HFSS矩形微带贴片天线的仿真设计方案报告.doc

基于 HFSS 矩形微带贴片天线仿真设计

试验目标：利用HFSS仿真能力对矩形微带天线进行仿真
试验内容：矩形微带天线仿真：工作频率7.55GHz

天线结构尺寸如表所表示：

名称
起点
尺寸
类型
材料
Sub
0，0，0
28.1，32，-0.79
Box
Rogers 5880 （tm）
GND
0，0，-0.79
28.1，32，-0.05
Box
pec
Patch
7.03 , 8 , 0
12.45 , 16, 0.05
Box
pec
MSLine
10.13,0,-0.79
2.49 , 8 , 0.05
Box
pec
Port
10.13,0,-0.79
2.49 ,0, 0.89
Rectangle

Air
-5,-5,-5.79
38.1 , 42, 10.79
Box
Vacumn

一、 新建文件、重命名、保留、环境设置。

（1）、菜单栏File>>save as,输入Antenna，点击保留。

（2）. 设置激励终端求解方法：菜单栏HFSS>Solution type>Driven Termin ，点击OK。

（3）、设置模型单位：3D Modeler>Units选择mm ，点击OK。

（4）、菜单栏Tools>>Options>>Modeler Options,勾选”Edit properties of new pri”, 点击OK。

二、 建立微带天线模型

(1)点击 创建GND,起始点：x:0，y:0，z:-0.79，dx:28.1,dy:32,dz:-0.05

修更名称为GND, 修改材料属性为 pec，

(2) 介质基片：点击 ，：x:0，y:0，z:0。dx: 28.1，dy: 32，dz: - 0.794，

修更名称为Sub，修改材料属性为Rogers RT/Duriod 5880，修改颜色为绿色 ，透明度0.4。

点击OK

(3) 建立天线模型patch，
点击，x:7.03,y: 8, z:0 ，dx: 12.45，dy: 16，dz: 0.05

命名为patch，点击OK。

(4) 建立天线模型微带线MSLine
点击，x:10.13,y: 0, ,z: 0 ， dx:2.46，dy: 8，dz: 0.05，

命名为MSLine， 材料pec, 透明度0.4

选中Patch和MSLine，点击Modeler>Boolean>Unite

（5）、建立端口。创建供设置端口用矩形，该矩形连接馈线和地 。

Modeler>Grid Plane>XZ，或 设置
点击 ，创建Port。命名为port

双击Port下方CreatRectangle

输入：起始点：x: 10.13，y: 0，z:- 0.84，尺寸： dx:2.46，dy: 0，dz: 0.89

（6） 、创建Air。
点击，x:-5，y:-5，z:-5.79， dx:38.1, dy:42, dz:10.79

修更名字为Air，透明度0.8.

,

三、 设置边界条件和端口激励。

（1） 设置理想金属边界：选择GND，右击Assign Boundaries>>Perfect E

将理想边界命名为：PerfE_GND，，点击OK。

（2）、设置边界条件：选择Port，点击Assign Boundaries>>Perfect E

在对话框中将其命名为PerfE_Patch ，点击OK。

（3）、设置激励。选中port，右击。Assign Excitations>>Lumped Port

将端口命名为Port1，勾选GND。点击OK。

（4） 、设置辐射边界。

选中Air，右击Assign Boundaries>>Radiation，

命名为Rad1，点击OK。

四、 求解设置 ，设置求解频率。
（1） 、求解设置
右击Analysis >> Add Solution Setup
l

Solution Frequency: 7.55GHz，Maximum Number of Passes: 15，Maximum Delta S per Pass: 0.02 ,点击确定。

（2） 、设置求解频率
右击Setup1，>>Add Frequency Sweep

选择Setup1，Sweep Type: Fast， Frequency Setup Type: Linear Count，Start:6GHz，Stop:9GHz，step size: 0.01，选中Save Field复选框 ,点击OK。

（3）、设置无限大球面。
右击Radiation>Insert Far Field Setup>Infinite Sphere

Phi: Start: 0deg，Stop: 360deg，Step: 10deg Theta: Start: 0deg，Stop: 180deg，Step: 10deg

五、 设计检验和分析。
点击，点击Close。

右击Analyse>>Analye All。

进程框

信息管理框，显示结果。

六、 后处理操作 l
（1）、 S参数
右击Result>>Create Terminal solution data Report>>rectangle Plot

Report Type: Modal S Parameters;Display Type: Rectangle，在Trace窗口中设置，Solution: Setup1: Sweep1，Domain: Sweep，点击Y标签，Category: S parameter，Quantity: S(p1,p1)，Function: dB.

点击New Report.

(2) 、Smith 圆图
右击Result>>Create Terminal solution data Report>>Smith chart

以下图选择

点击New Report.

(3)、平面方向图
右击Radiation >>insert Far Field Setup>>Infinite sphere.

以下设置

右击result>>created far fileds report>>radiation pattern

图设置分别选择XOY,Gain,GainTotal,dB.

点击New Report.

（4）、3D远场增益方向图。
右击Results>Create Far Fields Report>>Radiation Pattern.

在Trace窗口中设置：Solution: Setup1: LastAdptive，在Sweeps标签中，在Name中点击变量Phi，在下拉菜单中选择Theta，Category: Gain；Quantity: Gain Total；Function: dB.

点击New Report.

（5）、其它参数
右击Radiation>>Infinite sphere>>computer antenna parameters

设置以下

点击确定

结果分析：
S参数结果和理论结果基础一致，中心频率在7.55左右，参数还能优化。
2D辐射远场则从360度范围内反应了试验天线在各个方向辐射强度