知微带线无耗 11122122 0S SS S 12112221 0S SS S 综上可知设计的微带线对称 互易 无耗 5 25 2 2D2D 远区场增益分析远区场增益分析 由于 phi 为 0 到 90 theta 为 180 到 180 而 2D 远区场增益图为在 phi 的基础上求 theta 的增益图 所以其角度为 0 到 90 由结果图可知随着角度的增大 其辐射增益成减弱趋 势 注 phi 是 方向电场的最大值 theta 是方向电场的最大值 phi 与 theta 总是正交的 结论 从以上分析可知 所设计的微带线对称 互易 无耗 且其在介质基片内比在空气介质内 的电磁场辐射强 致谢 在本论文的写作过程中 我的指导老师聂翔老师倾注了大量的心血 从选题到开题报告 从 写作提纲 到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题 严格把关 循循善诱 在此我表示衷心感谢 同时我还要感谢在我学习期间给我极大关心和支持的各位老师以及关心我的同学和朋友 写作毕 业论文是一次再系统学习的过程 毕业论文的完成 同样也意味着新的学习生活的开 始 参考文献 1 廖承恩 1994 微波技术基础 西安 西安电子科技大学出版社 2 谢拥军 刘莹等 2009 原理与工程应用 北京 科学出版社 3 张喻 1996 微波技术及应用 西安 西安电子科技大学出版社 4 唐汉 1990 微波原理 南京 南京大学出版社 5 微波技术仿真论坛 附录 A 科技文献翻译 入门 一类介质谐振器天线问题 在减去窗口出现 4 确保要减去的部分为圆 1 被减部分为圆 2 5 在执行减法按钮上点击 OK 从圆 2 减去圆 1 结果为 1 毫米宽的扁平环形或环形 如下所示 注意 在上面的图片 模型树的历史已经自动重新排序 以反映执行减法 现在圆 1 是圆 2 的一个 分项 重命名圆 2 接下来 改变圆 2 的名称以说明这是天线的流入环 修改圆修改圆 2 2 的名称 的名称 1 在性质窗口的属性标签下 点击圆 2 的名称一行 2 键入 annular rng 为圆 2 的名称 然后按回车键保存 修改环行流入环的属性 修改环行流入环的属性 下一步修改环的颜色和透明度 流入的环形圈为一个表现象 他是一个面 而不是一个体 由于 材料参数是一个体积分配 流入的环形圈将不会有材料分配 分配流入环的颜色 分配流入环的颜色 分配流入环的颜色 1 在性质窗口的属性标签栏下 点击编辑颜色按钮 2 从颜色调色板里选择基础黑蓝颜色 RGB settings 0 0 128 然后点击 OK 按钮 验证流入环的透明度 验证流入环的透明度 流入环对象将保持默认分配的透明度 因此 你仅仅必须确保其默认的透明度 确保流入环的透明度 1 在性质窗口的属性栏下 选择透明度为 0 的行 2 移动滑块到窗口右边的设置透明度和马克在第 10 站设置在 0 9 的水平 3 点击 OK 按钮 取消 annular rng 来查看生成的颜色和透明度的转让 已完成的 annular rng 对象应该出现在你的模型如下图所示 绘制流入差距绘制流入差距 接下来 绘制流入差距的物体 是通过激励储备的物体 绘制矩形绘制矩形 绘制矩形 1 点击绘图 矩形 或者点击工具栏上的绘制矩形按钮 2 利用坐标输入栏 输入矩形的起始位置 X 0 5 Y 0 0 Z 0 0 3 按回车键保存 4 按 Tab 键返回到 X 框 然后输入下面的值来指定终点 dX 1 dY 10 d Z 0 5 按回车键保存 性质窗口显示 矩形模型显示如下所示 相交的矩形和环形流入环相交的矩形和环形流入环 1 点击工具 选项 3D 模型选项 3D 模型对话框显示 2 点击操作选项卡 3 在克隆下 在相交前选择克隆工具选项 然后点击 OK 按钮激活 此选项指示 HFSS 软件始终保持第一副本相交的原始对象 即对象的选定 4 如果没有选定 则选择矩形 1 5 同时按住 ctrl 键选择 annular rng 矩形 1 和 annular rng 同时被选定 6 点击 3D 模型 布尔运算 相交 或者从工具栏里选择相交按钮 实行相交 相交的结果 流入差距产生的环形槽 而不会删除它的目的是流入 如下所示 重命名矩形重命名矩形 下一步 改变矩形 1 的名称 确保天线的流入间距 修改该矩形的名称 1 在性质窗口的属性标签栏里 选定名称栏 2 给矩形重命名为 gap 然后按回车键保存 修改修改 gapgap 的属性的属性 下一步要提请流入差距修改其颜色和透明度 并验证其默认材料分配 分配分配 gapgap 的颜色的颜色 分配 gap 的颜色 1 在性质窗口的属性栏里 点击颜色栏 2 从调色板里选择基础的亮绿色 点击 OK 按钮 分配分配 gapgap 的透明度的透明度 分配 gap 的透明程度 1 在性质窗口的属性栏里 点击透明度一行的 0 2 取消选择所产生的差距 以查看颜色和透明度的分配 绘制绘制 AirAir 物体物体 分析辐射效应 您必须创建代表辐射边界 为此天线模型的虚拟对象 您将创建一个辐射透明的 空气量远远不够的表面模型 接下来 您将吸引 18 段一正多面体来代表这个虚拟的对象 然后 在第 4 章 问题设置的 你 会分配一个辐射边界到这个对象 绘制多面体绘制多面体 绘制多面体 1 点击绘图 正多面体 或者点击工具栏的正多面体按钮 2 通过在网格中的坐标点或通过输入坐标框中的值选择中心点 0 0 0 的输入值 3 标签进入的 DX 框 然后输入一个半径为 30 的值 然后按回车键保存 现在的状态栏会提示你 输入一个多面体的高度 4 dz 的标签进入坐标框 然后输入一个 35 的高度值 然后按下回车键保存 段数窗口将显示 5 切换向上箭头设置的段数到 18 然后单击 OK 以保存 性质窗口将显示已绘制的正多面体 重命名多面体重命名多面体 其次 改变 Polyhedron1 名称来指定 它是天线的空气量 修改多面体的名称 1 在性质窗口的属性标签栏 在名称栏一行点击 RegularRegular Polyhedron1Polyhedron1 2 重命名改多面体为 airvol 然后按回车键保存设置 修改物体修改物体 AirAir 的属性的属性 重命名该 airvol 多面体 然后按 Enter 键以保存新的 name 然后吸取空气量是修改其颜色 和透明度 并验证其默认材料分配 分配物体分配物体 AirAir 的颜色的颜色 分配 Air 的颜色 1 在性质窗口的属性标签栏里 点击编辑颜色一栏 2 从调色板里选择基础浅蓝色 然后点击回车键保存设置 分配分配 AirAir 的透明度的透明度 分配 Air 的透明程度 1 在性质窗口的属性标签栏里 单击默认值的透明度为 0 2 移动滑块到窗口右边的设置透明度和标记停在 2 至 0 1 的水平 取消选择 airvol 查看生成的颜 色和透明度的分配 确认确认 AirAir 的材料的材料 Air 的默认材料保持真空 确保 Air 的材料分配 1 选定 airvol 2 在性质窗口的属性标签栏里 在显示的材料行 确保默认材料为真空 3 点击文件 保存 或者点击工具栏上的保存为按钮 来保存 已完成的 airvol 对象应该出现在你的模型如下图所示 拆分为对称模型拆分为对称模型 已建成的模型是关于 yz 平面对称 现在 沿 yz 平面分裂对称模型 分裂模型并创建一个切机 1 点击编辑 选定所有 来选择模型中的所有物体 2 点击 3D 模型 布尔运算 分裂 或者点击工具栏中的分裂按钮 分裂串口显示 3 选择 YZ 平面的分裂并作为保持积极的一面片段 4 点击 OK 来分裂整个模型 最终模式应类似如下所示 1 点击文件 保存 或者点击工具栏中的保存项目按钮 来保存最终的结果 现在您可以指定端口 和你的天线模型边界 附录 B 英语科技文献原文 GettingGetting Started Started A A DielectricDielectric ResonatorResonator AntennaAntenna ProblemProblem The SubtractSubtract window appears 4 Verify that Circle1Circle1 is in the ToolTool PartsParts list and Circle2Circle2 is in the BlankBlank PartsParts list 5 Click OKOK to perform the subtraction Circle1Circle1 is subtracted from Circle2Circle2 resulting in a 1 mm wide flat annulus or ring as shown below Note In the above image that the model history tree has automatically re sorted to reflect the subtraction performed Circle1 is now a sub entry of Circle2 Getting Started A Dielectric Resonator Antenna Problem Rename Circle2 Next change the name of Circle2 to specify that it is the antenna s annular feed ring To modify the name of Circle2 1 Under the Attribute tab in the Properties window click Circle2 in the Name row 2 Type annular rng to rename the circle and then press Enter to accept the new name Modify the Annular Feed Ring s Attributes The next step to drawing the annular feed ring is to modify its color and transparency The annular feed ring is a sheet object which has surface area but no volume Since the material parameter is a volumetric assignment the annular feed ring will not have a material assignment Assign a Color to the Annular Feed Ring To assign a color to the annular feed ring 1 Under the Attribute tab in the Properties window click Edit in the Color row 2 Select the basic color dark blue RGB settings 0 0 128 from the Color palette and then click OK Verify Annular Feed Ring s Transparency The annular feed ring object will keep the default transparency assignment Therefore you simply have to verify its default transparency assignment To assign a transparency to the annular feed ring 1 Under the Attribute tab in the Properties window click 0 in the Transparency row 2 Move the slider to the right in the Set Transparency window and stop at the 10th mark to set the level at 0 9 3 Click OK Deselect annular rng to view the resulting color and transparency assignments GettingGetting Started Started A A DielectricDielectric ResonatorResonator AntennaAntenna ProblemProblem The completed annular rng object should appear in your model as shown below Draw the Feed Gap Next draw the feed gap object which is the object through which the excitation is fed Draw the Rectangle To draw the rectangle 1 Click Draw Rectangle or click the Draw rectangle button on the toolbar 2 Tab into the coordinate boxes and enter the following values to specify the rectangle s origin X coordinate 0 5 Y coordinate 0 Z coordinate 0 3 Press Enter to accept the values 4 Press Tab to return to the X box and then enter the following values to specify the end point dX coordinate 1 dY coordinate 10 dZ coordinate 0 5 Press Enter to accept the values Getting Started A Dielectric Resonator Antenna Problem The Properties window appears The rectangle appears in the model as shown below Intersect the Rectangle and the Annular Feed Ring Next you will intersect the rectangle and the annular feed ring to produce the antenna s feed gap To intersect the rectangle and the annular feed ring 1 Click Tools Options 3D Modeler Options The 3D Modeler Options dialog box appears 2 Click the Operation tab 3 Under Clone select Clone tool objects before intersect and then click OK to activate This option instructs HFSS to always keep a copy of the original objects that intersect the first object selected 4 Select the object Rectangle1 if not already selected 5 Press and hold down Ctrl to also select the object annular rng The objects Retangle1 and annular rng should now both be selected 6 Click 3D Modeler Boolean Intersect or click the Intersect button from the toolbar to perform the intersection Getting Started A Dielectric Resonator Antenna Problem As a result of the intersection the feed gap is produced without deleting the annular slot it is intended to feed as shown below Rename the Rectangle Next change the name of Rectangle1 to specify that it is the antenna s feed gap To modify the name of the rectangle 1 Under the Attribute tab in the Properties window click Rectangle1 in the Name row 2 Type gap to rename the rectangle and then press Enter to accept the new name Modify the Feed Gap s Attributes The next step to drawing the feed gap is to modify its color and transparency and verify its default material assignment Assign a Color to the Feed Gap To assign a color to the feed gap 1 Under the Attribute tab in the Properties window click Edit in the Color row 2 Select the basic color bright green RGB settings 0 255 0 from the Color palette and then click OK Assign a Transparency to the Feed Gap To assign a transparency level to the feed gap 1 Under the Attribute tab in the Properties window click 0 in the Transparency row 2 Deselect gap to view the resulting color and transparency assignments Draw the Air Volume To analyze radiation effects you must create a virtual object that represents the radiation boundary For this antenna model you will create a radiation transparent air volume surface sufficiently far from the model Next you will draw a regular polyhedron with 18 segments to represent this virtual object Then in Chapter 4 Setting Up the Problem you will assign a radiation boundary to this object Draw the Polyhedron To draw the polyhedron 1 Click Draw Regular Polyhedron or click the Draw regular polyhedron button on the toolbar 2 Select the center point 0 0 0 of the circle by typing the values in the coordinate boxes or by clicking the point on the grid 3 Tab into the dX box