hfss设计天线范例

1、第二章创建项目本章中你的目标是：保存一个新项目。把一个新的 hfss 设计加到已建的项目为项目选择一种求解方式设置设计使用的长度单位时间：完成这章的内容总共大约要5分钟。一.打开hfss 并保存一个新项目1.双击桌面上的 hfss9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_ismantenna。图 22 保存 hfss 项目二.加入一个新的 hfss 设计1在project菜单，点击 insert hfss design选项。 ( 或直接点击图标。

2、 ) 一个新的工程被加入到 hfopt_ismantenna项目中，默认名为hfssmodeln。图 23 加入新的 hfss 设计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，将设计重命名为hfopt_ismantenna。图 24 更改设计名三.选择一种求解方式1 在 hfss菜单上，点击solution type选项 . 2选择源激励方式，在solution type 对话框中选中driven mode 项。图 25 选择求解类型图 26 选择源激励方式四.设置设计使用的长度单位1.在 3d modeler 菜单上，点击units选项 . 2

3、.选择长度单位，在set model units 对话框中选中mm项。图 25 选择长度单位图 26 选择 mm 作为长度单位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时间：完成这章的内容总共大约要35分钟。一.建立物理模型1 画长方体。在 draw 菜单中，点击box 选项（或直接点击图标） ；图 31 通过菜单加入一个box2 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,

4、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。图 32 输入长方体的几何尺寸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 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 (ct

5、rl+d) ，将视图调整一下。图33 设置长方体的各项属性图3 4 绘出 substate 板后的视窗小技巧：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（或直接点击图标） ；图35 通过菜单加入一个rectangle5 输入长方形参数。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 方向 0mm。注意：在设置时不要在绘图区中点

6、击鼠标。图 36 输入长方形的几何尺寸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。图37 设置长方形的各项属性图 38 绘出 groun

7、dplane后的视窗7. 重复上述画长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图39 绘出 patch后的视窗8. 画圆柱体在 draw 菜单中，点击cylinder 选项（或直接点击图标）；图 310 通过菜单加入一个cylinder9 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

8、径 :0.5mm; 圆柱轴向为z 轴.所以dx:0.5mm, dy:0mm,dz:5mm图 311 输入圆柱体的几何尺寸10. 设置圆柱体属性如上设置完几何尺寸后，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

9、 (ctrl+d) ，将视图调整一下。图3 12 设置圆柱体的各项属性图313 绘出 pad后的视窗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= -80.0mm, 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。图 314 绘出 air_box 后的视窗12画圆形。在draw 菜单中，点击circle选项（或直接点击图标） ；图 315 通过菜单加入一个cir

10、cle13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 1.5mm, 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。图 316 输入长方形的几何尺寸14输入圆形属性。如上设置完几何尺寸后，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 attr

11、ibute 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。图317 设置圆形的各项属性图318 绘出 port后的局部视窗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 3d modeler 菜单上，点击 boolean 选项 , 再选择 subtract项。 （或直接点击图标）注意：出现在subtract 左侧的物体是操作后保留的物体。选中 clone tool obj

12、ects 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 320 通过菜单进行subtract 操作图 321 subtract 对话框小技巧：点击图标可以选择显示、隐藏物体。图 3 22 挖去与 port 相同大小的groundplane（隐去 port）16画多边形。在 draw 菜单中，点击spline 选项（或直接点击图标） ；图323 通过菜单加入一个多边形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

13、输入第二个点的坐标为(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。图 324 输入多边形的几何尺寸参数图 325 设置多边形的线形后结束曲线绘制18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

14、。在 attribute 页我们可以为多边形设置名称、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。图326 设置多边形的各项属性图327 绘出多边形 chamcut1后的视窗19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)

15、; 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鼠标。图 328 通过菜单进行move 操作图 329 输入多边形移动的位置矢量图 329 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around axis 项。 （或直接点击图标） 。图 330 从操作历史树选中duplicate 操作， around axis 方式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

16、制一份，连同原来的共 2份，所以 total设为 2.图 331 轴向选择对话框设置图 332 为复制的物体改名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 chamcut2。图 333 chamcut1 被复制后的视窗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, cha

17、mcut2 一样大小的角，并不需要保留chamcut1, chamcut2。图 3 34 减去 chamcut1， chamcut2 角后的总视窗至此几何建模完成。二.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）。图 335 从操作历史树选中creatrect 图 3 36 在 command 窗口的属性表修改 position，把原来的 -45,-45,0 改为 glanestart,glanestart,0；图 3

18、37 在 goundplane 的 command 页修改 position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） 。图 338 定义变量glanestart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。图 339 修改完毕后的goundplane 的 command 页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：subs

19、tart: -22.5mm; subsize: 45mm; subheight: 5mm;position: -22.5mm,-22.5mm,0mm- substart , substart , 0mm;xsize : 45mm- subsize;ysize : 45mm- subsize;zsize : 5mm- subheight.图 340 修改完毕后的substrate的 command 页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, 5m

20、m - patchstart , patchstart , subheight;xsize : 32mm - patchsize;ysize : 32mm - patchsize;图 341 修改完毕后的patch 的 command 页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: 8mm; position: 0 mm, 8mm , 0mm - 0mm , feedlocation , 0mm;height : 5mm - subheight;图 342 修改完毕后的feed 的 command 页5 在 port中设置变量。操作步骤同上

21、，需要设置的变量及其参数如下：position: 0 mm, 8mm , 0mm - 0mm , feedlocation , 0mm;图 343 修改完毕后的port的 command 页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(patchchamcut1creatpolyline createline)；用鼠标双击createline 后，出现线条属性修改窗口。图 344 展开 patch 操作可以显示createline 项

22、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6,0,0 chamsize,0,0原来的第三点坐标0,6,0 0, 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。图 345 修改起始点坐标来改变多边形chamcut1 的边长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(patch chamcut1move) ；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 p

23、atchstart,patchstart, subheight;图 346 修改 chamcut1 的位移矢量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。图 347 从 project 工作区更改设计变量此时 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。图348建立变量联系变量设置至此结束。三.设置模型材料参数1设置 feed的材料为

24、copper。在操作历史树中选中feed；点击鼠标右键，选择assign material 项。出现材料库对话框，选择 copper后点击确定。图349通过菜单进行材料分配操作图350 材料库对话框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.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。图3 51 通过

25、菜单设置边界条件图 352 为边界条件命名图353 设置 air边界条件后的视窗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 groundplane和patch，单击鼠标右键，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。图3 54 通过菜单设置边界条件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

26、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 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图355 为端口设置激励类型图3561图3562图3563图3564

27、图3565图356 设置 port1激励源的步骤至此边界条件和激励源已分配完毕。五.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。图357 在project区设置求解条件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图358 设置求解条件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 setup1；点击鼠标右键，选择add sweep 项。图 359 在 project 区设置扫频条件确定扫频方式为fas

28、t,起始频率为2ghz,终止频率3ghz,分为 20 份；保留场。图 360 设置扫频条件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）图361 通过菜单进行验证操作图362 通过验证再次选中 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）图3 63 对问题进行分析当求解过程结束后，在message manager窗口会有相应的提示。第四章 优化本章中你的目标是：parametric 求解。优化求解时间：完成这章的内容总共大约要20分钟。一.

29、 parametric求解1选择 project 工作区的 optimetrics, 点击鼠标右键，选择add 项进而选择 paramtric 项。或直接点击图标。图 41 在 project工作区设置 parametric此时 hfss系统会弹出变量扫频对话框。图42 添加 parametric变量2点击 add按钮，我们来添加chamesize和patchsize两个变量。首先点击 variable向下三角选择 chamsize，接着选中 linear count（线性变化） ；start设为 5mm,stop设为 7mm；count为3;最后点击 add按钮添加变量。同样选中 patch

30、size;接着选中 linear count（线性变化） ；start设为 31mm,stop设为 33mm；count为3。最后点击 add按钮添加变量。点击 ok后返回。图43 添加 chamesize变量图44添加patchsize变量3点击 table页，这里显示了我们刚才设置变量的9种组合选择。图4 5 变量的组合选择4下面我们来定义几个输出变量。点击 calulations 页，点击 add按钮，选择 solution为 setup:lastadaptive ；点击 it calculation 按钮。图46 calulations 页的操作此时出现 output variable

31、s 对话框；在 name 项填入 s11mag ；在 report type 项选择model s parameter ；solution 项选择setup:lastadaptive ；category 选择s parameter,quantity 选择 s(port1,port1),function 选择 mag。点击 insert quantity into expression把以上所选加入表达式。最后点击add完成加入变量的操作。图47 加入输出变量 s11mag同样操作加入输出变量axiaratio 和cost 。他们的设置如下：axiaratio ：name 项填入 axiarat

32、io ；在 report type 项选择far fields ；solution 项选择setup:lastadaptive ； category 选择 axia ratio ,quantity 选择 axiaratiovalue,function选择。点击 insert quantity into expression 把以上所选加入表达式。cost：name 项填入 cost ；在 report type 项选择far fields ；solution 项选择setup:lastadaptive ； category 选择 axia ratio ,quantity 选择 axiarati

33、ovalue,function选择 。点击 insert quantity into expression把以上所选加入表达式,并在已经得到的表达式前加入运算号 ”10 ” ；最终表达式为 10*log(axialratiovalue)；最后点击 done 后返回。图4 8 加入输出变量 axiaratio图49 加入输出变量 cost在calculation 项选择 s11mag 后点击确定返回。图4 10 选择 s11mag 作为输出变量5在 project工作区选择 parametricsetup1,点击鼠标右键选择analyze求解。图411 求解6在 project工作区选择 parametricsetup1,点击鼠标右键选择view analysis result 查看求得的结果。图412 查看求解结果图413 求解结果（图形解）图414求解结果（表格解）二. 优化求解