共面波导(CPW)馈电蝶形天线

目录TOC\o"1-3"\h\u6712一.开始 229317一）启动AnsoftHFSS 213218二）设置工具选项 232175三）打开一个新工程 329964四）设置求解类型 321846二.创建创建3D模型 319590一）设置模型单位 37487二）设置默认材料 419689三）创建基层 419039四）创建覆铜层 55837五）为覆铜层设置一个有限传导率边界 525726六）创建馈电结构 67723七）创建领结的一个臂 65591八）合并馈电和领结 723015九）对领结做镜像 7240十）在覆铜板上开领结形槽 75337十一）在领结结构上设置网格划分 822016十二）创建集总参数端口 85145十三）创建集总参数端口，续 911410十四）设置默认材料 109359十五）创建空气盒（AirVolume） 102895十六）设置辐射边界 1129207十七）创建一个辐射设置 115912三.分析设置 1223739一）创建一个解析设置 1227597二）添加一个频扫 1225812四.保存工程 1329817一)保存工程： 1319724五.分析 131469一）模型确定 1318841二）解析 1321677三）解析数据 133624六.创建报告 1430079一）创建标准S参数图——数值 1422613二）创建标准S参数图——阻抗图 1510421三）创建远场覆盖图 1517054四）创建一个三维远场波瓣图 161.如何在HFSS设计环境下创建、仿真、分析一个共面波导（CPW）馈电蝶形天线。采用集总端口（LumpedPort）激励源为共面波导（CPW）馈电参考资料GuipingZheng,A.Z.Elsherbeni,andC.E.Smith,“Acoplanarwaveguidebowtieapertureantenna,”AntennasandPropagationSocietyInternationalSymposium,2002.IEEE,Volume1,16-21June2002,567.设计回顾一）CPW槽以及天线形状将会在一个金属平面上。试想一下端口是怎样的？二）将在8-12GHz的频段上对该天线进行分析。试想空气体积应该设为多大？一.开始一）启动AnsoftHFSS1．点击微软的开始按钮，选择程序，然后选择AnsoftHFSS10程序组，点击HFSS10，进入AnsoftHFSS。二）设置工具选项注意：为了按照本例中概述的步骤，应核实以下工具选项已设置：1．选择菜单中的工具（Tools）>选项（Options）>HFSS选项（HFSSOptions）2．HFSS选项窗口：1）点击常规（General）标签a．建立新边界时，使用数据登记项的向导（UseWizardsfordataentrywhencreatingnewboundaries）：勾上。b．用几何形状复制边界（Duplicateboundarieswithgeometry）：勾上。2）点击OK按钮。3．选择菜单中的工具（Tools）>选项（Options）>3D模型选项（3DModelerOptions）4．3D模型选项（3DModelerOptions）窗口：1）点击操作（Operation）标签自动覆盖闭合的多段线（Automaticallycoverclosedpolylines）：勾上。2）点击画图（Drawing）标签编辑新建原始结构的属性（Editpropertyofnewprimitives）：勾上。3）点击OK按钮三）打开一个新工程1．在AnsoftHFSS窗口，点击标准工具栏中的新建图标，或者选这菜单中文件（File）>新建（New）。2．从工程（Project）菜单中选择插入HFSS设计（InsertHFSSDesign）。四）设置求解类型设置求解类型：1.选择菜单栏选项HFSS>求解类型（SolutionType） 2．求解类型（SolutionType）窗口：1）选择模式驱动（DrivenModal）2）点击OK按键二.创建创建3D模型一）设置模型单位设置单位：1．选择菜单栏选项3D模型（3DModeler）>单位（Units）2．设置模型单位：1）选择单位：mm2）点击OK按键二）设置默认材料设置默认材料：1.使用3D模型材料工具栏，选择Select2．选择定义（SelectDefinition）窗口1）在按名字查找（Searchbyname）区域输入“ArlonC”并在下面的表格中选择ArlonCuClad217(tm)2）点击OK按键三）创建基层创建基层：1．选择菜单栏目录画图（Draw）>长方体（Box）2．在坐标输入区，键入长方体起点位置X:-17.0,Y:-32,Z:0.0，点击确定（Enter）键3．在坐标输入区，键入长方体起始点的体对角点的相对位置dX:34.0,dY:64.0,dZ:-2.0，点击确定（Enter）键确定名字：1．在道具（Properties）窗口中选择属性（Attribute）标签2．将名字（Name）的值改为：Sub13．点击OK键变成合适的视角：1．选择菜单栏目录视图（View）>全屏视角（FitAll）>激活视角（Activeview）或者按CTRL+D键四）创建覆铜层创建地：1．选择菜单栏选项画图（Draw）>长方形（Rectangle）2．使用绘图平面下拉菜单（DrawingPlanedropdown）将当前平面设为XY面3．使用graphicalsnapping画一个覆盖Sub1上表面的长方形1）获得第一个角的坐标：X:-17.0,Y:-32.0,Z:0.02）获得第二个角的坐标：dX:34.0,dY:64.0,dZ:0.0确定名字：1．在道具（Properties）窗口中选择属性（Attribute）标签2．将名字（Name）的值改为：CuClad3．点击OK键变成合适的视角：1.选择菜单栏目录视图（View）>全屏视角（FitAll）>激活视角（Activeview）五）为覆铜层设置一个有限传导率边界选择长方形（Rectangle）：1．在3D模型设计树中，右键单击模型（Model）并选择全部扩展（ExpandAll）2．在列表NotAssigned中找到输入的名字CuClad并单击以选择它设置一个有限传导率边界：1．右键单击3D模型视角，并选择定义边界（AssignBoundary）>有限传导率（FiniteConductivity）2．有限传导率边界窗口1）名字（name）：Cu_bound2）在渗透性（RelativePermeability）下面，钩上使用材料（UseMaterial）3）点击显示ArlonCuClad217(tm)的按钮，打开材料列表4）在名字（Name）栏中键入“co”并在下面的列表中选择copper并点击OK5）不要钩选：有限接地面（InfiniteGroundPlane）6）点击OK按键六）创建馈电结构画出馈电缝隙：1.选择菜单栏选项画图（Draw）>长方形（Rectangle）2．在坐标输入区域，键入第一个角坐标X:-0.5,Y:0.5,Z:0.0,点击确定（Enter）键3．在坐标输入区域，键入对角的坐标dX:13.0,dY:0.6,dZ:0.0,，点击确定（Enter）键更改名字：1．在道具（Properties）窗口中选择属性（Attribute）标签2.将名字（Name）的值改为：Rect13.点击OK键七）创建领结的一个臂画出一个领结形的多边形：1．选择菜单栏选项画图（Draw）>线(Lines)2.捕获第一个顶点坐标位置X:-0.5,Y:0.5,Z:0.03.在坐标输入区，键入第二个顶点X:-6.7,Y:21.0,Z:0.0，点击Enter键4.在坐标输入区，键入第三个顶点X:6.0Y:21.0,Z:0.0，点击Enter键5.在坐标输入区，键入第四个顶点X:0.5,Y:1.1,Z:0.0，点击Enter键6．在第一个顶点上双击鼠标以完成并封闭这个折线更改名字：1.在道具（Properties）窗口中选择属性（Attribute）标签2.将名字（Name）的值改为：Bowtie3.点击OK键变成合适的视角：1.选择菜单栏目录视图（View）>全屏视角（FitAll）>激活视角（Activeview）八）合并馈电和领结选择目标Bowtie和Rect1：1.在3D模型设计树中，右键单击模型（Model）并选择全部扩展（ExpandAll）2.在Unassigned列表下同时选择Bowtie和Rect1（使用CTRL键来选择多个目标）完成领结的一个臂：3.选择菜单栏选项3D模型（3DModeler）>布尔运算（Boolean)>合并（Unite）（合并后的物体名字会变成选择时的第一个物体的名字，Bowtie）九）对领结做镜像创建领结的另一边：1．在3D模型设计树上选取目标Bowtie2．选择菜单栏选项编辑（Edit）>复制（Du3.在坐标输入框中输入镜位置：X:0,Y:0,Z:04.在坐标输入框中输入镜像体的结束点：位置：dX：0，dY：1.0，dZ：0.0十）在覆铜板上开领结形槽在覆层上减去领结1.在3D模型设计树中选择物体Bowtie，Bowtie_1以及CuClad2.选择菜单栏选项3D模型（3DModeler）>布尔运算（Boolean）>减（Subtract）3.减法运算窗口1）被减部分（BlankParts）:CuClad2）减去部分（ToolParts）:Bowtie,Bowtie_1钩选：在减之前，复制被减形状物体(Clonetoolobjectsbeforesubtracting)3）点击OK按键十一）在领结结构上设置网格划分进行网格操作：1．在3D模型设计树中选择Bowtie和Bowtie_12．选择菜单项HFSS>网格划分操作（MeshOperation）>分配（Assign）>被选中的（OnSelection）>基于长度（LengthBased）3．网格单元长度详细设置（ElementLengthBasedRefinement）窗口：1)名字（Name）:Length12)钩选：限制单元长度（RestrictLengthofElements）3)最大单元长度（MaximumLengthofElements）:3mm4)不要钩选：限制单元数目（RestricttheNumberofElements）5)点击OK按键十二）创建集总参数端口画出端口长方形：1．选择菜单画图（Draw）>长方形（Rectangle）2．在坐标输入区域，键入第一个角坐标X:12.5,Y:-0.5,Z:0.0,点击确定（Enter）键3．在坐标输入区域，键入对角的坐标dX:-1.0,dY:1.0,dZ:0.0,，点击确定（Enter）键设置名字：1．在道具（Properties）窗口中选择属性（Attribute）标签2．将名字（Name）的值改为：P13．点击OK键选择对象Port1：1．选择菜单编辑（Edit）>选择（Select）按名字（ByName）2．对象选择（SelectObject）对话框：1）选择对象名字为：P12）点击OK按键十三）创建集总参数端口，续设置集总参数端口的激励1．选择菜单HFSS>激励（Excitations）>分配（Assign）>集总端口（LumpedPort）2．集总端口(LumpedPort)：常规参数（General)1）名字（Name）：Port12）阻抗（Resistance）：50ohm3）电抗（Reactance）：0ohm4）点击下一步（Next）按键3．集总端口（LumpedPort）：模式（Modes）1）模数（NumberofModes）：12）Mode1序列中，在积分线（IntegrationLine）一栏中点击None并选择新线（NewLine）3）在坐标输入区，键入矢量起点位置X:12.5,Y:0.0,Z:0.0，点击回车（Enter）键4）在坐标输入区，键入最高点位置X:-1.0Y:0.0,Z:0.0，点击回车（Enter）键4.点击完成（Finish）按键十四）设置默认材料设置默认材料：在3D模型材料工具栏（3DModelerMaterialstoolbar）上，选择真空（vacuum）十五）创建空气盒（AirVolume）数值分析将在8到12GHz的频段上进行，因此空气容积层与辐射缝隙之间的最小距离在8GHz时应该是四分之一波长，或者0.25*(3e11/8e9)=9.375mm.。以下尺寸设置时，间距设为9.5mm。创建空气容积层1．选择菜单项画图（Draw）>长方体（Box）2．在坐标输入区，键入长方体起点位置X:-17.0,Y:-32,Z:-9.5，点击确定（Enter）键3．在坐标输入区，键入长方体起始点的体对角点的相对值dX:34.0,dY:64.0,dZ:19.0，点击确定（Enter）键确定名字：1.在道具（Properties）窗口中选择属性（Attribute）标签2．将名字（Name）的值改为：Airbox3．点击OK键变成合适的视角：1.选择菜单项视图（View）>全屏视角（FitAll）>激活视角（Activeview）十六）设置辐射边界选择空气盒子1．选择菜单项编辑（Edit）>选择（Select）按名字（ByName）2．对象选择（SelectObject）对话框：1）选择对象名字为：AirBox2）点击OK按键设置边界1．在图形浏览界面（graphicalview）中单击右键并选择设置边界（Assign）>辐射（Radiation）2．将名字（Name）改为：Rad13．点击OK按键十七）创建一个辐射设置定义一个辐射设置1．选择菜单项HFSS>辐射（Radiation）>插入远区场设置（InsertFarFieldSetup）>无线大空间（InfiniteSphere）2．远区场辐射空间设置（FarFieldRadiationSphereSetup）对话框1）选择无限大空间（InfiniteSphere）标签a.名字（Name）:ff_allb.角度φ（Phi）:开始：-90°，结束：90°，步长：10°(Start:-90,Stop:90,StepSize:10)c.角度θ（Theta）:开始：0°，结束：360°，步长：10°(Start:0,Stop:360,StepSize:10)2）点击OK按键三.分析设置一）创建一个解析设置1．选择菜单项HFSS>解析设置（AnalysisSetup）>增加解析设置（AddSolutionSetup）2．解设置（SolutionSetup）窗口：1）点击常规（General）标签：a．解析频率（SolutionFrequency）:10GHzb．最大迭代步数（MaximumNumberofPasses）:6c．最大迭代误差（MaximumDeltaS）:0.012）点击OK按键二）添加一个频扫1．选择菜单项HFSS>分析（Analysis）>增加频扫（AddSweep）3）选择解设置（SolutionSetup）：Setup14）点击OK按键2．编辑扫频（EditSweep）窗口：5）扫频类型（SweepType）:Fast6）频率设置类型（FrequencySetupType）:LinearStepa.开始频点（Start）:8.0GHzb.结束频点（Stop）:12.0GHzc.步长（Step）:0.02d.钩选：保存扫描场（SaveFields）7）点击OK按键四.保存工程一)保存工程：3．在AnsoftHFSS窗口中，选择菜单项文件（File）>另存为（Saveas）4．在另存为（SaveAs）窗口中，键入文件名：hfss_cpwbowtie5．点击保存（Save）按键五.分析一）模型确定使模型生效：6．选择菜单项HFSS>有效性检查（ValidationCheck）7．点击关闭（Close）按键二）解析开始仿真：1.选择菜单项HFSS>全部解析（AnalysisAll）三）解析数据看分析结果：1．选择菜单项HFSS>结果（Results）解数据（SolutionData）看概要：1.点击概要（Profile）标签看收敛情况：1．点击收敛（Convergence）标签说明：收敛结果默认的观看方式是Table。选择Plot可以看到收敛数据的图形表示。看矩阵数据：1．点击矩阵数据（MatrixData）标签说明：要观察矩阵数据的实时更新，在求解时将Simulation设为Setup1,LastAdaptive2.模拟结束或者结束观看点击关闭（Close）按键六.创建报告一）创建标准S参数图——数值创建一个报告：1．选择菜单项HFSS>结果（Results）创建报告（CreateReport）2．创建报告（CreateReport）窗口1)报告类型（ReportType）:ModalSParameters2)显示类型（DisplayType）:Rectangular3)点击OK按钮3．绘线（Traces）窗口1)解析点（Solution）:Setup1:Sweep12)解析域（Domain）:Sweep3)点击Y标签a)参数类别（Category）:SParameterb)参量（Quantity）:S(Port1,Port1)，c)参量函数（Function）:dBd)点击添加绘图（AddTrace）按钮4）点击完成（Done）按钮4．选择目录二维报告（Report2D）>标注所有曲线(MarkAllTraces)1)点击最低点（Min）按钮可看到显示的最佳匹配点5．右键单击图形并选择退出标记模式（ExitMarkerMode）二）创建标准S参数图——阻抗图1．选择菜单项HFSS>结果（Results）>创建报告（CreateReport）2．创建报告（CreateReport）窗口：1）报告类型（ReportType）:ModalSParameters2）显示类型（DisplayType）:Rectangular3）点击OK按钮3．绘线（Traces）窗口:1)解析点（Solution）:Setup1：Sweep12)解析域（Domain）:Sweep3)点击Y标签a)参数类别（Category）:ZParameterb)参量（Quantity）:Z(Port1,Port1),c)参量函数（Function）:red)点击添加绘图（AddTrace）按钮e)参量函数（Function）:imf)点击添加绘图（AddTrace）按钮g)在指定曲线的下拉式列表中，点击im(Z(Port1,Port1))旁的Y1并换成