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实验五.doc

实验五

巴黎不快乐么
2019-02-27 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《实验五doc》,可适用于工程科技领域

实验五:同轴馈电矩形微带天线设计一、实验目的、学习在AnsoftHFSS软件中仿真设计熟练掌握仿真环境。、学习同轴馈电矩形微带天线的原理设计出同轴馈电矩形微带天线的模型。、仿真分析给出天线的各项性能参数。二、实验原理矩形微带天线的HFSS设计模型如图所示。模型的中心位于坐标原点辐射贴片的长度方向是沿着x轴方向宽度方向是沿着y轴方向。介质基片的大小是辐射贴片的倍参考地和辐射贴片使用理想薄导体来代替在HFSS中通过给一个二维平面模型分配理想导体边界条件的方式来模拟理想薄导体。因为使用ohm同轴线馈电所以这里使用半径为mm、材质为理想导体(pec)的圆柱体模型来模拟同轴馈线的内芯。圆柱体与z轴平行放置其底面圆心坐标为(L)。圆柱体顶部与辐射贴片相接底部与参考地相接则其高度为H。在与圆柱体相接的参考地面上需要挖出一个半径为mm的圆孔将其作为信号输入输出端口该端口的激励方式设置为集总端口激励端口归一化阻抗为ohm。三实验步骤、添加和定义设计变量、设计建模介质基片创建一个长方体模型用以表示介质基片模型的底面位于平面,中心位于坐标原点。模型的材质为FR并将该模型命名为Substrate。创建辐射贴片在介质基片的上表面创建一个中心位于坐标原点长、宽分别用变量L和W表示的矩形面并将其命名为Patch。创建参考地在介质基片的底面创建一个中心位于坐标原点大小与介质基片的底面相同的矩形面即该矩形面的长度和宽度分别为*L和*W,并将其命名为GND。创建同轴馈线的内芯创建一个圆柱体作为同轴馈线的内芯圆柱体的半径为mm长度为H圆柱体底部圆心坐标为(L)材质为理想导体并将同轴馈线命名为Feed。创建信号传输端口面同轴馈线需要穿过参考地面来传输信号能量。因此需要在参考地面GND上开一个圆孔允许能量传输。首先在参考地面GND上创建一个半径为mm、圆心坐标为(L)的圆面并将其命名为Pot。然后再执行相减操作使用参考地面GND减去圆面Pot从而在参考地面GND上开出一个圆孔。①创建圆面Port。从主菜单栏中选择【Dmw】Circle命令,进入创建圆面的状态在三维模型窗口中创建一个任意大小的圆面。新建的圆柱体会添加到操作历史树的Sheets节点下其默认的名称为Circle。②使用相减操作在参考地面挖一个圆孔。按住Ctrl键的同时分别单击操作历史树Sheets节点下的GND和Port选项选中这两个平面。然后从主菜单栏中选择【Modeler】【Boolean】【Substrate】命令或者单击工具栏上的E按钮打开Subtract对话框。确认对话框中的BlankParts列表框中显示的是GNDToolParts列表框中显示的是Pot表明使用参考地模型GND减去圆面模型Pot。同时为了保留圆面Pot需要选中对话框中的Clonetoolobjectsbeforeoperation复选框。最后单击OK按钮执行相减操作即可。、设置边界条件()设置理想边界条件把辐射贴片Patch和参考地GND设置为理想导体边界选中平面模型Patch然后单击鼠标右键在弹出的快捷菜单中选择【AssignBoundary】【PerfectE】命令打开理想导体边界条件设置对话框在该对话框中保留默认设置不变直接单击按钮即可设置平面Patch为理想导体边界条件。理想导体边界条件的默认名称Perffi会自动添加到工程树的Boundaries节点下。此时平面Patch等效于一个理想导体面。()设置辐射边界条件在HFSS中辐射边界表面距离辐射体通常需要不小于个工作波长在GHz工作频率下的个工作波长为mm设计中我们定义了变量length来表示个工作波长。在这里首先创建一个长方体模型长方体的底面和介质基片底面距离mm其他表面和辐射贴片的距离为个工作波长然后再把该长方体的表面设置为辐射边界。、设置端口激励因为同轴线馈电端口在设计模型的内部所以需要使用集总端口激励。在设计中我们可以把端口平面Pot设置集总端口激励端口阻抗设置为ohm。、求解设置()求解频率和网格剖分设置设置求解频率为GHz自适应网格剖分的最大迭代次数为收敛误差为。()扫频设置扫频类型选择快速扫频扫频频率范围GHzGHz频率步进为GHz。展开工程树下的Analysis节点右键单击新添加的求解设置项Setup在弹出的快捷菜单中选择【AddFrequencySweep】命令打开EditSweep对话框。 、设计模型图、设计检查和仿真运行结果菜单栏中选择【HFSS】【ValidationCheck】四、运行结果、S的扫频结果、S随L的变化的变化曲线 、输入阻抗实部与虚部与馈电点位置的变化关系、Smith圆图上的显示、优化后S扫频特性曲线、S的Smith圆图、xz和yz面上的方向增益图五、实验总结从结果报告中可以看出采用同轴线馈电当辐射贴片的长度L=mm时微带天线的谐振频率为GHz。此时S值约为dB说明天线已经达到了良好的阻抗匹配状态。从结果报告中可以看出在前面的参数扫描分析结果可知当馈电点位置变量L在mmmm之间时天线在中心频率GHz处的回波损耗最小阻抗匹配最好。

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