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hfss设计天线范例.doc

hfss设计天线范例

你给的情我用命珍惜
2017-10-10 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《hfss设计天线范例doc》,可适用于职业岗位领域

hfss设计天线范例第二章创建项目本章中你的目标是:保存一个新项目。S设计加到已建的项目把一个新的HFS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分钟。一打开HFSS并保存一个新项目双击桌面上的HFSS图标这样就可以启动HFSS。启动后的程序工作环境如图:图,HFSS工作界面(打开File选项(altF),单击Saveas。(找到合适的目录键入项目名hfoptismantenna。图,保存HFSS项目二加入一个新的HFSS设计(在Project菜单点击insertHFSSDesign选项。(或直接点击图标。)一个新的工程被加入到hfoptismantenna项目中默认名为HFSSModeln。图,加入新的HFSS设计(为设计重命名。在项目树中选中HFSSModel,单击鼠标右键再点击Rename项将设计重命名为hfoptismantenna。图,更改设计名三选择一种求解方式(在HFSS菜单上点击SolutionType选项(选择源激励方式在SolutionType对话框中选中DrivenMode项。图,选择求解类型图,选择源激励方式四设置设计使用的长度单位在DModeler菜单上点击Units选项选择长度单位在SetModelUnits对话框中选中mm项。图,选择长度单位图,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分钟。时间:完成这章的内容总共大约要一建立物理模型(画长方体。在Draw菜单中点击Box选项(或直接点击图标)图,通过菜单加入一个Box(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=mm,y=mm,z=mm)按下Enter键后输入三边长度:x方向mm,y方向mm,z方向mm。注意:在设置时不要在绘图区中点击鼠标。图,输入长方体的几何尺寸(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。材料在下文统一设置。设置完毕后同时按下ctrl和D键(ctrlD)将视图调整一下。图,设置长方体的各项属性图,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(画长方形。在Draw菜单中点击Rectangle选项(或直接点击图标)图,通过菜单加入一个Rectangle(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=mm,y=mm,z=mm)按下Enter键后输入三边长度:x方向mm,y方向mm,z方向mm。注意:在设置时不要在绘图区中点击鼠标。图,输入长方形的几何尺寸(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。设置完毕后同时按下ctrl和D键(ctrlD)将视图调整一下。图,设置长方形的各项属性图,绘出groundplane后的视窗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=mm,Y=mm,Z=mmx方向(dx)=mm,y方向(dy)=mm,z方向(dz)=mm。透明度:图,绘出patch后的视窗画圆柱体在Draw菜单中点击Cylinder选项(或直接点击图标)图,通过菜单加入一个Cylinder(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=mm,Y=mm,Z=mm高:mm,半径:mm圆柱轴向为z轴所以dx:mm,dy:mm,dz:mm图,输入圆柱体的几何尺寸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。材料在下文统一设置。设置完毕后同时按下ctrl和D键(ctrlD)将视图调整一下。图,设置圆柱体的各项属性图,绘出pad后的视窗重复上述画长方体的步骤绘出长方体air。参数如下:名称:airbox坐标基点:X=mm,Y=mm,Z=mm三边长度:X方向:mm,Y方向:mm,Z方向:mm透明度:同时按下ctrl和D键(ctrlD)将视图调整一下。图,绘出airbox后的视窗(画圆形。在Draw菜单中点击Circle选项(或直接点击图标)图,通过菜单加入一个Circle(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=mm,y=mm,z=mm)按下Enter键后输入三边长度:x方向mm,y方向mm,z方向mm。注意:在设置时不要在绘图区中点击鼠标。图,输入长方形的几何尺寸(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。设置完毕后同时按下ctrl和D键(ctrlD)将视图调整一下。图,设置圆形的各项属性图,绘出port后的局部视窗(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DModeler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Clonetoolobjectsbeforesubtract我们只想在groudplane中裁去和port一样大小的洞仍需要保留port。图,通过菜单进行subtract操作图,subtract对话框小技巧:点击图标可以选择显示、隐藏物体。图,挖去与port相同大小的groundplane(隐去port)(画多边形。在Draw菜单中点击spline选项(或直接点击图标)图,通过菜单加入一个多边形(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=mm,y=mm,z=mm)按下Enter键后输入第二个点的坐标为(x=mm,y=mm,z=mm)再按下Enter键后输入第三个点的坐标为(x=mm,y=mm,z=mm)按下Enter键后输回第一个点的坐标为(x=mm,y=mm,z=mm)。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SetEdgeType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,输入多边形的几何尺寸参数图,设置多边形的线形后结束曲线绘制(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Chamcut将其透明度设为。设置完毕后同时按下ctrl和D键(ctrlD)将视图调整一下。图,设置多边形的各项属性图,绘出多边形Chamcut后的视窗(下面我们把多边形Chamcut移到边角去。在操作历史树中选中Chamcut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=mm,y=mm,z=mm)按下Enter键后输入矢量方向大小dx=mm,dy=mm,dz=mm注意:在设置时不要在绘图区中点击鼠标。图,通过菜单进行Move操作图,输入多边形移动的位置矢量图,多边形移动后的位置视窗(复制多边形Chamcut并将它移到另一个对角。在操作历史树中选中Chamcut在Edit菜单上点击Duplicate选项,再选择AroundAxis项。(或直接点击图标)。图,从操作历史树选中duplicate操作aroundAxis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deg我们只需复制一份连同原来的共份所以total设为图,轴向选择对话框设置图,为复制的物体改名复制的物体被自动命名为Chamcut我们将其分别命名为Chamcut。具体方法为:在操作历史树中选中Chamcut在Attribute工作区把Name从Chamcut改为Chamcut。图,Chamcut被复制后的视窗(模仿以上步骤把Chamcut,Chamcut从Patch中割去。但这次不要选中Clonetoolobjectsbeforesubtract因为我们想在把Patch裁去和Chamcut,Chamcut一样大小的角并不需要保留Chamcut,Chamcut。图,减去ChamcutChamcut角后的总视窗至此几何建模完成。二设置变量(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,从操作历史树选中CreatRect图,在command窗口的属性表修改Position把原来的,,改为glaneStart,glaneStart,图,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mm。(注意:不要忘记了写单位mm)。图,定义变量glaneStart下一步修改XSizeYsize把原来的mm,mm改为glaneSize,glaneSize定义变量glaneSize为mm,步骤如上。图,修改完毕后的goundplane的command页(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:mmsubSize:mmsubHeight:mmPosition:mm,mm,mm>subStart,subStart,mmXSize:mm>subSizeYSize:mm>subSizeZSize:mm>subHeight图,修改完毕后的substrate的command页(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:mmPatchSize:mmPosition:mm,mm,mm>PatchStart,PatchStart,subHeightXSize:mm>PatchSizeYSize:mm>PatchSize图,修改完毕后的Patch的command页(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:mmPosition:mm,mm,mm>mm,FeedLocation,mmHeight:mm>SubHeight图,修改完毕后的feed的command页(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:mm,mm,mm>mm,FeedLocation,mm图,修改完毕后的port的command页(在chamCut中设置变量。ChamCut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(patch,>Chamcut,>CreatPolyline,>CreateLine)用鼠标双击CreateLine后出现线条属性修改窗口。图,展开Patch操作可以显示CreateLine项定义变量ChamSize,mm通过修改起始点坐标来改变多边形Chamcut的边长。原来的第二点坐标,,,>ChamSize,,原来的第三点坐标,,,>,ChamSize,具体做法是以此次双击三个CreateLine后如下图修改线条属性。图,修改起始点坐标来改变多边形Chamcut的边长(修改Chamcut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,>Chamcut,>Move)用鼠标双击Move后出现位移矢量属性修改窗口。将其中的MoveVector从mm–mmmm改为patchStart,patchStart,SubHeight图,修改Chamcut的位移矢量(建立变量之间的关系。在project工作区选择hfoptismantenna设计点击鼠标右键选择DesignProperties项。图,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将subStart设为subSize将PatchStart设为patchSize建立变量联系。图,建立变量联系变量设置至此结束。三设置模型材料参数(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AssignMaterial项。出现材料库对话框选择copper后点击确定。图,通过菜单进行材料分配操作图,材料库对话框模仿以上步骤把Substrate的材料设为Rogers。(提示:可用材料名在材料库中搜索)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(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AssignBoundary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,通过菜单设置边界条件图,为边界条件命名图,设置air边界条件后的视窗(将groundplane和patch设为finiteconductivity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AssignBoundary选项点击FiniteConductivity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,通过菜单设置边界条件(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AssignExcitation选项点击Lumpedport选项。此时HFSS系统绘自动弹出LumpedPort:General对话框我们将名称设为port,其他接受系统默认值点击“下一步”按钮,进入LumpedPort:Mode页。点击积分线(IntegrationLine)下的None选项并下拉选择NewLine会出现CreateLine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=mm,mm,mm),按下Enter键后输入激励源矢量(dx=mm,dy=mm,dz=mm)。注意:在设置时不要在绘图区中点击鼠标图,为端口设置激励类型图,图,图,图,图,图,设置port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AddSolutionSetup。图,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GHz,最大迭带次数最大误差图,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Setup点击鼠标右键选择AddSweep项。图,在project区设置扫频条件确定扫频方式为Fast,起始频率为GHz,终止频率GHz,分为份保留场。图,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validationcheck。(或直接点击图标)图,通过菜单进行验证操作图,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,对问题进行分析当求解过程结束后在MessageManager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分钟。一Parametric求解(选择Project工作区的Optimetrics,点击鼠标右键选择Add项进而选择Paramtric项。或图标。直接点击图,在project工作区设置Parametric此时HFSS系统会弹出变量扫频对话框。图,添加Parametric变量(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Linearcount(线性变化)Start设为mm,Stop设为mmCount为最后点击Add按钮添加变量。同样选中PatchSize接着选中Linearcount(线性变化)Start设为mm,Stop设为mmCount为。最后点击Add按钮添加变量。点击OK后返回。图,添加ChameSize变量图,添加PatchSize变量(点击Table页这里显示了我们刚才设置变量的种组合选择。图,变量的组合选择(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itCalculation按钮。图,Calulations页的操作此时出现OutputVariables对话框在Name项填入Smag在ReportType项选择ModelSParametersolution项选择Setup:LastAdaptiveCategory选择SParameter,Quantity选择S(port,port),Function选择mag。点击InsertquantityIntoExpression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,加入输出变量Smag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AxiaRatio在ReportType项选择FarFieldssolution项选择Setup:LastAdaptiveCategory选择AxiaRatio,Quantity选择AxiaRatioValue,Function选择<none>。点击InsertquantityIntoExpression把以上所选加入表达式。cost:Name项填入cost在ReportType项选择FarFieldssolution项选择Setup:LastAdaptiveCategory选择AxiaRatio,Quantity选择AxiaRatioValue,Function选择<log>。点击InsertquantityIntoExpression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”×”最终表达式为*log(AxialRatioValue)最后点击Done后返回。图,加入输出变量AxiaRatio图,加入输出变量cost在Calculation项选择Smag后点击确定返回。图,选择Smag作为输出变量(在Project工作区选择ParametricSetup,点击鼠标右键选择Analyze求解。图,求解(在Project工作区选择ParametricSetup,点击鼠标右键选择ViewAnalysisResult查看求得的结果。图,查看求解结果图,求解结果(图形解)图,求解结果(表格解)二优化求解(首先我们定义几个优化变量及其范围。在project工作区选择hfoptismantenna设计点击鼠标右键选择DesignProperties项。图,从project工作区更改优化变量此时HFSS系统会弹出变量属性对话框选择Optimization在PatchSize右的Include打上勾并设其最小值为mm,最大值为mm同样设置ChamSize设其最小值为mm,最大值为mm。图,设置优化变量(设一个远区辐射场。在project工作区选择Radiation点击鼠标右键选择InsertFarFieldSetup项,选择infiniteSphere。图,设置远区辐射场此时会弹出辐射场特性对话框我们主要关心Phi=,Theta=的情况。所以把接Phi的Stop设为degTheta的Stop设为deg图,远区辐射场属性对话框(设置优化函数。选择Project工作区的Optimetrics,点击鼠标右键选择Add项进而选择optimization项。或直接点击图标。图,在project工作区设置optimization此时HFSS系统会弹出optimization设置对话框。图,optimization设置对话框点击add按钮添加一个优化函数。选择Solution为Setup:LastAdptivecalculation为cost图,选择cost为优化函数设置Goal为,(目标函数趋近值)Weight(权值)为,MaxNoof(最大迭代步数)为Acceptable(可接受误差):。图,设置优化目标点击Viariables页点击Advanced按钮将ChamSize和PatchSize的初始点为mm,mm。图,改变变量的初始点(在Project工作区选择OptimizationSetup,点击鼠标右键选择Analyze求解。图,求解(查看结果。在Project工作区选择OptimizationSetup,点击鼠标右键选择ViewAnalysisResult查看求得的结果。由下图可知当ChamSize=mmPatchSize=mm时cost(轴比趋于)达到要求此时点击apply键即可改变原结构实现优化。图,查看求解结果

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