半波偶极子天线地HFSS仿真设计

实用标准复制半波长偶极天线的hfss仿真设计一、实验目的：1.以简单的半波偶极天线设计为例，加深对对称阵列天线的理解。熟悉HFSS软件分析和天线设计的基本方法和特定操作。使用HFSS软件模拟设计，了解半波振荡器天线的结构和工作原理。4.通过仿真设计，确定天线的基本参数：频率、方向图、增益等。二、实验阶段：本实验设计了中心频率为3GHz的半波偶极天线。天线沿z轴定位，中心位于坐标原点，天线材料使用理想导体，总长度为0.48，半径为/200。天线供应使用端口距离为0.24毫米、发射边界和天线距离为/4的端口总激发方式。1、添加和定义设计变量请参阅说明，在Add Property对话框中定义和添加以下变量：2、设计建模1)、创建偶极天线模型首先，建立沿z轴线放置的薄圆柱模型，其底面中心座标为(0，0，gap/2)、半径为dip_radius、长度为dip_length、材料为理想导体、模型名称为Dipole的偶极天线的臂。然后沿坐标轴进行复制操作，以生成偶极天线的另一个臂。偶极模型生成如下：2)，设置端口激励半波偶极天线由中心位置提供，在偶极天线中心位置使与YZ面平行的矩形面成为此端口平面，并将端口平面的激发方法设置为“总端口激发”。由于矩形面需要连接偶极天线的双臂，因此顶点坐标为(0，-dip_radius，-gap/2)，长度和宽度分别为2*dip_radius和gap。以下是：然后将矩形面的激发方式设置为“总端口激发集”。根据先前的理论分析，半波长偶极天线的输入阻抗为73.2，为了实现良好的阻抗匹配，负载阻抗也设置为73.2。然后设置端口积分线。其中，积分线是从矩形底边的中点到矩形上边的中点。3)，设置放射边界条件仿真软件计算分析天线的辐射场之前，必须设置辐射边界条件。在此次设计中，利用辐射边界和天线的距离是1/4工作波长。在此处，您将建立沿z轴放置的圆柱模型，其中材料为空气，底面中心座标为(0，0，-rad_height)，半径为rad_radius，高度为2*rad_height。具体参数包括：然后将圆柱体曲面设置为发射边界条件。3、分析设置分析的半波偶极天线的中心频率约为3GHz，因此将分析频率设置为3GHz。同时添加2.53.5GHz的扫描设置，选择扫描类型快速扫描，以分析2.53.5GHz频段上天线的回波损耗和电压政局比。1)、解决频率和网络分区设置将“解决频率”设置为3GHz，将“自适应网格分割”的“最大迭代数”设置为20，将“收敛错误”设置为0.02以下是：2)，扫掠设定选择“放样类型”“快速放样”。扫掠范围为2.5到3.5GHz，扫掠步进为0.001GHz。以下是：4、运行设计检查和仿真计算通过前面的工作，基本完成了hfss设计的前面工作，例如设置偶极天线模型的生成解决方案，现在运行仿真计算并验证分析结果。验证设计的完整性和准确性：然后开始分析。5、hfss天线问题数据后处理完成模型的建立和检查后，现在开始对天线的效能参数(例如反向损耗、相位比、史密斯原型、输入阻抗、方向阵列)进行模拟分析。1)，回显损失根据软件仿真结果，对2.53.5GHz波段的回波损耗S11进行了以下分析。结果表明，设计的偶极天线中心频率约为3GHz，S11 -10dB的相对带宽为BW=(3.24-2.789)/3=15.3%。2)，电压停止VSWR如图所示：3)，史密斯饼图Smith饼图是分析天线相关问题的非常有用的工具，可以方便地提供阻抗匹配、精细化输入阻抗等各种信息。从HFSS中获取的Smith饼图如下所示：如Smith饼图所示，中心频率为3GHz的规范化阻抗约为1，这表明天线的端口阻抗匹配良好。VSWR2(即，反射系数的强度小于三分之一时)的频率范围约为2.78GHz至3.27GHz。4)，输入阻抗输入阻抗是天线的重要性能参数，通过HFSS可以直接确定天线的输入电阻值。结果报告中设计的半波偶极天线在中心频率3GHz时输入阻抗为(72.8-j 0.4)，与理论分析更接近。5)，方向图天线模式是方向函数的图形表示，它形象化了天线的发射特性随空间方向坐标的变化。首先，将放射曲面定义为：e设定图面方位图面参数：h图形方向设置图形参数：设置3D贴图参数：您可以查看Xz、xy和3周增益方向图。