应用ANSOFT HFSS对曲面结构贴片天线的模拟.doc

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1、第四章应用ANSOFTHFSS对曲面结构贴片天线的模拟28第四章应用ANSOFTHFSS对曲面结构贴片天线的模拟4.1应用HFSS对锥形衬底圆贴片天线的模拟所求解的结构体图型如4.1.1图所示。图4.1.1结构体模型结构体的具体尺寸如下所示：a=1.2λ0h=0.6λ0其中介质锥的介电常数εr=2.0。选定工作频率为f=15GHz,相对应的真空中的波长为λ0=20mm，这样结构体的几何尺寸已经完全确定，下面介绍求解的全过程。选定求解方式为(SolutionType)Drivenmodal。1.建立所求结构体的几何模型(单位：mm)。由于此结构体的几何形状较简单，使用工具栏

2、中的Draw命令可直接画出，这里不再赘述述。画出的结构体如图4.1.2所示。2.充结构体的材料选定结构体中的锥体部分,添加其介电常数εr=2.0的介质材料。图4.1.2结构体的几何模型注：如果HFSS中没有提供与所需参数完全相同的材料，第四章应用ANSOFTHFSS对曲面结构贴片天线的模拟28用户可以通过新建材料或修改已有材料，使其参数满足用户需求。3.设定结构体的边界条件及其激励源。a.选定结构体的贴片部分，设定其为理想导体(PerfE)。b.画出尺寸为X×Y×Z=70mm×70mm×40mm的长方体作为辐射边界,并设定其边界条件为辐射边界条件(RadiationBou

3、ndary)。c.由于要求出结构体的RCS，因此设定激励源为平面入射波(IncidentWaveSource)。如图4.1.3所示。图4.1.3设置激励源为平面入射波图4.1.4求解过程的设定细节4.设定求解细节，检验并求解a.设定求解过程的工作频率为f=15GHz.其余细节设定如图4.1.4所示。b.设定远区辐射场的求解(FarFieldRadiationSphere栏的设定)。c.使用Validationcheck命令进行检验，无错误发生，下一步运行命令Analyze，对柱锥结构体进行求解。如图4.1.5和4.1.6所示。图4.1.5Validation栏图4.1.6

4、程序运行过程中第四章应用ANSOFTHFSS对曲面结构贴片天线的模拟285.计算结果的察看和处理。a.锥形结构体的RCS曲线如图4.1.7(σθθ)和图4.1.8(σφφ)所示。图4.1.7柱锥结构体的双站RCS(σθθ)图4.1.8柱锥结构体的双站RCS(σφφ)b.柱锥结构体上表面的贴片电流分布如图4.1.9和图4.1.10所示。第四章应用ANSOFTHFSS对曲面结构贴片天线的模拟28图4.1.9φ极化的入射波时的贴片表面电流分布图4.1.10θ极化的入射波时的贴片表面电流分布4.2HFSS对球形圆贴片天线的RCS的计算球形圆贴片天线的几何结构如图4.2.1所示，球

5、体的内部为理想导体，外部球层是介电常数为2.2的电介质，贴片的位置如图所示以Z轴为中心，其工作频率为f=7GHz。图4.2.1球形贴片天线的几何外形球形贴片天线的几何尺寸如下所示：=30mm=3.7874mm=0.7874mm=7.1mm=13.18°介质衬底的介电常数为εr=2.2。入射波为沿-Z方向的平面波。下面为用HFSS9.0对此球形圆贴片天线的详细模拟过程：1.运行HFSS9.0，新建项目,并将其名称保存为”球形圆贴片”。下一步，使用命Project>Insert第四章应用ANSOFTHFSS对曲面结构贴片天线的模拟28HFSSDesign进入模型建立及其后序求

6、解界面如图4.2.2所示.下面用命令HFSS>SolutionType设定求解方式,如图4.2.3所示。图4.2.2图4.2.3弹出SolutionType栏，如图4.2.4所示。这里为微波高频求解选择求解方式为DrivenModel.接下来用命令3DModeler>Units设定模型尺寸，弹出SetModelUnits对话框，如图4.2.5所示，选择单位mm。图4.2.4图4.2.5下面的部分详细列出画三维几何模型的过程a.衬底(sub)及内导体(in_metal)的画法：使用Draw命令画出半径为30mm的球体,弹出如图4.2.6所示的球体属性的对话框Properti

7、es栏。图4.2.6第四章应用ANSOFTHFSS对曲面结构贴片天线的模拟28点击Attribute项在Name栏中输入in_metal作为内导体,如图4.2.7所示。图4.2.7与画内导体相似，画出半径为30.7874的球，弹出如图4.2.8所示的Properties栏。点选Attribute项，在Name栏中填入sub作为衬底如图4.2.9所示。图4.2.8图4.2.9在点选vacuum项弹出SelectDefinition栏如图4.2.10所示.通过查找得到相对介电常数为2.2的介质，选中其中满足要求的介质即可。选中Ro