下面我們先來看看軟件的簡介。 HFSS – High Frequency Structure Simulator，Ansoft公司推出的三維電磁仿真軟件，目前已被ANSYS公司收購；是世界上第一個(gè)商業(yè)化的三維結(jié)構(gòu)電磁場仿真軟件，業(yè)界公認(rèn)的三維電磁場設(shè)計(jì)和分析的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。HFSS提供了一簡潔直觀的用戶設(shè)計(jì)界面、精確自適應(yīng)的場解器、擁有空前電性能分析能力的功能強(qiáng)大后處理器，能計(jì)算任意形狀三維無源結(jié)構(gòu)的S參數(shù)和全波電磁場。 HFSS軟件擁有強(qiáng)大的天線設(shè)計(jì)功能，它可以計(jì)算天線參量，如增益、方向性、遠(yuǎn)場方向圖剖面、遠(yuǎn)場3D圖和3dB帶寬；繪制極化特性，包括球形場分量、圓極化場分量、Ludwig第三定義場分量和軸比。使用HFSS，可以計(jì)算： ① 基本電磁場數(shù)值解和開邊界問題，近遠(yuǎn)場輻射問題； ② 端口特征阻抗和傳輸常數(shù)； ③ S參數(shù)和相應(yīng)端口阻抗的歸一化S參數(shù)； ④ 結(jié)構(gòu)的本征?；蛑C振解。 而且，由Ansoft HFSS和Ansoft Designer構(gòu)成的Ansoft高頻解決方案，是目前唯一以物理原型為基礎(chǔ)的高頻設(shè)計(jì)解決方案，提供了從系統(tǒng)到電路直至部件級的快速而精確的設(shè)計(jì)手段，覆蓋了高頻設(shè)計(jì)的所有環(huán)節(jié)。 下面我們先來看看建立HFSS工程的一般過程。 （1） 首先第一步是運(yùn)行Ansoft HFSS： （2） 然后單擊下圖紅框處圖標(biāo)，在當(dāng)前工程中插入一個(gè)設(shè)計(jì)： （3） 選擇求解類型，如下圖： （4） 為建立模型設(shè)置合適的單位，如下圖： （5） 在3D窗口中建立模型。 （6） 設(shè)置需要的輻射邊界。 （7） 如果選擇激勵(lì)求解或激勵(lì)終端求解，則需要為模型設(shè)置激勵(lì)。 （8） 設(shè)置求解頻率及掃頻操作等。 （9） 點(diǎn)擊下圖按鈕，檢查當(dāng)前工程的有效性。 （10） 點(diǎn)擊下圖按鈕，求解當(dāng)前工程。 （11） 對已求解的工程創(chuàng)建結(jié)果報(bào)告。 以上就是建立HFSS工程的一般過程，我們進(jìn)入正題：對稱振子天線仿真。 對稱振子天線不僅是一種結(jié)構(gòu)簡單的基本天線，而且是一種經(jīng)典的、迄今為止采用最廣泛的天線。單個(gè)半波對稱振子可以簡單地單獨(dú)使用或做拋物面天線的饋源，也可采用多個(gè)半波對稱振子組成天線陣。兩臂長度相等的振子叫做對稱振子。每臂長度為四分之一波長，全場為二分之一波長的振子，稱半波對稱振子。 仿真過程如下： 1、 建立新的工程。 2、 設(shè)置求解類型 3、 設(shè)置模型單位
4、 設(shè)置模型默認(rèn)材料 在工具欄中設(shè)置模型的下拉菜單中點(diǎn)擊Select ，在設(shè)置材料窗口中選擇copper材料。
5、 創(chuàng)建對稱振子模型 （1） 創(chuàng)建ring_1。 在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Cylinder，畫一個(gè)半徑0.31高5的圓柱體（命名ring_inner）
然后使用相同的命令與方法在同一中心坐標(biāo)點(diǎn)位置畫出另一個(gè)圓柱體（命名ring_1），半徑0.37高5，再使用命令3D Modeler>boolean>subtract ，用大圓柱體減去小圓柱體（如下圖）
效果圖如下：
（2） 使用相同的辦法創(chuàng)建ring_2 圓柱中心坐標(biāo)相同，大圓柱半徑0.5，小圓柱半徑0.435，高度都是5 效果如下圖：
（3） 創(chuàng)建Arm_1 在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Box； 然后在右下角的坐標(biāo)欄輸出長方體的起始點(diǎn)位置坐標(biāo)。 X:-0.1 Y:-0.31 Z:5.0 接著輸入長方體X、Y、Z三個(gè)方向尺寸。 dX:0.2 dY:-4.69 dZ:-0.065 并命名為Arm_1 模型如下：
（4） 創(chuàng)建Center pin
模型如下圖：
（5） 創(chuàng)建Arm_2 在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Box； 然后在右下角的坐標(biāo)欄輸出長方體的起始點(diǎn)位置坐標(biāo)。 X:-0.1 Y:0.0 Z:5.1 接著輸入長方體X、Y、Z三個(gè)方向尺寸。 dX:0.2 dY:5.0 dZ:-0.065 并命名為Arm_2 模型如下圖：
（6） 創(chuàng)建Grounding pin
模型如下：
6、 創(chuàng)建波端口 （1）創(chuàng)建波端口圓面模型
（2）設(shè)置波端口。
7、 創(chuàng)建輻射邊界 （1） 設(shè)置默認(rèn)材料 在工具欄中設(shè)置模型的默認(rèn)材料為真空（vacuum）。 （2） 創(chuàng)建Air Draw>Box 坐標(biāo)如下： X:-5 Y:-10.0 Z:0.1 接著輸入長方體X、Y、Z三個(gè)方向尺寸。 dX:10.0 dY:20.0 dZ:12.0 并命名為Air （3） 設(shè)置輻射邊界 選剛剛畫的盒子Air； 在菜單中點(diǎn)擊HFSS >Boundaries>assign>Radiation，然后單機(jī)OK。 8、 創(chuàng)建地板 （1） 在菜單中點(diǎn)擊Edit>Select>faces; （2） 選擇Air中Z=0的下底面 （3） HFSS >Boundaries>assign>Finite Conductivity 設(shè)置如下圖：
9、 輻射場角度設(shè)置 （1） 在菜單中點(diǎn)擊HFSS > Radiation>Insert Far Field Setup>Infinite Sphere。 設(shè)置如下圖：
10、 設(shè)置求解 為該問題設(shè)置求解頻率及掃頻范圍。 （1） 設(shè)置求解頻率。 在菜單中點(diǎn)擊HFSS>Analysis Setup>Add Solution Setup。 設(shè)置如下圖：
（2） 設(shè)置掃頻 HFSS>Analysis Setup>Add Solution Sweep。 設(shè)置如下圖：
11、 求解該工程 在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Analyze. 12、 后處理操作 （1）S參數(shù)
導(dǎo)出圖如下：
對稱振子的反射系數(shù)曲線圖 從圖中能讀出，天線工作的中心頻率為0.55GHz，反射系數(shù)約為-16.03dB （2）2D輻射遠(yuǎn)場
導(dǎo)出圖如下：
從圖中讀出，天線最大輻射方向出現(xiàn)在俯角θ=0處（正Z方向） 小編在這里先謝過耐心讀完全文的各位小伙伴~希望這些干貨能對大家有所幫助！ RFsister目前已開通射頻顧問專用微信號：rfsister01。 聚焦射頻技術(shù)，提供技術(shù)支持、項(xiàng)目評估。歡迎各位朋友添加！ |
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