通信系统天线综合课程设计1.doc

J I A N G S U U N I V E R S I T Y通信系统天线综合课程设计一、 课程设计目的 通过综合课程设计， 在学习EDA仿真软件HFSS使用方法的基础上，掌握常见通信系统天线的仿真设计方法二、 课程设计内容： 以“通信系统天线”课程课件“Ch4.1 偶极和单极天线”、“Ch4.2 常用振子天线和馈电技术”、“Ch5 宽带天线_c”、“Ch6 移动系统常用天线_c”为参考资料，分别仿真偶极子天线、UHF probe 振子天线、共面波导馈电领结天线和同轴馈电贴片天线，并对天线进行分析三、设计步骤及仿真结果天线设计实例1：偶极子天线1）设计步骤打开HFSS并保存一个新项目打开File选项(alt+F),单击Save as输入项目名hfss_dipole一.Step1 创建模型1、创建振子1（1）选择cylinder图标（2）输入参数：切换到参数设置区（在工作区的右下角），设置圆柱体的基坐标为(x=0 mm,y=0 mm,z=1.25mm); 按下Enter 键后输入半径和长度：dx =2.5mm, dy=0 mm, dz=73.75mm 3）设置振子1的名称和材料在对象列表中双击cylinder1，弹出如下属性窗口。

设置名称：将Name改为“pole1”设置材料：单击Material的Value，在如下对话框中输入“pec”并确定2、创建振子2（1）选择cylinder图标（2）输入参数：切换到参数设置区，设置圆柱体的基坐标为(x=0 mm,y=0 mm,z=-1.25mm); 按下Enter 键后输入半径和长度：dx =2.5mm, dy=0 mm, dz=-73.75mm 注意此时坐标的选取3）设置名称和材料设置名称为“pole2”，材料同为“pec”设置完毕，如下图所示3、创建空气腔（规定计算的区域）（1）选择box图标（2）输入参数：切换到参数设置区，设置长方体的基坐标为(x=-115 mm,y=-115 mm,z=-185mm); 按下Enter 键后输入三边的长度：dx =230 mm, dy=230 mm, dz=370 mm3）设置名称和材料双击对象列表中的“Box1”，设置名称为“air”，材料为“vacuum”，透明度Transparent为0.9同时按下 ctrl 和D 键(ctrl+D)，将视图调整一下二.Step2 设定边界条件1、将air设置成辐射边界条件；在对象列表中选中air,单击鼠标右键，进入Assign Boundary选项，点击Raditation选项。

并此边界命名为air三. Step3设置激励1、绘制激励所在的矩形（1）在绘图区域中切换为yz平面2）绘制矩形选择rectangle图标切换到参数设置区，设置长方形的基坐标为(x=0mm,y=-2.5mm,z=-1.25mm); 按下Enter 键后输入长度：x 方向0mm, y 方向5mm,z 方向2.5mm3）更改名称把矩形名称更改为“port1” 2、添加激励在对象列表中，右键单击“port1”，按下图所示添加激励“Lumped Port”四.Step4 设定求解的参数1、选择一种求解方式（1）在 HFSS 菜单上，点击Solution Type 选项2）选择源激励方式，在Solution Type 对话框中选中Driven Mode 项2、添加求解设置（1）在项目管理列表中，右键单击Analysis2）选择Add Solution Setup3）设置求解频率为“0.9GHz”3、添加扫频设置（1）在项目管理列表中，右键单击Analysis-Setup12）选择Add Sweep3）设置扫频类型为“Fast”，起止频率为“0.5GHz”-“1.5GHz”，取样点数101点4、添加远场设置（1）在项目管理列表中，右键单击Radiation。

2）选择Insert Far Field Setup->Infinite Sphere3）设置Phi：0-360°，Theta：-180 -180°2）仿真结果及分析五.Step5求解1、在项目管理列表中，右键选择Analysis-Setup12、选择Analyze选项可以看出已经收敛六.Step6后处理1、S参数定义S11<-10dB的频率范围为天线的频带范围如该天线的带宽为0.85~0.95GHz2、方向图天线设计实例2：UHF probe 振子天线1）设计步骤一.创建项目1、加入一个新的 HFSS 设计（1）在Project菜单，点击insert HFSS Design选项2、选择一种求解方式 （1） 在 HFSS 菜单上，点击 Solution Type 选项.（2）选择源激励方式，在 Solution Type 对话框中选中 Driven Terminal 项3、设置设计使用的长度单位 （1）在 3D Modeler 菜单上，点击 Units 选项.（2）选择长度单位，在 Set Model Units 对话框中选中 in 项4、设置材料（1）在 3D Modeler的材料选框中选择Select（2）输入cooper并选中二.构造模型1、建立物理模型（1）画圆柱体 在 Draw 菜单中，点击 Cylinder 选项（2）输入圆柱体参数。

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= 0, Y= 0, Z=0 ;半径：dX=0.31,dY=0,dZ=0 高度：dX=0,dY=0,dZ=5（3）设置圆柱体属性 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 ring_inner 设置完毕后，同时按下 ctrl 和 D 键(ctrl+D)，将视图调整一下4）继续画圆柱体 在 Draw 菜单中，点击 Cylinder 选项（5）输入圆柱体参数 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= 0, Y= 0, Z=0 ;半径：dX=0.37,dY=0,dZ=0 高度：dX=0,dY=0,dZ=5（6）设置圆柱体属性 单击 Attribute 页，在 Attribute 页我们可以为这个圆柱体命名为 ring_17） 在操作历史树中利用 ctrl 键先选中 ring_1, 再选中 ring_inner；在 3D Modeler 菜单上，点击 Boolean 选项,再选择 Subtract 项。

设置参数Blank Parts:ring_1 Tool Parts:ring_inner（8）创建ring2选中ring_1，在Edit菜单中选中Copy，再选Paste在ring_2中改变半径为0.5把ring_1的半径改为0.435（9）画长方体在 Draw 菜单中，点击 Box 选项；（10）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(x=-0.1,y=-0.31,z=5);按下Enter 键后输入三边长度：x方向0.2, y方向-4.69,z方向-0.065注意：在设置时不要在绘图区中点击鼠标11）设置长方体属性 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 Arm_1 设置完毕后，同时按下 ctrl 和 D 键(ctrl+D)，将视图调整一下12）选择所有部件，在 3D Modeler 菜单上，点击 Boolean 选项,再选择 Unite 项13）继续画圆柱体 在 Draw 菜单中，点击 Cylinder 选项（14）输入圆柱体参数。

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= 0, Y= 0, Z=0 ;半径：dX=0.1,dY=0,dZ=0 高度：dX=0,dY=0,dZ=5.1（15）设置圆柱体属性 单击 Attribute 页，在 Attribute 页我们可以为这个圆柱体命名为 center_pin16）继续画长方体在 Draw 菜单中，点击 Box 选项；（17）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(x=-0.1,y=-0,z=5.1);按下Enter 键后输入三边长度：x方向0.2, y方向5,z方向-0.065注意：在设置时不要在绘图区中点击鼠标18）设置长方体属性 单击 Attribute 页，在 Attribute 页我们把这个长方体命名为 Arm_2 （19）继续画圆柱体 在 Draw 菜单中，点击 Cylinder 选项（20）输入圆柱体参数按下 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= 0, Y= 1, Z=0 ;半径：dX=0.0625,dY=0,dZ=0 高度：dX=0,dY=0,dZ=5.1（21）设置圆柱体属性 单击 Attribute 页，在 Attribute 页我们可以为这个圆柱体命名为 pin。

22）选择Arm_2,center_pin,pin，在 3D Modeler 菜单上，点击 Boolean 选项,再选择 Unite 项23）画圆形 在Draw菜单中，点击Circle选项（24）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=0,y=8,z=0); 按下 Enter 键后输入三边长度：x 方向 0.31, y 方向 0, z 方向 0注意：在设置时不要在绘图区中点击鼠标25）输入圆形属性 单击 Attribute 页，在 Attribute 页我们把这个圆形命名为 p126） 更改材料为vacuum（27）继续画长方体在 Draw 菜单中，点击 Box 选项；（28）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(x=-5,y=-10,z=0);按下Enter 键后输入三边长度：x方向10, y方向20,z方向12注意：在设置时不要在绘图区中点击鼠标29）设置长方体属性单击 Attribute 页，在 Attribute 页我们把这个长方体命名为 Air30）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Assign Boundary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Rad131） 在操作历史树中选中p1,单击鼠标右键，进入Assign Excitation选项，点击Wave port选项点击积分线(Integration L。