
一种PCB天线仿真工具HFSS简介.doc
4页一种PCB天线仿真工具HFSS简介引言 随着无线射频技术和电子电路技术的发展,射频模块的体积变的越来越小,高精密度,高性能的射频电路设计和高发射增益天线越来越收到行业内的重视由此,一种可靠的功能强大的天线仿真软件应运而生——HFSS天线仿真软件通过设计2.4G天线为例子,简单了解到HFSS软件设计天线的整个过程 1、估算天线长度 已知工作频率(2.4~2.4835Ghz),中心频率取2.45Ghz已知PCB板信息,分别包括介质材料是FR4,Er = 4.4、板厚1mm、天线走线宽1.6mm、PCB板尺寸65*40mm、参考地大小40*40mm 由得到天线总长度 = 2.4Ghz时1/4自由空间波长和1/4个FR4介质波长的中间值 也就是 [ (3 * 10^8) / (2.45 * 10^9) / 4 +122 / (√4.4) / 4 ] / 2 =22.7mm 由于是倒L天线,所以其中垂直长度8mm,水平长度14.7mm 2、 创建参数化模型a. 打开软件新建一个HFSS工程,并且命名为ILA,插入HFSSDesign,设置仿真方式DrivenTerminal,工程单位为mm。
如下图1图1 b.定义各种设计变量的名称和对应的参考值如下图2图2 c.重复b操作设置另外一些需要设置的天线信息变量得到图3图33、设置扫描条件 在设置HFSS扫描条件之前,我们一般是先要设置天线的辐射端口,辐射端口默认阻抗为50欧姆(国际标准),在设置好端口之后就要设置仿真的辐射边界,辐射边界取1/4工作波长然后就可以设置其扫描条件,这个天线的中心频点是2.45G,为了节约仿真时间扫描的起始段设为2Ghz到3Ghz,扫描间隔为0.01Ghz设置完所有量就得到下图4了图44、 分析结果,优化设计我们进行单一长度的参数扫描分析得到图5,显然由图5可以看出我们所设置的天线长度最佳的工作频率是在2.65Ghz左右,这并不是我们想要的故需要优化图5 设置长度扫描方式,从15mm到18mm每隔0.3mm进行一次天线扫描,由此得到扫描结果如下图6打上一个Mark点,知道天线长度是15.6mm,天线工作于2.45Ghz更改模型长度,重新编译就可以到到工作于2.45Ghz的PCB天线了 总结 天线的本质虽然只是一根铜线,但是在体积和成本极度受限无线射频模块中,这种体积小巧的作用在单一频点的微带天线设计在没有HFSS仿真之前只能通过大量的实验测试,有了HFSS这个工具后通过上述四个步骤,便可以很快捷的设计出一款合适的天线。
其价值自然是节约成本,减少研发周期。












