基于HFSS的圆锥喇叭天线设计
合集下载
相关主题
- 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)。
基于HFSS的圆锥喇叭天线设计
学院（系）：电子工程与光电技术学院 姓名、学号：郝晓辉 1104330111 席家祯 1104330126 白剑斌 1104330105 指导老师： 钱嵩松
背景、发展
天线 （换能器）
发射机
馈线 馈线
接收机
为了改善方向性，压窄方向图和获得较高的增益，需要增大波导辐射器的口径 面积，将波导终端做成逐渐张开的形状，就是喇叭天线。
结果优化
仿真结果分析
• 工作频段附近S11小于-25dB，满足要求。 • 最大辐射方向上增益大于20dB。 • 驻波比接近于1:1，说明天线能获得较大的辐射功率。
谢谢
给定增益设计喇叭
• 该表中同时列出了以S作为 参变数的圆锥喇叭渐变振幅 和相位误差损失值。利用此 表容易求得已知喇叭参数的 增益，或已知（给定）增益 设计喇叭天线。
• 增益与口径直径关系式
其中GF为误差损失值
GF ATL PEL
ATL为幅度渐变效率 PEL为相位误差效率
我们能够获得已知增益使斜径最短的最 佳圆锥喇叭。 对于一定的斜径，当我们画出增益随口 径半径变化的曲线时，会发现使增益最 大的口径半径值不是一个固定值，而是 一个较宽的范围。 用增益为纵坐标，给出一组这样的曲线， 由图可以看出，过增益最大值可以搭出 一条对应于S=0.39的线。 这就是GF=2.85dB(ATL+PEL)的最佳喇叭。
圆锥喇叭天线的仿真
仿真步骤：
1．建立新的工程 2．设置求解类型 3．设置模型单位 4．设置模型的默认材料 5．创建喇叭模型 6．创建辐射边界 7．创建波端口 8．辐射场角度设置 9．求解设置 10．保存工程 11．查看求解收敛结果 12．后处理操作
仿真结果
远场增益
驻波比
工作频率附近S参数
远区辐射场3D极坐标图
天线电参数
• • • • • 辐射方向图 方向系数 天线效率 增益 阻抗
微波网络S参数
喇叭天线参数
馈电波导可以是矩形或圆形的。图 中w是矩形口径的宽度，a是圆形 口径的半径．R称为斜径，从口径 中心到波导与喇叭接口处的距离是 轴长 L。
无量纲常数SБайду номын сангаас
R R2 a2
a2 S 2R
喇叭天线参数及要求
• 尺寸参数：矩形波导尺寸 a×b=7.112mm×3.556mm ，波 导端口至圆锥顶部长5mm ，天线 中心频率f0=35GHz ，圆锥喇叭口 径与高度自行设计。
• 要求：工作频率附近最大辐射方向 上增益在20dB以上；S11小于20dB。
由关系式 代入数据（令增益G=22dB;GF=2.85dB，S=0.39）， 求得，喇叭开口直径d=47.68637mm 圆锥高度 h=81.62395mm， 由此进入HFSS 15.0 进行仿真进一步分析其性能。
学院（系）：电子工程与光电技术学院 姓名、学号：郝晓辉 1104330111 席家祯 1104330126 白剑斌 1104330105 指导老师： 钱嵩松
背景、发展
天线 （换能器）
发射机
馈线 馈线
接收机
为了改善方向性，压窄方向图和获得较高的增益，需要增大波导辐射器的口径 面积，将波导终端做成逐渐张开的形状，就是喇叭天线。
结果优化
仿真结果分析
• 工作频段附近S11小于-25dB，满足要求。 • 最大辐射方向上增益大于20dB。 • 驻波比接近于1:1，说明天线能获得较大的辐射功率。
谢谢
给定增益设计喇叭
• 该表中同时列出了以S作为 参变数的圆锥喇叭渐变振幅 和相位误差损失值。利用此 表容易求得已知喇叭参数的 增益，或已知（给定）增益 设计喇叭天线。
• 增益与口径直径关系式
其中GF为误差损失值
GF ATL PEL
ATL为幅度渐变效率 PEL为相位误差效率
我们能够获得已知增益使斜径最短的最 佳圆锥喇叭。 对于一定的斜径，当我们画出增益随口 径半径变化的曲线时，会发现使增益最 大的口径半径值不是一个固定值，而是 一个较宽的范围。 用增益为纵坐标，给出一组这样的曲线， 由图可以看出，过增益最大值可以搭出 一条对应于S=0.39的线。 这就是GF=2.85dB(ATL+PEL)的最佳喇叭。
圆锥喇叭天线的仿真
仿真步骤：
1．建立新的工程 2．设置求解类型 3．设置模型单位 4．设置模型的默认材料 5．创建喇叭模型 6．创建辐射边界 7．创建波端口 8．辐射场角度设置 9．求解设置 10．保存工程 11．查看求解收敛结果 12．后处理操作
仿真结果
远场增益
驻波比
工作频率附近S参数
远区辐射场3D极坐标图
天线电参数
• • • • • 辐射方向图 方向系数 天线效率 增益 阻抗
微波网络S参数
喇叭天线参数
馈电波导可以是矩形或圆形的。图 中w是矩形口径的宽度，a是圆形 口径的半径．R称为斜径，从口径 中心到波导与喇叭接口处的距离是 轴长 L。
无量纲常数SБайду номын сангаас
R R2 a2
a2 S 2R
喇叭天线参数及要求
• 尺寸参数：矩形波导尺寸 a×b=7.112mm×3.556mm ，波 导端口至圆锥顶部长5mm ，天线 中心频率f0=35GHz ，圆锥喇叭口 径与高度自行设计。
• 要求：工作频率附近最大辐射方向 上增益在20dB以上；S11小于20dB。
由关系式 代入数据（令增益G=22dB;GF=2.85dB，S=0.39）， 求得，喇叭开口直径d=47.68637mm 圆锥高度 h=81.62395mm， 由此进入HFSS 15.0 进行仿真进一步分析其性能。