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基于HFSS矩形微带贴片天线的仿真设计报告

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2020年4月19日
文档仅供参考

矩形微带贴片天线的仿真设计

实验目的：运用HFSS的仿真能力对矩形微带天线进行仿真
实验内容：矩形微带天线仿真：工作频率7.55GHz

天线结构尺寸如表所示：

名称
起点
尺寸
类型
材料
Sub
-14.05，-16，0
28.1，32，0.794
Box
Rogers 5880 （tm）
GND
-14.05，-16，-0.05
28.1，32，0.05
Box
pec
Patch
-6.225，-8，0.794
12.45 , 16, 0.05
Box
pec
MSLine
-3.1125，-8，0.794
2.49 , -8 , 0.05
Box
pec
Port
-3.1125，-16，-0.05
2.49 ,0, 0.894
Rectangle

Air
-40，-40，-20
80，80，40
Box
Vacumn

一、 新建文件、重命名、保存、环境设置。
（1）、菜单栏File>>save as,输入0841，点击保存。

（2）. 设置激励终端求解方式：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)、插入模型设计

（2）、重命名

输入0841

(3)点击 创立GND,起始点：x:-14.05，y:-16，z:-0.05，dx:28.1,dy:32,dz:0.05
修改名称为GND, 修改材料属性为 pec，

(4) 介质基片：点击 ，：x:-14.05，y:-16，z:0。dx: 28.1，dy: 32，dz: 0.794，

修改名称为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

(5) 建立天线模型patch，
点击，x:-6.225,y: -8, z:0 .794，dx: 12.45，dy: 16，dz: 0.05

命名为patch，点击OK。

(6) 建立天线模型微带线MSLine
点击，x:-3.1125,y: -8, ,z: 0.794 ， 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

（7）、建立端口。创立供设置端口用的矩形，该矩形连接馈线与地 。

Modeler>Grid Plane>XZ，或者 设置
点击 ，创立Port。命名为port

双击Port下方CreatRectangle

输入：起始点：x: -3.1125，y: -16，z:- 0.05，尺寸： dx:2.46，dy: 0，dz: 0.894

（8）、创立Air。
点击，x:-40，y:-40，z:-20， dx:80, dy:80, dz:40

修改名字为Air，透明度0.8.

完成后总视图

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

（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、 设计检查与分析。
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） 电压驻波比
右击Result>>Create Terminal solution data Report>>rectangle Plot

如下图选择

结果

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

如下图选择

点击New Report.

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

如下设置

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

如图设置分别选择XOY,Gain,GainTotal,dB.

点击New Report.

（5）、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.

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

设置如下

点击确定

结果分析：
S参数的结果与理论结果基本一致，中心频率在7.55左右，S参数小于-10dB,满足要求,参数还能优化。
2D辐射远场则从360度范围内反映了实验天线在各个方向的辐射强度