HFSS半波偶极子天线设计演示文稿
半波偶极子天线的HFSS仿真设计
半波偶极子天线的HFSS仿真设计在开始仿真设计之前，首先需要进行天线的三维建模。
打开HFSS软件，并选择新建工程，设定仿真频率范围和单位。
然后点击导航栏的“模型创建”按钮，选择“3D模型”。
在新建的3D模型中，选择“导入”按钮，导入天线的CAD模型，或者手动绘制天线的几何结构。
根据具体的设计要求，设置天线的尺寸和材料等参数。
接下来，需要定义天线的材料特性。
点击导航栏的“材料”按钮，选择“创建材料”。
根据具体的天线材料属性，设置材料的介电常数、磁导率等参数。
点击“应用”按钮，完成材料属性的定义。
然后，进行边界条件的设置。
点击导航栏的“边界条件”按钮，选择“终止条件”。
选择边界条件的类型，如正常边界条件、电磁边界条件等。
根据具体的设计要求，设置边界条件的参数。
点击“应用”按钮，完成边界条件的设置。
接下来，需要设定仿真的激励模式。
点击导航栏的“激励”按钮，选择“微带激励端口”。
设置仿真的频率、激励电压等参数。
根据具体的设计要求，设置激励的位置和方向等参数。
然后，进行网格划分。
点击导航栏的“网格划分”按钮，选择“全局网格划分”。
根据具体的仿真要求，设置网格划分的密度、精度等参数。
点击“划分”按钮，生成网格。
完成网格划分后，需要进行仿真求解。
点击导航栏的“求解器设置”按钮，选择合适的求解器，如频域求解器或时域求解器等。
根据具体的仿真要求，设置求解器的参数。
然后点击“求解”按钮，进行仿真求解。
仿真求解完成后，可以进行结果的分析和优化。
点击导航栏的“结果”按钮，选择合适的结果显示方式，如3D图像、功率图等。
根据具体的设计要求，分析天线的辐射图案、增益等性能指标。
根据需要，进行参数的优化，如改变天线的尺寸、位置等。
再次进行仿真求解，直至达到预期的性能指标。
本文介绍了使用HFSS软件进行半波偶极子天线的仿真设计的步骤和方法。
通过三维建模、材料定义、边界条件设置、激励模式设定、网格划分、仿真求解和结果分析等步骤，可以实现对半波偶极子天线性能的仿真和优化。
天线技术hfss实验
格式规范（20）理论分析（20）规定设计（40）自选设计（20）总分天线技术课程设计报告课程名称天线技术学院软件与物联网工程学生姓名万秦浩学号0154310 专业通信工程班级通信152二O 一八年十二月摘要本文分析了半波偶极子天线的电流分布、辐射场方向、方向性系数、辐射电阻、输入阻抗，设计了半波偶极子天线，印刷偶极子天线，并在HFSS上进行了仿真，画出了回波损耗、驻波比、Smith圆图、输入阻抗和方向图等相关参数图像。
【关键词】天线半波偶极子印刷偶极子 HFSS1 理论分析半波偶极子天线是一种结构简单的基本线天线，也是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线之一。
半波偶极子天线由两根直径和长度都相等的直导线组成，每根导线的长度为1 /4个工作波长。
导线的直径远小于工作波长，在中间的两个端点上由等幅反相的电压激励，中间端点之间的距离远小于工作波长，可以忽略不计。
1.电流分布对于从中心馈电的偶极子天线，其两端为开路，故电流为零。
工程上通常将其电流分布近似为正弦分布。
假设将偶极子天线沿z轴方向放置，其中心位于坐标原点，则长度为l的偶极子天线的电流分布可以表示为(1-1-1) 是波腹电流；k是波数，且k=2T/λ；l是偶极子天线的长度。
式中，I对于半波偶极子天线而言，其长度l=λ/4。
则半波偶极子天线的电流分布可以改写为：(1-1-2)2.辐射场和方向图已知半波偶极子天线上的电流分布，可以利用叠加原理来计算半波偶极子天线的辐射场。
半波偶极子天线可以看成是由长度为dz的电基本振子天线连接而成的，dz这一小段天线上的电流等幅同相，但沿着z轴的电流幅度是正弦分布的。
半波偶极子天线的辐射场具体表示为：（1-1-3）整理得：（1-1-4）加上方向特性，半波偶极子天线的远区辐射电场为：（1-1-5）式中，（1-1-6）称为半波偶极子天线的方向性函数。
再根据远区场的性质，可以求得半波偶极子天线的磁场为：（1-1-7）3.方向性系数给出的半波偶极子天线的方向性函数，可以计算出半波偶极子天线的功率方向性系数为：(1-1-8)若以分贝表示，则为：(1-1-9)4.辐射电阻天线的平均功率密度可以用平均坡印廷矢量来表示，即：（1-1-10）把半波偶极子天线的辐射电场和辐射磁场可得：（1-1-11）半波偶极子天线的辐射功率则为：（1-1-12）这里使用Rr来表示辐射电阻，有：（1-1-13）5.输入阻抗根据基本的传输线理论，输入阻抗一般同时包含实部和虚部两部分，即为：Z in =Rin+jXin(1-1-14)对于良导体而言，导体电阻可以忽略，此时实部电阻仅包含辐射电阻，即为：R in =Rr(1-1-14)2 规定设计：半波偶极子天下按设计2.1 HFSS设计概述设计一个中心频率为3GHZ的半波偶极子天线，天线沿z轴方向放置，中心位于坐标原点，材质使用理想导体，总长度为0.48λ，半径为λ/200天线馈电采用集中端口激励，端口距离为0.24，辐射便捷和天线距离为λ/4。
HFSS_半波偶极子天线设计解析
在主菜单栏中选择HFSS----Solution Type，选中 Driven Model单选按钮，然后单击ok按钮，完 成设置。
（3）设置模型长度单位
在主菜单栏中选择Modeler----units，选择mm。
2.添加和定义设计变量 在HFSS中定义和添加如图1所示的变量。 在HFSS主菜单栏中选择HFSS----Design
▪ 对于半波偶极子天线而言，输入阻抗近似看为辐射电阻 73.2欧姆。
▪ 可见，半波偶极子天线的输入阻抗是纯电阻，易于和馈 线匹配，这也是它被较多采用的原因之一。
3.2 半波偶极子天线设计 变量定义
▪ 这里要求设计一个中心频 率为3GHz的半波偶极子 天线，天线沿z轴放置， 中心位于坐标原点，天线 材质使用理想导体，总长 度为0.48λ，半径为 λ/200.天线的馈电采用 集总端口激励方式，端口 距离为0.24mm，辐射边 界和天线的距离为λ/4。
2.添加和定义设计变量 在HFSS中定义和添加如图1所示的变量。 在HFSS主菜单栏中选择HFSS----Design
Properties命令，打开设计属性对话框，单击 ADD按钮，打开add property对话框，在add property对话框中的name输入lambda，初始值 100mm，然后单击ok。 依次定义变量length，初始值0.48*lambda；定义 变量gap，初始值0.24mm；定义变量 dip_length，初始值length/2-gap/2；定义变量 dip_radius，初始值lambda/200；定义变量 rad_radius，初始值dip_radius+lambda/4；定 义变量rad_height，初始值 dip_length+gap/2+lambda/10。 最后点确定按钮。
半波偶极子天线设计
微波技术与天线实验报告
3.创建天线的一个臂
将天线的臂命名为yuanzhu，并设置天线的材料为pec，透明度为0.6，位置用La
4.创建天线的另一个臂
将第一个臂进行复制，即可生成第二个臂。
Edit--Duplicate--Around Axis，Axis选
6.设置端口激励
将长方形贴片设置为激励端口，半波偶极子的输入阻抗为73.2Ω。
设置完成后进行辐射边界的设置，选中圆柱体后右键选择Assign Boundary--Radiation。
三：求解设置
检查设计的正确性，正确无误后进行下一项。
从图中可以看出，当频率为3.0GHz时，S11的值最小，为-24.07dB。
从圆图中可以看出，在3.0GHz时，天线的归一化阻值为0.8905+0.0449i 2.查看天线的电压驻波比。
从图中可以看出，当频率为2.7GHz-3.3GHz之间，电压驻波比小于2.
3.查看E场的增益图。
在Radiation节点设置E平面。
此图为电场的切面图。
从此图可以看出增益最大为z轴方向，值为2.44dB。
基于HFSS的偶极子天线设计与仿真
实验三：基于HFSS勺偶极子天线设计与仿真、实验目的1、熟悉HFSS仿真环境及仿真过程；2、掌握天线相关参数，相关概念；3、掌握偶极子天线结构,建模方法；4、根据仿真结果，进行相关分析研究。
、实验内容设计一个中心频率为3GH的半波偶极子天线,其HFSS设计模型如图所示。
天线沿Z轴方向放置，中心位于坐标原点，天线材质使用理想导体，总长度为0∙48 λ半径为”200。
天线馈电采用集总端口激励方式，端口距离为0∙24mm ，辐射边界和天线的距离为λ4.根据仿真结果求天线的回波损耗、驻波比、Smith圆图、输入阻抗和方向图。
变量含义变量名变量初值(mm)工作波长Iambda100天线总长度Ien gth0.48XIambda端口距离gap0.24单个极子长度dip_le ngth Ien gth/2—gap/2天线半径dip radius Iambda/200辐射边界圆柱体半径rad radius dip radius+lambda/ 4辐射边界圆柱体高度/2rad height dip le ngth+gap/ 2+Iambda/10学号：201524124228 姓名：陈文观、实验步骤新建工程设计建模，按上表数据进行建模求解设置设计检查和运行仿真计算看运行结果进行截图ArrSoft HF＊ dipolt * HFSSD⅞⅞igπ1 — 3D MOdder ^ ［dipole — HFSSDeSjgnI — Modeler］〈,File Edit VJeW Projeet DraW Modelelr HFSS TOOIS WindoW HelP⅛¾⅛回“苗I ⅛国I區⅛h？? ∣eee∆θ^s^i⅛i j© o jχγ Zl l≡—^3 ∣ ¾ E ⅛ E□ Q U!倉⅛s ！妝巒气也＆1解PrOieCt Manager 丄X E IflZl dipole＊申融HFSSMsignI+s —! I DefinitiOnS did§DiPOle CJ CrtatKyE ；■““[J f JDUPliCatle lI— LJ DUPIiC^eIPrOigr t JName Val,.。
实验三_半波偶极子
实验三 半波偶极子一、【实验目的】1. 以一个简单的半波偶极子天线设计为例，熟悉HFSS 软件分析和设计天线的基本方法及具体操作；2. 利用HFSS 软件仿真设计了解半波振子天线的结构和工作原理；3. 通过仿真设计掌握天线的重要指标：回波损耗S11、3D 方向图二、【实验仪器】计算机一台、HFSS 软件三、【实验内容】1、对半波偶极子进行HFSS 建模2、仿真计算其特性参数四、【实验原理】半波偶极子是工程中常用的一种经典天线，其全长为半个波长。
五、【实验步骤】本次实验设计一个中心频率为915 MHz 的半波偶极子天线。
根据f c /=λ可以计算出915MHz 在真空中对应的波长是328mm ，所以真空中放置的半波偶极子天线的长度为半个波长即164mm 。
故天线的初始尺寸设置如下图所示，两侧82mm 长的矩形条为半波偶极子的两个臂，中间3mm*3mm 的矩形面用于模拟RFID 芯片。
1、初始步骤（1）打开HFSS ，新建一个项目，将project 重命名为较规则的名字，如dipole 。
（2）设置求解类型：点击菜单栏HFSS/SolutionType ，在跳出窗口中选择Driven Modal ，再点击OK 按钮。
（3）为建立的模型设置单位：点击菜单栏3D Modeler/Units，在跳出窗口中选择mm，再点击OK按钮。
2、设计建模1）创建偶极子天线模型首先创建一个沿Y轴方向放置的矩形条作为偶极子天线的一个臂，矩形条线宽为3mm，长度为82mm。
并将其改为铜黄色。
画好后，使用（视图旋转功能）、（放缩到合适大小）和（拖曳放缩）等功能按钮，将矩形面调整到合适的视图。
然后选中刚才画好的上臂，并利用（绕着坐标轴复制）操作生成偶极子天线的另一个臂。
由于天线是金属材质，需将矩形条设置为理想导体，选中两个矩形条，右键→assign boundary→Perfect E。
2）、设置端口激励半波偶极子天线由中心位置馈电，在偶极子天线中心位置创建一个平行于XY平面的矩形面作为激励端口平面，并设置端口平面的激励方式为集总端口激励。
半波偶极子天线的HFSS仿真设计
半波偶极子天线的HFSS仿真设计一、实验目的1、学会简单搭建天线仿真环境的方法，主要是熟悉HFSS软件的使用方法；2、了解利用HFSS仿真软件设计和仿真天线的原理、过程和方法；3、通过天线的仿真，了解天线的主要性能参数，如驻波比特性、smith圆图特性、方向图特性等；4、通过对半波偶极子天线的仿真，学会对其他类型天线仿真的方法；二、实验仪器1、装有windows系统的PC一台2、HFSS13.0软件3、截图软件三、实验原理1、首先明白一点：半波偶极子天线就是对称阵子天线。
图1 对称振子对称结构及坐标2、对称振子是中间馈电，其两臂由两段等长导线构成的振子天线。
一臂的导线半径为a，长度为l。
两臂之间的间隙很小，理论上可以忽略不计，所以振子的总长度L=2l。
对称振子的长度与波长相比拟，本身已可以构成实用天线。
3、在计算天线的辐射场时，经过实践证实天线上的电流可以近似认为是按正弦律分布。
取图1的坐标，并忽略振子损耗，则其电流分布可以表示为：式中，Im为天线上波腹点的电流；k=w/c为相移常数、根据正弦分布的特点，对称振子的末端为电流的波节点；电流分布关于振子的中心点对称；超过半波长就会出现反相电流。
4、在分析计算对称振子的辐射场时，可以把对称振子看成是由无数个电流I(z)、长度为dz的电流元件串联而成。
利用线性媒介中电磁场的叠加原理，对称振子的辐射场是这些电流元辐射场之矢量和。
图2 对称振子辐射场的计算如图2 所示，电流元I(z)所产生的辐射场为其中5、方向函数四、实验步骤1、设计变量设置求解类型为Driven Model 类型，并设置长度单位为毫米。
提前定义对称阵子天线的基本参数并初始化2、创建偶极子天线模型，即圆柱形的天线模型。
其中偶极子天线的另外一个臂是通过坐标轴复制来实现的。
3、设置端口激励半波偶极子天线由中心位置馈电，在偶极子天线中心位置创建一个平行于YZ面的矩形面作为激励端口平面。
4、设置辐射边界条件要在HFSS中计算分析天线的辐射场，则必须设置辐射边界条件。
半波偶极子天线的HFSS仿真设计说明
半波偶极子天线的HFSS 仿真设计一、实验目的:1. 以一个简单的半波偶极子天线设计为例，加深对对称阵子天线的了解；2. 熟悉HFSS 软件分析和设计天线的基本方法及具体操作；3. 利用HFSS 软件仿真设计以了解半波振子天线的结构和工作原理；4.通过仿真设计掌握天线的基本参数：频率、方向图、增益等。
二、实验步骤：本次实验设计一个中心频率为 3GHz 的半波偶极子天线。
天线沿着 Z 轴放置，中心位于 坐标原点，天线材质使用理想导体，总长度为 0.48入，半径为 入/200。
天线馈电采用集总端口激励方式，端口距离为 0.24mm,辐射边界和天线的距离为 入/4。
1、添加和定义设计变量参考指导书，在 Add Property 对话框中定义和添加如下变量：确定 取消2、 设计建模1) 、创建偶极子天线模型首先创建一个沿Z 轴方向放置的细圆柱体模型作为偶极子天线的一个臂， 其底面圆心坐标为(0, 0, gap/2 ),半径为dip_radius ，长度为dip_length ，材质为理想导体， 模型命名为Dipole ，如下：Properties: dipole - HFSSDesignlLocal Vari ibles<F V^lutOpUrniEitionL Tuning「Sfens iti 审ityC SthtistiewN ：=jTieV ：=L L U 6 Uni t Evaluatmd VialueType Descrip tian. Re id - only Mi ddenlajTibda 100 mmlOCtaaDesignlength 0. 48*lajnbdaWdip.ltncih dip_radius 0 24mmDU rad_r adius rad hei gh tl«n<Ui/2-ctpZ2lwbda/200空 0.5Mdlip_r adi us+l ：Eunb dW 4 dlip 1 ength+ gap/2+1 ambda/10Add Arra.y i .. 25.5«m34RemoveDesi gutDtsi 口 Btiicri Sesi r Design Designrrrrrr厂厂厂厂厂厂彳 Show Mi ddanProperties dipale - HFSSDesignl - ModelerMame Vftlue Uni t Evaluated Valu*DeEeription Read-onlyNsmerrrrrrrrMat er i al■Y ■ pecSolve Ins i de r__Or i mrit at i on GloKalModel FDi spl^y ViriftfrMi*rColor阳讥Tr ：=LTLEP ar en t0 1Show Hi ddenrProperties: dipole - HFSSDesignl - ModelerCoffimkhdNwi«Vain* Ua.it Evflluittdl Vtlut Outer lip tigCrttltCylifidtrCa&rdi.h*t* Systti910btlCenlAr Fosi Omn j Dnm <君觀/2Omm $ Dmm # D. 12MA KIS zRa^j UE di p_r axli us.0. 5wnHeight d.ip_l&ngt.L23. BSmrtNumber of Se^enls00然后通过沿着坐标轴复制操作生成偶极子天线的另一个臂。
实验一、半波偶极子天线的仿真设计
实验一、半波偶极子天线的仿真设计一、设计目标设计一个半波偶极子天线，其中心工作频率为3.0GHz左右，回波损耗S11的10dB带宽大于300MHz,并给出天线的仿真模型和仿真结果（S11、VSWR、Smith圆图、输入阻抗、E面增益方向图和三维增益方向图）。
二、设计步骤1、添加和定义设计变量：将天线的相应变量定义好，如图：2、创建偶极子天线模型先建立一个圆柱体模型，作为偶极子天线的一个对称臂，再利用复制操作，生成偶极子天线的另外一个对称臂，如图：并设定好坐标参数：3、设置端口激励将工作平面设置成YZ平面，并创建矩形激励：端口阻抗设为73.2ohm，积分线从下边缘中点到上边缘中点。
4、设置辐射边界条件先创建辐射边界的圆柱体（把当前工作面设置为xy平面），并把圆柱体的名称设置为“Rad_air”，材质设置为“air”，颜色设置为浅蓝色蓝，透明度（Transparent）设置为“0.8”，圆柱体底面的圆心坐标为（0mm，0mm，-rad_height），半径为rad_radius，高度为2*rad_height。
再设置辐射边界条件，选中该圆柱体模型，单击鼠标右键，选择【Assign Boundary】→【Radiation】命令，会弹出辐射边界条件的对话框，选择“Radiating Only”，单击OK按钮，把园柱体模型“Rad_air”的表面设置为辐射边界条件。
5、求解设置先设置求解频率和网格剖分，选择主菜单【HFSS】→【Analysis Setup】→【AddSolution Setup】命令,打开Solution Setup对话框;在该对话框中，SolutionFrequency项输入求解频率3.0GHz,Maximum Number of Passes项输入最大迭代次数20，Max Delta S项输入收敛误差0.02，其他保持默认设置不变，然后单击确定按钮，退出对话框，完成求解设置。
再设置扫频，选择主菜单【HFSS】→【Analysis Setup】→【Add Frequency Sweep】命令,会弹出Select a Solution Setup对话框，在该对话框中选择Setup1,单击OK按钮;随之会弹出Edit Frequency Sweep对话框,在该对话框中，Sweep Type项选择扫描类型为Fast;在Frequency Setup栏，Type项选择LinearStep;Start项输入2.5GHz;Stop项输入3.5GHz;Step项输入0.01GHz;其他项都保留默认设置不变，最后单击对话框确定按钮，完成设置，退出对话框。
基于HFSS的偶极子天线设计与仿真
基于HFSS的偶极子天线设计与仿真偶极子天线是一种常见的无线通信天线，具有简单的结构和较高的工作频率范围。
在HFSS（High Frequency Structure Simulator）软件中，可以进行偶极子天线的设计和仿真，以评估其性能和优化设计。
首先，设计偶极子天线需要确定工作频率范围和天线结构。
根据通信系统的需求，可以选择工作频率范围，例如2.4GHz或5.8GHz，以及天线结构，例如半波长偶极子天线、全波长偶极子天线等。
这些参数决定了天线的尺寸和形状。
其次，使用HFSS软件创建一个新项目，并绘制天线的几何结构。
可以使用绘制工具（例如直线、圆弧）绘制偶极子天线的导线元件，以及其他必要的辅助结构（例如基板、地面平面）。
确保导线元件合适地分布在基板上，并具有所需的长度和间距。
在绘制完成后，为偶极子天线和辅助结构分配材料属性。
可以选择适当的材料，例如导电性能好的金属材料作为导线元件，介电常数合适的绝缘材料作为基板。
通过指定材料的属性，可以准确地模拟天线的电磁特性。
接下来，设置仿真参数，例如频率范围、网格分辨率等。
确保仿真参数能够覆盖所需的工作频率范围，并设置适当的网格分辨率以获得更准确的结果。
然后，进行天线的仿真分析。
使用HFSS软件的求解器进行电磁场的求解，并得到天线的电磁特性，例如S参数、辐射图案、增益等。
通过观察仿真结果，可以评估天线的性能，并进行设计优化。
根据仿真结果，可以进行天线的优化设计。
例如，可以调整导线长度和间距以改变天线的共振频率和阻抗匹配。
也可以通过修改基板尺寸和形状，进一步改善天线性能。
在进行优化设计时，可以使用HFSS软件的参数化设计功能，通过自动改变参数值进行批量仿真分析，以便更高效地寻找最优解。
最后，根据优化设计的结果，可以制作并测试实际的偶极子天线样品，以验证仿真结果的准确性。
根据测试结果，可以对天线进行细微调整，以进一步优化性能。
总之，HFSS是一款强大的工具，可用于设计和仿真偶极子天线。
HFSS下仿真半波电偶极子天线
HFSS下仿真半波电偶极⼦天线半波电偶极⼦天线就是对称振⼦天线，如图所⽰在HFSS中的模型⾥，天线是由两个圆柱体（pec）组成。
1.在HFSS中建⽴⼀⼯程项⽬，设置基本变量，HFSS->Design properties2.画⼀个圆柱Draw->Cylinder材料选择pec:3.通过镜像复制，画出另⼀个天线选中圆柱模型，Edit->Duplicate->Mirror在右下⾓会出现这个：输⼊0 ，0， 0，如图所⽰，按enter接着出现这个：输⼊0， 0，1，如图所这个就画好了另⼀个圆柱体4.合并两个圆柱体Ctrl+A，选中两个圆柱体，Modeler->Boolean->Unit5.在两个圆柱之间画长⽅形（集总馈电端⼝）选择在XZ⾯画长⽅形设置集总端⼝，选择长⽅形，右击：Assign Excitation->Lumped port点击下⼀步，设置积分线（Inegration Line）在右下⾓出现这个，输⼊：0，0，-0.12（这⾥的0.12就是gap/2的值）如图所⽰，按enter键:出现这个：输⼊：0 ，0， 0.24（这⾥的0.24就是gap的值）如图所⽰，按enter键画好之后如图所⽰6.画辐射边界画⼀个圆柱，透明度设置为0.8设置辐射条件：选中圆柱，右击，Assign Boundary->Radiation模型已经建好了，如图所⽰7.求解设置Analysis->add solution setup右击Setup1->Add Frequency Sweep8.检查模型，如图所⽰，就可以仿真了9,写太累了，不想写了，接下来你就可以看到⼀个红红的⼩苹果。
实验三_半波偶极子
实验三 半波偶极子一、【实验目的】1. 以一个简单的半波偶极子天线设计为例，熟悉HFSS 软件分析和设计天线的基本方法及具体操作；2. 利用HFSS 软件仿真设计了解半波振子天线的结构和工作原理；3. 通过仿真设计掌握天线的重要指标：回波损耗S11、3D 方向图二、【实验仪器】计算机一台、HFSS 软件三、【实验内容】1、对半波偶极子进行HFSS 建模2、仿真计算其特性参数四、【实验原理】半波偶极子是工程中常用的一种经典天线，其全长为半个波长。
五、【实验步骤】本次实验设计一个中心频率为915 MHz 的半波偶极子天线。
根据f c /=λ可以计算出915MHz 在真空中对应的波长是328mm ，所以真空中放置的半波偶极子天线的长度为半个波长即164mm 。
故天线的初始尺寸设置如下图所示，两侧82mm 长的矩形条为半波偶极子的两个臂，中间3mm*3mm 的矩形面用于模拟RFID 芯片。
1、初始步骤（1）打开HFSS ，新建一个项目，将project 重命名为较规则的名字，如dipole 。
（2）设置求解类型：点击菜单栏HFSS/SolutionType ，在跳出窗口中选择Driven Modal ，再点击OK 按钮。
（3）为建立的模型设置单位：点击菜单栏3D Modeler/Units，在跳出窗口中选择mm，再点击OK按钮。
2、设计建模1）创建偶极子天线模型首先创建一个沿Y轴方向放置的矩形条作为偶极子天线的一个臂，矩形条线宽为3mm，长度为82mm。
并将其改为铜黄色。
画好后，使用（视图旋转功能）、（放缩到合适大小）和（拖曳放缩）等功能按钮，将矩形面调整到合适的视图。
然后选中刚才画好的上臂，并利用（绕着坐标轴复制）操作生成偶极子天线的另一个臂。
由于天线是金属材质，需将矩形条设置为理想导体，选中两个矩形条，右键→assign boundary→Perfect E。
2）、设置端口激励半波偶极子天线由中心位置馈电，在偶极子天线中心位置创建一个平行于XY平面的矩形面作为激励端口平面，并设置端口平面的激励方式为集总端口激励。
实验一半波振子天线仿真设计之欧阳文创编
实验一半波振子天线仿真设计一、二、实验目的：1、熟悉HFSS软件设计天线的基本方法；2、利用HFSS软件仿真设计以了解半波振子天线的结构和工作原理；3、通过仿真设计掌握天线的基本参数：频率、方向图、增益等。
三、预习要求1、熟悉天线的理论知识。
2、熟悉天线设计的理论知识。
四、实验原理与参考电路3.1天线介绍天线的定义：用来辐射和接收无线电波的装置。
天线的作用：将电磁波能量转换为导波能量，或将导波能量转换为电磁波能量。
3.1.1天线的基本功能天线应尽可能多的将导波能量转变为电磁波能量，要求天线是一个良好的开放系统，其次要与发射机(或接收机)良好匹配;（1）、天线应使电磁波能量尽量集中于需要的方向，（2）、对来波有最大的接收;（3）、天线应有适当的极化，以便于发射或接收规定极化的电磁波;（4）、天线应有只够的工作带宽;3.1.2天线的分类（1）、按用途分：通信天线、广播电视天线、雷达天线等;（2）、按工作波长分：长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线等;（3）、按辐射元分：线天线和面天线;3.1.3天线的技术指标（1）天线方向图及其有关参数场强(归一化模值)随方向变化的曲线图。
如图1线辐射的电场强度为E(r,θ,φ)，把电场强度（绝对值）写成式中I为归算电流，对于驻波天线，通常取波腹电流I m 作为归算电流；f(θ,φ)为场强方向函数。
因此，方向函数可定义为(,,)(,)260/E r f I rθϕθϕ=式 为了便于比较不同天线的方向性，常采用归一化方向函数，用F (θ,φ)表示，即 式中，f max (θ,φ)为方向函数的最大值；E max 为最大辐射方向上的电场强度;E (θ,φ)为同一距离(θ,φ)方向上的电场强度。
通常采用两个互相垂直的平面方向图来表示。
（A ） E 平面所谓E 平面就是电场强度矢量所在并包含最大辐射方向的平面；（B ） H 平面所谓H 平面就是磁场强度矢量所在并包含最大辐射方向的平面。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
▪ 运行求解分析。
▪ 查看求解结果。
▪ Optimertrics优化设计。
3.4天线的HFSS仿真设计
1.新建设计工程
（1）运行HFSS并新建工程
启动HFSS软件，新建一个工程文件，把工程文件 另存为dipole.hfss。
▪ 对于半波偶极子天线而言，输入阻抗近似看为辐射电阻 73.2欧姆。
▪ 可见，半波偶极子天线的输入阻抗是纯电阻，易于和馈 线匹配，这也是它被较多采用的原因之一。
3.2 半波偶极子天线设计 变量定义
▪ 这里要求设计一个中心频 率为3GHz的半波偶极子 天线，天线沿z轴放置， 中心位于坐标原点，天线 材质使用理想导体，总长 度为0.48λ，半径为 λ/200.天线的馈电采用 集总端口激励方式，端口 距离为0.24mm，辐射边 界和天线的距离为λ/4。
▪ 设置边界条件：在HFSS 中，与背景接触的表面都被 默认设置为理想导体边界（Perfect E）；为了模拟 无限大的自由空间，必须把与背景相接触的表面设 置为辐射边界条件或者理想匹配层（PML），这样 才能计算出远区辐射场。
▪ 设置激励方式。天线必须通过传输线或波导传输 信号，天线与传输线或者波导连接处即为馈电面 或激励端口。有两种激励方式：波端口激励 （wave port）和集总端口激励（Lumped port）。通常 在与背景相接触的馈电面的激励方式使用波端口 激励，在模型内部的馈电面的激励方式使用集总 端口激励。
2.添加和定义设计变量 在HFSS中定义和添加如图1所示的变量。 在HFSS主菜单栏中选择HFSS----Design
Properties命令，打开设计属性对话框，单击 ADD按钮，打开add property对话框，在add property对话框中的name输入lambda，初始值 100mm，然后单击ok。 依次定义变量length，初始值0.48*lambda；定义 变量gap，初始值0.24mm；定义变量 dip_length，初始值length/2-gap/2；定义变量 dip_radius，初始值lambda/200；定义变量 rad_radius，初始值dip_radius+lambda/4；定 义变量rad_height，初始值 dip_length+gap/2+lambda/10。 最后点确定按钮。
极子天线的远区辐射电
场为：
E
j 60 I m r
e jkr
f , eˆ
式中，
cos cos
f , f 2
sin
称为半波偶极子天线的
方向性函数。
3.方向性系数 ▪ 根据公式可计算出半波偶极子天线的方向性系数为：
1
D
1
4
2
0
co2scos
1.64
0
2
si2n
sindd
cos 2 cos
2
sin 2
r 2 sin dd
36
.6
I
2 m
这里使用 R 来表示辐射电.6
I
2 m
1 2
I
2 m
Rr
所以： Rr 73 .2
5.输入阻抗
▪ 根据基本的传输线理论，输入阻抗一般同时包含实部和 虚部两部分，即为：
Zin=Rin+jXin 实部电阻包含辐射电阻和导体损耗所产生的导体电阻， 对于良导体而言，导体电阻可以忽略，此时实部仅包含 辐射电阻Rin=Rr。 虚部电抗为零。
工作波长
天线总长 度 端口距离
单个极子 长度 天线半径
辐射边界 圆柱体半 径 辐射边界 圆柱体高 度
变量名
lambda
变量单位 （mm）
100
length gap
0.48*lamb da
0.24
dip_length Length/2gap/2
dip_radius Lambda/2 00
rad_radius Dip_radius +lambda/4
HFSS半波偶极子天线设计演示文稿
半波偶极子天线
1.电流分布
▪ 对于从中心馈电的偶极子，其两端开路，故电流为零。 工程上通常将其电流分布近似为正弦分布。
▪ 假设天线沿z轴放置，其中心坐标位于坐标原点，如图 所示，则长度为l的偶极子天线的电流分布为：
I(z)=Imsink(l-|z|) Im是波腹电流，k波数。 对半波偶极子而言l=λ/4. 则半波偶极子的电流分布
（2）设置求解类型
在主菜单栏中选择HFSS----Solution Type，选中 Driven Model单选按钮，然后单击ok按钮，完 成设置。
（3）设置模型长度单位
在主菜单栏中选择Modeler----units，选择mm。
2.添加和定义设计变量 在HFSS中定义和添加如图1所示的变量。 在HFSS主菜单栏中选择HFSS----Design
可以写成：
I(z)=Imsin（π/2-kz）=Imcos（kz）
2.辐射场和方向图
▪ 已知半波偶极子天线上的电流分布，可以利用叠 加原理来计算半波偶极子天线的辐射场。上次课
已经求解得：
E
j 60 I m r
cos cos
2
e jkr
sin
j 60 I m r
f ,
加上方向特性，半波偶
Properties命令，打开设计属性对话框，单击 ADD按钮，打开add property对话框，在add property对话框中的name输入lambda，初始值 100mm，然后单击ok。 依次定义变量length，初始值0.48*lambda；定义 变量gap，初始值0.24mm；定义变量 dip_length，初始值length/2-gap/2；定义变量 dip_radius，初始值lambda/200；定义变量 rad_radius，初始值dip_radius+lambda/4；定 义变量rad_height，初始值 dip_length+gap/2+lambda/10。 最后点确定按钮。
rad_height Dip_length +gap/2+la mbda/10
3.3 HFSS天线设计流程
▪ 设置求解类型：模式驱动（driven model）、 终端驱动（driven Terminal）
▪ 创建天线的结构模型：根据天线的初始尺寸和结构， 在HFSS窗口中创建出天线的HFSS参数化设计模型。
▪ 若以分贝表示为：
D dB 1l0 g 1 .6 4 2 .1d5B
4.辐射电阻
▪ 天线的评价功率密度可以用平均坡印亭矢量来表示：
Pav
1 2
EH
15
I
2 m
r 2
cos 2 cos
2
sin 2
半波偶极子天线的辐射 功率为：
Pr
2
Pav dS 0 0
15
I
2 m
r 2