天线仿真教学

1、打开打开HFSS并保存一个新项目并保存一个新项目 双击桌面上的HFSS10图标，这样就可以 启动HFSS。启动后的程序工作环境如图： 图21 HFSS工作界面 第二章创建项目第二章创建项目 1打开File选项(alt+F),单击Save as。 2找到合适的目录，键入项目名hfopt_is mantenna。 加入一个新的加入一个新的HFSS设计设计 1 在Project菜单，点击insert HFSS一个 新工程被加入到hfopt_ismantenna项目中， 默认名为HFSSModeln 2 为设计重命名。在项目树中选中HFSSModel1,单 击鼠标右键，再点击Rename项，将设计重命

2、名为 hfopt_ismantenna。 选择一种求解方式选择一种求解方式 在HFSS菜单上，点击Solution Type选项.选择 源激励方式，在Solution Type 对话框中选中 Driven Mode项。 设置设计使用的长度单位设置设计使用的长度单位 在Modeler菜单上，点击Units选项.选择长度单位 ，在Set Model Units 对话框中选中mm项。 第三章构造模型第三章构造模型 本章中你的目标是： 建立物理模型。 设置变量。 设置模型材料参数 设置边界条件和激励源 设置求解条件 一一.建立物理模型建立物理模型 1、画长方体。 在Draw菜单中，点击Box选项（或直

3、接点击标）； 2 输入参数。 按下Tab键切换到参数设置区（在工作区的 右下角），设置长方体的基坐标为(x=- 22.5mm, y=-22.5mm,z=0.0mm); 按下Enter键后 输入三边长度：x方向45mm, y方向45mm, z方 向5mm。注意：在设置时不要在绘图区中点 击鼠标。 3 设置长方体属性 如上设置完几何尺寸后，HFSS系统会自动弹 出长方体属性对话框。对话框的Command页里 有我们刚才设置的几何尺寸，并且其数值可以 自由更改。因此在我们也可以先随意用鼠标建 立一个长方体模型后，然后在其属性对话框输 入其尺寸要求即可。 单击Attribute页，在Attribute

4、页我们可以为 长方体设置名称、材料、颜色、透明度等参数。 这里，我们把这个长方体命名为Substate，将 其透明度设为0.8。材料在下文统一设置。 设置完毕后，同时按下ctrl和D键(ctrl+D)，将 视图调整一下。 小技巧： 按下alt键后，旋转鼠标，视图随之 旋转； 按下shift键后，移动鼠标，视图随之平移； 4 画长方形。 在Draw菜单中，点击Rectangle选项 （或直接点击 按下Tab键切换到参数设置区（在工作区的右下 角），设置长方形的基坐标为(x=-45mm,y=- 45mm,z=0.0mm); 按下Enter键后输入三边长度：x方 向90mm, y方向90mm, z方

5、向0mm。注意：在设置时 不要在绘图区中点击鼠标。 5 输入长方形参数。 6 设置长方形属性 如上设置完几何尺寸后，HFSS系统会自动弹出长 方形属性对话框。对话框的Command页里有我们 刚才设置的几何尺寸，并且其数值可以自由更改 。因此在我们也可以先随意用鼠标建立一个长方 形模型后，然后在其属性对话框输入其尺寸要求 即可。单击Attribute页，在Attribute页我们可以为 长方形设置名称、材料、颜色、透明度等参数。 这里，我们把这个长方形命名为groundplane，将 其透明度设为0.8。设置完毕后，同时按下ctrl和D 键(ctrl+D)，将视图调整一下。 7. 重复上述画长

6、方形的步骤绘出长方形patch。 参数如下： 名称：patch 长方形坐标基点坐标: X= -16mm, Y=-16 mm, Z=5mm; x方向(dx)=32mm, y方向(dy)=32mm, z方向(dz)= 0mm。 透明度：0.8 8. 画圆柱体 在Draw菜单中，点击Cylinder选项（或直接点击 图标）； 9 入圆柱体参数。 按下Tab键切换到参数设置区（在工作区的右下 角），圆柱体坐标基点圆心坐标: X= 0mm, Y= 8mm, Z=0 mm;高: 5mm,半径:0.5mm; 圆柱轴向 为z轴.所以 dx:0.5mm, dy:0mm,dz:5mm 10 设置圆柱体属性 如上设

7、置完几何尺寸后，HFSS系统会自动弹出 圆柱体属性对话框。对话框的Command页里有我 们刚才设置的几何尺寸，并且其数值可以自由更改。 因此在我们也可以先随意用鼠标建立一个圆柱体模 型后，然后在其属性对话框输入其尺寸要求即可。 单击Attribute页，在Attribute页我们可以为圆柱 体设置名称、材料、颜色、透明度等参数。这里， 我们把这个圆柱体命名为feed，将其透明度设为 0.8。材料在下文统一设置。 设置完毕后，同时按下ctrl和D键(ctrl+D)，将视 图调整一下。 11.重复上述画长方体的步骤绘出长方 体air。 参数如下： 名称: air_box 坐标基点: X= -80

8、.0mm, Y= -80.0mm, Z= -35.0mm 三边长度: X方向: 160.0mm, Y方向: 160.0mm, Z方向: 75.0mm 透明度：0.8同时按下ctrl和D键(ctrl+D) ，将视图调整一下。 12 画圆形。 在Draw菜单中，点击Circle选项（或直接点击 13 输入圆形参数。 按下Tab键切换到参数设置区（在工作区的右下 角），设置圆形的圆形基坐标为(x=0mm,y=-8mm, z=0.0mm); 按下Enter键后输入三边长度：x方向1.5 mm, y方向0mm, z方向0mm。注意：在设置时不要 在绘图区中点击鼠标。 14 输入圆形属性。 如上设置完几何

9、尺寸后，HFSS系统会自动弹 出圆形属性对话框。对话框的Command页里有 我们刚才设置的几何尺寸，并且其数值可以自由 更改。因此在我们也可以先随意用鼠标建立一个 圆形模型后，然后在其属性对话框输入其尺寸要 求即可。 单击Attribute页，在Attribute页我们可以为圆 形设置名称、材料、颜色、透明度等参数。这里， 我们把这个圆形命名为port，将其透明度设为0.8。 设置完毕后，同时按下ctrl和D键(ctrl+D)，将视 图调整一下。 15 从groundplane中割去port。 在操作历史树中利用ctrl键先选中groundplane, 再 选中port；在Modeler菜单

10、上，点击Boolean选 项,再选择Subtract项。（或直接点击 注意：出现在Subtract左侧的物体是操作后保留的 物体。选中Clone tool objects before subtract；我们 只想在groudplane中裁去和port一样大小的洞，仍需 要保留port。 图标） 小技巧：点击 图标可以选择显示、隐藏物体。 16、画多边形。 在Draw菜单中，点击spline选项（或直接点击 图标）； 17 输入多边形参数。 按下Tab键切换到参数设置区（在工作区的右下角）， 输入第一个点的坐标为(x=0mm,y=0mm,z=0mm); 按下Enter键后输入第二个点的坐标为(

11、x=6mm, y=0mm,z=0mm); 再按下Enter键后输入 第三个点的坐标为(x=0mm,y=6mm,z=0mm); 按 下Enter键后输回第一个点的坐标为(x=0mm, y=0mm,z=0mm)。注意：在设置时不要在绘图区 中点击鼠标。当所绘曲线闭合后，在绘图区点击 鼠标右键，选择Set Edge Type 项，再进入子菜 单选择线形为Straight。再次在绘图区点击鼠标 右键，选择Done项结束曲线绘制。 输入多边形的几何尺寸参数 设置多边形的线形后结束曲线绘制 18设置多边形属性 如上设置完几何尺寸后，HFSS系统会自动弹出 多边形属性对话框。在Attribute页我们可以为

12、多 边形设置名称、材料、颜色、透明度等参数。 这里，我们把这个多边形命名为Chamcut1，将 其透明度设为0.8。设置完毕后，同时按下ctrl和D 键(ctrl+D)，将视图调整一下。 下面我们把多边形Chamcut1移到边角去。 在操作历史树中选中Chamcut1；在Edit菜单上， 点击Arrage选项,再选择Move项。（或直接点击 图标）。按下Tab键切换到参数设置区（在工作 区的右下角），输入位移矢量。位移矢量起点坐标 为(x=0mm,y=0mm,z=0mm); 按下Enter键后输入矢 量方向大小dx=-16mm,dy=-16mm,dz=5mm.注意： 在设置时不要在绘图区中点击

13、鼠标 输入多边形移动的位置矢量 多边形移动后的位置视窗 20复制多边形Chamcut1，并将它移到另一个对角。 在操作历史树中选中Chamcut1；在Edit菜单上， 点击Duplicate选项,再选择AroundAxis项。（或 直接点击图标）。 此时出现轴向选择 对话框，我们将轴 线设为Z轴，旋转 角度180deg；我们 只需复制一份，连 同原来的共2份，所 以total设为2. 复制的物体被自动命名为Chamcut1_1;我们将其分别命名为 Chamcut2。具体方法为：在操作历史树中选中Chamcut1_1； 在Attribute工作区把Name从Chamcut1_1改为Chamcut

14、2。 21 模仿以上步骤把Chamcut1, Chamcut2从 Patch中割去。但这次不要选中Clone tool objects before subtract；因为我们想在把Patch裁去和 Chamcut1, Chamcut2一样大小的角，并不需要保 留hamcut1, Chamcut2。 二二.设置变量设置变量 1在goundplane中设置变量。 在操作历史树中,点击goundplane前+号将其展开； 选中CreatRectangle单击鼠标右键，点击Properties项 （或直接在command窗口修改）。 修改Position，把原来的-45,-45,0改为 glaneS

15、tart,glaneStart,0； 因为glaneStart变量从来没有定义过，HFSS系统会 自动跳出变量定义框。我们将glaneStart定义为-45mm。 （注意：不要忘记了写单位mm）。 下一步修改XSize，Ysize；把原来的90mm,90mm 改为glaneSize, glaneSize；定义变量glaneSize为 90mm,步骤如上。 2在substrate中设置变量。 操作步骤同上，需要设置的变量及其参数如下： subStart:-22.5mm;subSize:45mm;subHeight:5mm; Position: -22.5mm,-22.5mm,0mm-subSta

16、rt, subStart,0mm;Xsize:45mm-subSize;Ysize: 45mm-subSize;Zsize:5mm-subHeight. 3 在Patch中设置变量。 操作步骤同上，需要设置的变量及其参数如下： PatchStart:-16mm; PatchSize:32mm; Position:-16mm,-16mm,5mm- PatchStart,PatchStart,subHeight; XSize:32mm-PatchSize;Ysize:32mm-PatchSize; 4 在feed中设置变量。 操作步骤同上，需要设置的变量及其参数如下： FeedLocation:8

17、mm; Position:0 mm,8mm,0mm-0mm, FeedLocation,0mm;Height:5mm-SubHeight; 5 在port中设置变量。 操作步骤同上，需要设置的变量及其参数如下： Position: 0mm,8mm,0mm-0mm, FeedLocation , 0mm; 6 在chamCut1中设置变量。 ChamCut1在我们切割后并未消失，而是隐藏在 patch的Subtract操作中；在操作历史树中,点击 patch前+号将其层层展开直到看到CreateLine (patchChamcut1CreatPolylineCreate Line)；用鼠标双击C

18、reateLine后，出现线条属性 修改窗口。 定义变量ChamSize6mm；通过修改起始点坐标来改变多边形 Chamcut1的边长。原来的第二点坐标6,0,0ChamSize,0,0原 来的第三点坐标0,6,00, ChamSize,0具体做法是以此次双击 三个CreateLine后，如下图修改线条属性。 7 修改Chamcut1的位移矢量。 在操作历史树中,点击patch前+号将其层层展开直到看到 Move(patchChamcut1Move)；用鼠标双击Move后， 出现位移矢量属性修改窗口。将其中的Move Vector 从 -16mm 16mm 5mm改为patchStart,pa

19、tchStart, SubHeight; 8 建立变量之间的关系。 在project工作区选择hfopt_ismantenna设计，点击鼠标右键 选择Design Properties项。 此时HFSS系统会弹出变量属性对话框； 将glaneStart设为-gplaneSize/2； 将subStart设为-subSize/2； 将PatchStart设为-patchSize/2； 建立变量联系 三三.设置模型材料参数设置模型材料参数 1 设置feed的材料为copper。 在操作历史树中选中feed；点击鼠标右键，选择Assign Ma terial项。出现材料库对话框，选择copper后点

20、击确定。 2.模仿以上步骤把Substrate的材料设为Rogers4003。 （提示：可用材料名在材料库中搜索） 3. air已被系统默认设置为真空，无需更改。 四四.设置边界条件和激励源设置边界条件和激励源 1 将air设置成辐射边界条件； 在操作历史树中选中air,单击鼠标右键，进入Assign Boundary选项，点击Raditation选项。此时HFSS系统 提示你为此边界命名，我们把此边界命名为air。 2 将groundplane和patch设为finite conductivity； 在操作历史树中选中利用ctrl键同时选中ground plane和patch，单击鼠标右键，

21、进入Assign Boundary 选项，点击Finite Conductivity选项。此时HFSS系统 提示你为此边界命名，使用默认设置即可。 3 为port设置激励源 在操作历史树中选中port,单击鼠标右键，进入 Assign Excitation选项，点击Lumped port选项。 此时HFSS系统绘自动弹出 Lumped Port :General对话框，我们将名称设为port1,其 他接受系统默认值，点击“下一步 ”按钮,进入 Lumped Port :Mode页。点击积分线(Integration Line)下的None选项并下拉，选择New Line，会 出现Create

22、Line 消息框。按下Tab键切换到参数 设置区（在工作区的右下角），输入起始点坐标 (x=0mm,9.5mm,0mm), 按下Enter键后输入激励 源矢量（dx=0mm,dy=-1mm,dz=0mm）。注意： 在设置时不要在绘图区中点击鼠标 五五.设置求解条件设置求解条件 在Project工作区选中Analysis项，点击鼠标右键，选择 Add Solution Setup。 这时会系统会弹出求解设置对话框，我们把参数设为： 点频为2.45GHz, 最大迭带次数10，最大误差0.001 在点频基础上进行扫频设定。在project工作区中点开 Analysis前的“”号，选中点频设置Setu

23、p1；点击鼠标 右键，选择Add Sweep 项。 确定扫频方式为Fast,起始频率为2GHz,终止频率3GHz, 分为20份；保留场。 将求解的条件设好后，我们来看看HFSS的前期工作是否完 成，在HFSS菜单下，点击validation check。 （或直接点击图标） 再次选中Project工作区的Analysis；点击鼠标右键， 选中Analyze即可开始求解。 （或直接点击 图标） 当求解过程结束后，在Message Manager窗口会有相应的 提示。 设一个远区辐射场。 在project工作区选择Radiation，点击鼠标右键选择 Insert Far Field Setup项,选择infinite Sphere。 此时会弹出辐射场特性对话框，我们主要关心 Phi=0,Theta=0的情况。所以把接Phi的Stop设为 0deg; ThetaStop设为0deg 极化方向图 右击工程树结构中的Results,选Create Report， 弹出的对话框中ReportType设为Far Fields， Display Type设为Radiation Pattern，之后确定即 可。在弹出的Traces对话框中Category选择Gain， Quantity选择GainRHCP，Function选择dB。参数 设置完后点击Add Trace，之