hfss设计天线范例
HFSS仿真分析手机PIFA天线
第1节未开槽的手机平面倒F天线（PIFA）图1 手机PIFA天线的三维图1.1 建立模型天线的HFSS模型如表1及表2表1 手机PIFA天线三维体模型表2 手机PIFA天线的二维面模型在HFSS中建立新的工程，在HFSS>Solution Type中选择Driven Modal。
在Modeler>Units中选择mm。
（1）创建手机电路板gnd，设置为perfect E。
（a）由工具栏选择yz平面，点击Draw Rectangle ，输入顶点位置坐标，按回车键之后，输入矩形的尺寸。
选择，点击画图的窗口，将窗口中的矩形调整到合适大小。
双击中的rectangle1，将name栏的rectangle1改为名字gnd （b）为GroundPlane设置理想导体边界。
点击HFSS>Boundaries>Assign>Perf E在理想边界设置中，将理想边界命名为PerfE_gnd（2）创建天线底座，材料的相对介电常数为3.3。
（a）点击Box，起始点位置坐标(0mm,0mm,0mm.)，长方体X,Y,Z三个方向的尺寸：dx=8mm，dy=30mm，dz=-28mm，在属性中将长方体改名chassis（如图2）。
图2 chasiss与gnd（b）将材料的相对介电常数设置为3.3。
双击chassis，进入Attribute界面，点击Material右侧的栏目选择Edit（如图3（a）），进入Self Definition界面（如图3（b）），点击Add Material进入View/Edit Material界面。
Material name设为plastic，点击确定，回到Self Definition界面，选择plastic，点击确定，回到Attribute界面，此时Material右侧栏目变为“plastic”，点击确定。
（a）(b)(c)图3 设置材料界面（3）创建Patch，设置为perfect E。
利用ADS和HFSS仿真微带天线案例
利用ADS和HFSS仿真微带天线案例01矩形微带天线设计原理在工程上，微带天线采用传输模法设计，在PCB板上实现，如图1(a)所示：L是微带天线长边，电场正弦变化；W是其宽边，天线的辐射槽便是宽边的边沿；ΔL是由边沿电容引起的边沿延伸。
图1(b)给出其等效电路图，可看成源阻抗通过长为L+2ΔL的传输线与负载阻抗ZL 相连，其中ZS=ZL是辐射槽的阻抗；Zin是从输入端口位置的辐射槽向里看的输入阻抗，即不包含第一个辐射槽阻抗在内的输入阻抗。
由具有任意负载阻抗的一段传输线的输入阻抗公式可得（微波工程51页）：其中，Z0为宽度W的微带线的特性阻抗，β为传播常数。
谐振时，把(2)带入(1)式得到：Zs=Zin=ZL。
这也表明半波长线不改变负载阻抗。
ΔL、εe由以下两个式子确定。
其中，W为微带天线的宽边；h为介质板的厚度；εr为相对介电常数。
W值不是很关键，通常按照下面的式子确定：02矩形微带天线ADS仿真设计。
要求：PCB基片εr=3.5，厚度h=1mm，导体厚度T=0.035mm，工作频率3GHz，输入阻抗50Ω。
2.1 几何参数计算根据式（2）-（5）计算天线几何参数。
2.2 馈线设计、ADS LineCalc工具使用（1）启动LineCalc,如图2所示。
（2）Substrate Parameters 栏中，设置PCB参数；Component Parameters 栏中，设置频率；Electrical 栏中设置阻抗和电长度。
具体设置如下：相对介电常数Er: 3.5介质厚度H: 1mm导体厚度T：0.035mm工作频率Freq:3GHz特征阻抗Z0=50Ω电长度E_Eff:180°其他为默认值。
（3）设置完成后，将Physical 栏中W和L的单位改成mm，然后点击Synthesize 栏下的“向上箭头”按钮，在Physical 栏中得到馈线的宽度为2.219360mm，长度为30.162200mm。
利用HFSS设计平面等角螺旋天线
利用HFSS设计平面等角螺旋天线HFSS（高频结构模拟器）是一种电磁场仿真软件，广泛应用于无线通信、射频电子、天线设计等领域。
在设计平面等角螺旋天线时，可以使用HFSS来进行仿真、优化和分析。
下面将介绍利用HFSS设计平面等角螺旋天线的步骤和注意事项。
1.定义天线的几何结构：在HFSS中，首先需要定义天线的几何形状。
对于平面等角螺旋天线，可以使用直线段和弧段来描述螺旋的几何结构。
可以选择合适的参数，如螺旋半径、线宽和线距等，来定义螺旋天线的几何形状。
2. 设置边界条件和材料属性：在进行仿真之前，需要设置适当的边界条件和材料属性。
对于平面等角螺旋天线，一般使用PEC（Perfect Electric Conductor）作为边界条件，以确保电磁波在螺旋天线表面的反射和吸收很小。
此外，还需要为天线材料设置合适的电磁参数，如相对介电常数和损耗正切等。
3.设定频率范围和场激励：在HFSS中，可以设置所需的频率范围和场激励方式。
一般来说，平面等角螺旋天线用于宽频工作，因此可以选择一个合理的工作频率范围。
对于激励方式，可以选择点源激励，即在螺旋天线的发射端施加一个适当的电流源。
4. 进行电磁波分析：在设置好几何结构、边界条件、材料属性、频率范围和场激励之后，可以进行电磁波分析。
HFSS使用有限元方法来求解Maxwell方程组，得到电磁场分布、辐射特性等结果。
5.优化和调整参数：根据仿真结果，可以对平面等角螺旋天线的几何参数进行优化和调整。
例如，可以改变螺旋半径、线宽和线距，以优化天线的电磁性能，如增益、辐射方向性等。
6.分析和评估性能：经过优化和调整之后，可以再次进行电磁波分析，得到优化后的天线性能。
可以对比不同参数设置下的性能，如频率响应、辐射图案等，进行评估和选择最佳设计。
在设计平面等角螺旋天线时1.准确地定义几何参数：几何参数的准确定义对于仿真结果的准确性至关重要。
要仔细测量几何参数，并正确输入到HFSS中。
HFSS天线设计-有限元方法
建模过程：
（1）设置模型单位：3D Modeler>Units>选择cm>OK
2) 选择模型材料： 在search 材料框中 输入 rogers RT/等选 择5880材 料
3）建立基底：Draw>Box>在底部的坐标输入框中输入坐标,确认后在属性对话 框中输入基底名称SUB1，键入CTRL+D，缩小全部显示基底
1 S11 VSWR 1 S11
VSWR 2, S11 10dB
由于天线与馈线的阻抗不匹配或者天线与发射机的阻抗不匹配，高频能量反 射，并与前行波干扰形成驻波。当完全匹配时，反射系数为0，驻波比为1， 这是理想状态。
b)远区辐射场特性 创建求解报告如图示：
如图设置输出参数
有关增益单位的定义：
四、HFSS的使用与实例
1、HFSS的安装：
依次安装: HFSS SCAP LIB 然后安装补丁：
见后图
并复制 license.lic to \Admin\
2、HFSS的应用：
以实例说明：
实例1：探针馈电的贴片天线
基底：10 by 9 cm 厚度：0.32 cm 相对介电常数：2.2
贴片：4 by 3 cm
12）创建辐射边界条件
首先选择真空材料 Draw>box>输入辐射边界的位置坐标 （-5，-4.5,0） 长宽高（10, 9, 3.32）确认 命名为air， Ctrl+D 缩小观察尺寸
下边设置辐射边界条件：
Edit>select>faces> 选择air的5个面，除了底面。 HFSS>boundaries>radiation 命名为rad1, 确认即可
基于HFSS的天线设计流程..
天线设计流程：1.确定设计目标2.查阅资料，确定形状，给出结构图（变量形式）3.仿真建模、求解4.优化设计，确定变量值5.版图，加工，测试设计目标：设计并实现一款超宽带天线，天线馈电方式采用50Ohm微带线进行馈电，天线在3.1-10.6GHz频段范围内满足S11<-10dB，天线辐射方向图为全向。
天线介质基板采用选用介质板FR-4，其相对介电常数为4.4，厚度为h=0.8mm。
基于HFSS13.0的超宽带天线设计实例：的超宽带天线设计实例：一、一、 建立工程建立工程菜单Project->Insert HFSS Design 二、二、 设置求解模式设置求解模式菜单HFSS->Solution Type->天线为Driven Modal 三、三、 天线模型建立天线模型建立 1、 设置模型尺寸长度单位设置模型尺寸长度单位菜单Modeler->Units->mm->OK 单位一般设置为毫米mm。
2、天线模型结构天线模型结构本例天线采用的模型如图1所示，其详细结构尺寸见表1. 超宽带平面天线结构图图1 超宽带平面天线结构图初步设计的超宽带平面天线尺寸表1 初步设计的超宽带平面天线尺寸w=16mm l=32mm h=0.8mm wd=1.5mm l1=12mm h1=11mm w1=3mm h2=20mm h3=4mm 微带线阻抗验证：1)、采用Agilent AppCAD计算计算2、采用LineCalc计算工具（ADS中的工具）中的工具）、输入设计参量菜单Project->Project Variables或者HFSS->Design Properties 点击Add，输入w=16mm变量，详见下图变量，详见下图中全部变量，最终如下图4、建立模型、建立模型（1）创建介质板FR4 （a）在菜单栏中点击Draw>Box，在模型窗口任意创建Box1 （b）双击模型窗口左侧的Box1，改名为Substrate，在点击Material后面的按钮，选择Edit，搜索FR4，选择FR4_epoxy点击确定。
(完整版)HFSS天线设计实例
HFSS 天线设计实例这是一种采用同轴线馈电的圆极化微带天线切角实现圆极化设计目标!（具体参数可能不精确，望大家谅解）主要讲解HFSS操作步骤!GPS微带天线:介质板:厚度:2mm,介电常数：2。
2，大小:100mm*100mm工作频率：1.59GHz，圆极化（左旋还是右旋这里不讲了哈),天线辐射在上半平面覆盖！50欧同轴线馈电，1、计算参数首先根据经验公式计算出天线的基本参数，便于下一步建立模型。
贴片单元长度、宽度(正方形贴片长宽相等)、馈电点位置，分离单元长度.下表是经HFSS分析后选择的一组参数：2、建立模型首先画出基板50mm*50mm*2mm 的基板起名为substrate介电常数设置为如图2。
2的,可以调整color颜色和transparent透明度便于观察按Ctrl+D可以快速的使模型全可见！按住Ctrl+Alt键,拖动鼠标可以使3D模型自由旋转同理，我们画贴片：1、在基板上画出边长65mm(假设用公式算出的是这么多）的正方形2、起名为patch，颜色选绿色,透明度设为0。
5画切角是比较麻烦的1、用画线条工具,画三线段,坐标分别是0。
5.0, 5。
0。
0, 0.0。
02、移动三角形，选中polyline1，选菜旦里edit\Arrange\move，先确定坐标原点或任一点为基准点，将三角形移动到左上角和贴片边沿齐平.3、复制三角形，选中polyline1，选菜单里edit\arrange\duplicate\around axis，相对坐标轴复制，角度换成180，然后在右下角就出现了相对称的另一个三角形.4、从patch上切掉对角上的分离单元polyline1和polyline1_1：选中patch、polyline1和polyline1_1，选菜单里3D modeler\Boolean\Subtract把polyline1和polyline1_1从patch上切掉最后剩下先在介质板底面画一个100mm＊100mm的正方形作为导电地板。
Example1.1_HFSS_同轴探针馈电微带贴片天线（1-3.5GHz）
Example1.1_HFSS_同轴探针馈电微带贴⽚天线（1-3.5GHz）第五章天线实例第三节同轴探针微带贴⽚天线这个例⼦教你如何在HFSS设计环境下创建、仿真、分析⼀个同轴探针微带贴⽚天线。
F 5.3.1F 5.3.2微波仿真论坛组织翻译第133 页第五章天线实例⼀.开始⼀)启动Ansoft HFSS1、点击微软的开始按钮，选择程序，然后选择Ansoft，HFSS10程序组，点击HFSS10，进⼊Ansoft HFSS。
⼆)设置⼯具选项1、设置⼯具选项注意：为了与这个例⼦的后续步骤⼀致，要对⼯具选项进⾏如下设置：1、选择菜单：Tools > Options > HFSS Options2、HFSS选项窗⼝a、点击常规（General）标签创建边界时使⽤数据输⼊条：选复制⼏何图形的边界：选b、点击确定键。
3、选择菜单Tools 〉 Options 〉3D Modeler Options 。
4、3D模块选项窗⼝a、点击Operation 键曲线⾃动封闭：选b、点击Drawing 键新的原始模型编辑属性C、点击确定。
三)打开新⼯程1、在HFSS窗⼝，点击⼯具条上的，或者选择菜单File > New 。
2、从Project菜单选择Insert HFSS Design 。
F 5.3.3四)设置求解类型微波仿真论坛组织翻译第134 页第五章天线实例1.选择菜单 HFSS 〉 Solution Type 。
2.Sloution Type 窗⼝：1).选择终端驱动（ Driven Terminal ）。
2).点击确定。
F 5.3.4⼆.建⽴3D模型⼀)设置模型单位1.选择菜单3D Modeler 〉 Units 。
2.设置单位：A、选择单位厘⽶（cm）B、点击确定⼆)设置默认材料1.在3D模型材料⼯具栏，选择Select。
F 5.3.52.选择定义窗⼝：A、在通过名称区域输⼊Rogers RT/duroid 5880（tm）。
hfss设计天线范例
第二章创建项目本章中你的目标是：√保存一个新项目。
√把一个新的HFSS设计加到已建的项目√为项目选择一种求解方式√设置设计使用的长度单位时间：完成这章的内容总共大约要5分钟.一。
打开HFSS并保存一个新项目1.双击桌面上的HFSS9图标，这样就可以启动HFSS。
启动后的程序工作环境如图：图2－1 HFSS工作界面1．打开File选项（alt+F）,单击Save as.2．找到合适的目录，键入项目名hfopt_ismantenna。
图2－2 保存HFSS项目二。
加入一个新的HFSS设计1．在Project菜单，点击insert HFSS Design选项。
（或直接点击图标。
）一个新的工程被加入到hfopt_ismantenna项目中，默认名为HFSSModel n。
图2－3 加入新的HFSS设计2．为设计重命名.在项目树中选中HFSSModel1,单击鼠标右键,再点击Rename项,将设计重命名为hfopt_ismantenna。
图2－4 更改设计名三.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.图2－5 选择求解类型图2－6 选择源激励方式四.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mm项。
图2－5 选择长度单位图2－6 选择mm作为长度单位第三章构造模型本章中你的目标是：√建立物理模型。
√设置变量。
√设置模型材料参数√设置边界条件和激励源√设置求解条件时间：完成这章的内容总共大约要35分钟。
一。
建立物理模型1．画长方体。
在Draw菜单中,点击Box选项（或直接点击图标)；图3－1 通过菜单加入一个Box2．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为（x=—22.5mm,y=—22.5mm，z=0.0mm）；按下Enter键后输入三边长度：x方向45mm， y方向45mm， z方向5mm。
HFSS天线设计-有限元方法(1)
3、dB dB是一个表征相对值的值，当考虑甲的功率相比于乙 功率大或小多少个dB时，按下面计算公式：10lg（甲 功率/乙功率）是说，甲的功率比乙的功率大3 dB。 [例7] 7/8 英寸GSM900馈线的100米传输损耗约为 3.9dB。 [例8] 如果甲的功率为46dBm，乙的功率为40dBm， 则可以说，甲比乙大6 dB。
设置端口名p1,点击下一步
终端数目：1 从终端线中选择new line 出现下列对话框，并在底部的 坐标输入框中输入矢量线的位 置坐标始点（-0.34,0，-0.5） 长度为（-0.09,0,0）确认，下 一步到完成即可。
说明两点：
（1）两种波端口加法： Wave port：假定你定义的波端口连接到一个半无限长的波导，该波导具有与 端口相同的截面和材料，每个端口都是独立的激励并且在端口中每一个入射模 式的平均功率为1瓦。 Lumped port：这种激励避免建立一个同轴或者波导激励，从而在一定程度上 减轻了模型量，也减少了计算时间。Lumpport也可以用一个面来代表，要注意 的是对该port的校准线和阻抗线的设置一定要准确，端口在空间上一定要与其 他金属（或者电面）相连，否则结果记忆出错。 （2）本例中波端口新线的定义位置示意
（-5，-4.5, 0）回车 （10, 9， 0.32）回车
键入Sub1
键入Ctrl+D
4）建立infinite ground：Draw>Rectangle>在底部的坐标输入框中输 入坐标,确认后在属性对话框中输入地的名称inf_gnd，Ok, 然后键入 CTRL+D，缩小全部显示基底
（-5，-4.5, 0）回车
（-7，-4.5, 0）回车 （12, 9， 0.32）回车
键入Sub1
HFSS_半波偶极子天线设计
cos cos 2 2 15I 2 r 2 sin dd 36.6 I 2 m Pr Pav dS m 2 2 0 0 r sin 这里使用R r 来表示辐射电阻，有：
2
1 2 Pr 36.6 I I m Rr 2 所以：Rr 73.2
2 m
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。 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）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 置辐射边界条件或PML边界条件。 当前设计中我们使用辐射边界条件，辐射边界和 天线之间的距离为1/4个工作波长。 这里，我们要先创建一个沿着z轴放置的圆柱体 模型，其材质为空气（air），底面圆心坐标为 （0，0，-rad_height），半径为rad_radius， 高度为2*rad_height，然后把该圆柱体的表面 设置为辐射边界条件。
接下来生成偶极子天线的另一个臂。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
选中创建的圆柱体模型Dipole，然后从主菜单栏中选 择edit----duplicate----around axis，执行沿坐标轴 的复制。会打开一个对话框。 在所打开的对话框中 将Axis设置为x轴， 将Angle选项设置 为180deg， 并在total number 数值框中输入2， 单击ok按钮。
HFSS-矩形微带贴片天线的仿真设计报告
基于HFSS矩形微带贴片天线的仿真设计-、新建文件、重命名、保存、环境设置。
(1) 、菜单栏File»save as,输入Antenna,点击保存。
(2).设置激励终端求解方式：菜单栏HFSS>Solution type>Driven Termin ，点击OK。
(3)、设置模型单位：3D Modeler>Units 选择mm，点击OK。
(4)、菜单栏Tools»Options>>Modeler Options,勾选"Edit properties of new pri ”,点击OK。
建立微带天线模型Sf W41Vhi t |Ev«l i Qftttdl ¥D«1CTkptLi9in"ordintl 吉GlebaFoil ti DBL o B o■■O M魯Oto * …ISlEt2S 1M 2& iwttiit32—321--Q 05■-Q CO**修改名称为GND，修改材料属性为pec ,LJCwhna | I修改名称为Sub,修改材料属性为Rogers RT/Duriod 5880，修改颜色为绿色透明度0.4。
⑴点击创建GND起始点：x:0 , y:0 , z:-0.79 dx:28.1,dy:32,dz:-0.05ITIN1fT11 11Or a rht * 般z心lh ■>!看fi...UnTruiiptrtiit.0 21Ut4"«hljr厂厂厂厂厂厂厂厂(2)介质基片：点击，:x:0，y:0，z:0。
dx: 28.1，dy: 32，dz: - 0.794，点击OK(3) 建立天线模型patch , 匚gag]C^crdiMlt .7 03 #812 «5-»TSi m命名为patch ，点击OK£弹・・^扌 ikt-lir iIMSLine,dx:2.46 , dy: 8 , dz: 0.05 ,点击： ,x:7.03,y: 8, z:0,dx: 12.45 , dy: 16 , dz: 0.05(4)建立天线模型微带线点击：,x:10.13,y: 0, ,z: 0V AI IP«ICTiptLMCcMtniCrtktitBtiGUbtlPtiili m10 13 H 0』p> 10 1A d 0t 炸■A tIStnB MA MZSi r«4 «0 ffiM命名为MSLine,材料pec,透明度0.4班“啊叶¥Dwfcripti Mt R4*4-«JyKi lEUn.r V^lerial■p -W**p«*厂 lEkiidltF厂Ori GlobdLr B«4*lr厂r Ccl^T* Edit rTrimjspw*»t0 *r选中 Patch 和 MSLine,点击 Modeler>Boolean>Unite(5)、建立端口。
HFSS仿真实验报告样例
《微波技术与天线》HFSS仿真实验报告实验二印刷偶极子天线设计专业通信工程年级2011 级姓名毛佳雯学号1116428042指导老师评分一、仿真实验内容和目的使用HFSS设计一个中心频率为 2.45GHz的采用微带巴伦馈线的印刷偶极子天线，并通过HFSS软件Opitmetrics模块的参数扫描分析功能对印刷偶极子天线的一些重要结构参数进行参数扫描分析，分析这些参数对天线性能的影响。
二、设计模型简介整个天线分为5个部分，即介质层，偶极子天线臂，微带巴伦线，微带传输线，见图1。
天线各部分结构尺寸的初始值见表1。
图1印刷偶极子天线结构图（顶视图）。
表1印刷偶极子天线关键结构尺寸初始值。
批注[y1]:实际报告撰写中，表格应手动编制，不允许直接截图。
三、建模和仿真步骤1、新建 HFSS 工程，添加新设计，设置求解类型：Driven Modal。
2、创建介质层。
创建长方体，名称设为 Substrate，材质为 FR4_epoxy,颜色为深绿色，透明度为0.6。
3、创建上层金属部分1）创建上层金属片，建立矩形面，名称 Top_Patch,颜色铜黄色。
2）创建偶极子位于介质层上表面的一个臂。
画矩形面，名称 Dip_Patch,颜色铜黄色。
3）创建三角形斜切角，创建一个三角形面，把由矩形面 Top_Patch 和 Dip_Patch 组成的90 折线连接起来。
4）合并生成完整的金属片模型。
4、创建下表面金属片1）创建下表面传输线 Top_patch_1。
2）创建矩形面 Rectangle1。
3）创建三角形 polyline2。
4）镜像复制生成左侧的三角形和矩形面此步完成后得到即得到印刷偶极子天线三维仿真模型如图2所示。
5、设置边界条件1）分配理想导体。
2）设置辐射边界条件，材质设为 air。
6、设置激励方式：在天线的输入端口创建一个矩形面最为馈电面，设置该馈电面的激励方式为集总端口激励，端口阻抗为50欧姆。
7、求解设置：求解频率（Solution Frequency）为 2.45GHz，自适应网格最大迭代次数（Maximum Number of Passes）：20，收敛误差（Maximum Delta S）为 0.02。
2024版HFSS天线仿真实例系列教程1
导出报告
将仿真结果和优化过程导出为报告，供后续分析 和参考。
27
07
总结与展望
2024/1/29
28
教程内容回顾
2024/1/29
HFSS天线仿真基本原理
介绍了高频结构仿真（HFSS）的基本原理及其在天线设计中的应用。
天线设计基础
详细阐述了天线设计的基本概念，如辐射、方向性、增益等，以及常 见的天线类型和性能指标。
03
优化设计
根据分析结果，对天线设计进行优 化，如调整振子长度、改变馈电结
构等，以提高天线性能。
2024/1/29
02
结果分析
对仿真结果进行分析，包括S参数 曲线、辐射方向图、增益等性能指
标的评估。
04
再次仿真验证
对优化后的设计进行再次仿真验证， 确保性能达到预期要求。
19
05 微带天线仿真实例
2024/1/29
• 天线参数：描述天线性能的主要参数有方向图、增益、输入阻抗、驻波比、极化等。这些参数可以通过仿真或 测量得到，用于评估天线的性能优劣。
• 仿真模型：在天线仿真中，需要建立天线的三维模型并设置相应的边界条件和激励源。模型的准确性直接影响 到仿真结果的可靠性。因此，在建立模型时需要充分考虑天线的实际结构和工作环境。
求解参数设置
包括频率范围、收敛精度、最大迭代次数 等参数的设置。
B
C
自适应网格划分
根据模型复杂度和求解精度要求，自动调整 网格大小和密度。
并行计算支持
利用多核处理器或集群计算资源，加速求解 过程。
D
2024/1/29
11
03 天线设计原理及性能指标
2024/1/29
12
Example1.3_HFSS_共面波导(CPW)馈电蝶形天线
第六节 共面波导(CPW)馈电蝶形天线·这个例子教你如何在HFSS设计环境下创建、仿真、分析一个共面波导（CPW）馈电蝶形天线。
·采用集总端口（Lumped Port）激励源为共面波导（CPW）馈电F.5.6. 1参考资料Guiping Zheng, A. Z. Elsherbeni, and C. E. Smith, “A coplanar waveguide bowtie aperture antenna,”Antennas and Propagation Society International Symposium, 2002. IEEE, Volume 1, 16-21 June 2002, Page 564-567.设计回顾一） C PW槽以及天线形状将会在一个金属平面上。
试想一下端口是怎样的？二） 将在8—12GHz的频段上对该天线进行分析。
试想空气体积应该设为多大？微波仿真论坛组织翻译 第179 页一.开始一）启动Ansoft HFSS1．点击微软的开始按钮，选择程序，然后选择Ansoft，HFSS10程序组，点击HFSS10，进入Ansoft HFSS。
二）设置工具选项注意：为了按照本例中概述的步骤，应核实以下工具选项已设置：1．选择菜单中的工具（Tools）>选项（Options）>HFSS选项（HFSS Options）2．HFSS选项窗口：1）点击常规（General）标签a．建立新边界时，使用数据登记项的向导（Use Wizards for data entry when creating new boundaries）：勾上。
b．用几何形状复制边界（Duplicate boundaries with geometry）：勾上。
2）点击OK按钮。
3．选择菜单中的工具（Tools）>选项（Options）>3D模型选项（3D Modeler Options）4．3D模型选项（3D Modeler Options）窗口：1）点击操作（Operation）标签自动覆盖闭合的多段线（Automatically cover closed polylines）：勾上。
HFSS仿真实验报告样例
〈〈微波技术与天线》HFSS仿真实验报告实验二印刷偶极子天线设计一、仿真实验内容和目的使用HFSS设计一个中心频率为2.45GHz的采用微带巴伦馈线的印刷偶极子天线, 并通过HFSS 软件Opitmetrics模块的参数扫描分析功能对印刷偶极子天线的一些3!要结构参数进行参数扫描分析，分析这些参数对天线性能的影响。
二、设计模型简介整个天线分为5个部分，即介质层，偶极于天线臂，微带巴伦线，微带传输线，见三、建模和仿真步骤1、新建HFSSC程，添加新设计，设置求解类型：Driven Modal。
2、创建介质层。
创建长方体，名称设为Substrate,材质为FR4_epoxy颜色为深绿色，透明度为0.6。
3、创建上层金属部分1）创建上层金属片，建立矩形面，名称Top_Patch颜色铜黄色。
2）创建偶极子位于介质层上表面的一个臂。
画矩形面，名称Dip_Patch,颜色铜黄色。
3）创建三角形斜切角，创建一个三角形面，把由矩形面Top_Patch和Dip_Patch组成的90折线连接起来。
4）合并生成完整的金属片模型。
4、创建下表面金属片■I批注[y1]:实际报告撰写中，表格应手动编制，不允许直接截图。
1）创建下表面传输线Top_patch_1。
2）创建矩形面Rectangle1。
3）创建三角形polyline2。
4）镜像复制生成左侧的三角形和矩形面此步完成后得到即得到印刷偶极子天线三维仿真模型如图2所示。
5、设置边界条件1）分配理想导体。
2）设置辐射边界条件，材质设为air。
6、设置激励方式：在天线的输入端口创建一个矩形面最为馈电面，设置该馈电面的激励方式为集总端口激励，端口阻抗为50欧姆。
7、求解设置：求解频率（Solution Frequency）为2.45GHz自适应网格最大迭代次数（Maximum Number of Passes） : 20,收敛误差（Maximum Delta S）为0.02。
基于HFSS的偶极子天线设计及仿真
实验三：基于HFSS的偶极子天线设计与仿真
学号：8 ：陈文观
一、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、掌握偶极子天线构造，建模方法；
4、根据仿真结果，进展相关分析研究。
二、实验内容
设计一个中心频率为3GH的半波偶极子天线，其HFSS设计模型如下图。
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0.48λ，半径为λ/200.天线馈电采用集总端口鼓励方式，端口距离为0.24mm，辐射边界和天线的距离为λ/4.
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lambda 100
天线总长度length 0.48Xlambda
端口距离gap 0.24
单个极子长度dip_length length/2-gap/2
天线半径dip_radius lambda/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/2 rad_height dip_length+gap/2+lambda/10
三、实验步骤
新建工程
设计建模，按上表数据进展建模求解设置
设计检查和运行仿真计算
看运行结果进展截图
四、结果分析
截图仿真结果，并简单分析结果
五、实验收获与体会
按实验指导进展操作，正常情况下都可以得到预期的实验效果。
基于HFSS的不同形状微带贴片天线的仿真设计
基于HFSS的不同形状微带贴片天线的仿真设计一、本文概述随着无线通信技术的快速发展，天线作为无线通信系统的关键组成部分，其性能对整个系统的性能具有决定性的影响。
微带贴片天线作为一种常见的天线类型，因其体积小、重量轻、易于集成和制造成本低等优点，在无线通信、雷达、卫星通信等领域得到了广泛应用。
微带贴片天线的性能受到其形状、尺寸、介质基板等因素的影响，如何设计出具有优良性能的微带贴片天线成为了研究的热点。
本文旨在利用高频结构仿真器（HFSS）这一强大的电磁仿真工具，对不同形状微带贴片天线的性能进行仿真研究。
我们将对微带贴片天线的基本理论进行简要介绍，包括其工作原理、主要参数和性能评价指标等。
我们将设计并仿真几种不同形状（如圆形、方形、矩形、椭圆形等）的微带贴片天线，分析它们的性能特点，包括回波损耗、带宽、增益、方向性等。
我们将根据仿真结果，对不同形状微带贴片天线的性能进行比较和评价，以期为实际的天线设计提供有益的参考和指导。
通过本文的研究，我们期望能够为微带贴片天线的设计提供新的思路和方法，推动其在无线通信领域的应用和发展。
我们也期望通过本文的研究，能够加深对微带贴片天线性能影响因素的理解，为其他类型天线的设计提供借鉴和启示。
二、软件介绍及其在天线设计中的应用HFSS（High Frequency Structure Simulator）是由美国Ansoft 公司开发的一款三维电磁仿真软件，专门用于模拟分析高频结构中的电磁场问题。
该软件采用有限元法（FEM）进行求解，能够准确模拟包括微带天线在内的各种高频无源器件的三维电磁特性。
HFSS以其强大的仿真能力和广泛的适用性，在天线设计、微波电路、高速互连、电磁兼容等领域得到了广泛应用。
天线性能分析：通过HFSS，设计师可以分析天线的辐射性能，包括方向图、增益、效率等关键指标。
这对于优化天线设计，提高其性能至关重要。
天线结构优化：HFSS允许用户自由定义天线的几何形状和材料属性，通过参数化扫描和优化算法，找到最优的天线结构，从而提高其性能。
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第二章创建项目本章中你的目标是：√保存一个新项目。
√把一个新的HFSS设计加到已建的项目√为项目选择一种求解方式√设置设计使用的长度单位时间：完成这章的容总共大约要5分钟。
一.打开HFSS并保存一个新项目1.双击桌面上的HFSS9图标，这样就可以启动HFSS。
启动后的程序工作环境如图：图2－1 HFSS工作界面1．打开File选项(alt+F),单击Save as。
2．找到合适的目录，键入项目名hfopt_ismantenna。
图2－2 保存HFSS项目二.加入一个新的HFSS设计1．在Project菜单，点击insert HFSS Design选项。
( 或直接点击图标。
)一个新的工程被加入到hfopt_ismantenna项目中，默认名为HFSSModel n。
图2－3 加入新的HFSS设计2．为设计重命名。
在项目树中选中HFSSModel1,单击鼠标右键，再点击Rename项，将设计重命名为hfopt_ismantenna。
图2－4 更改设计名三.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。
图2－5 选择求解类型图2－6 选择源激励方式四.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mm项。
图2－5 选择长度单位图2－6 选择mm作为长度单位第三章构造模型本章中你的目标是：√建立物理模型。
√设置变量。
√设置模型材料参数√设置边界条件和激励源√设置求解条件时间：完成这章的容总共大约要35分钟。
一.建立物理模型1．画长方体。
在Draw菜单中，点击Box选项（或直接点击图标）；图3－1 通过菜单加入一个Box2．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为(x=-22.5mm,y=-22.5mm,z=0.0mm); 按下Enter键后输入三边长度：x方向45mm, y方向45mm, z方向5mm。
注意：在设置时不要在绘图区中点击鼠标。
图3－2 输入长方体的几何尺寸3．设置长方体属性如上设置完几何尺寸后，HFSS系统会自动弹出长方体属性对话框。
对话框的Command 页里有我们刚才设置的几何尺寸，并且其数值可以自由更改。
因此在我们也可以先随意用鼠标建立一个长方体模型后，然后在其属性对话框输入其尺寸要求即可。
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Substate，将其透明度设为0.8。
材料在下文统一设置。
设置完毕后，同时按下ctrl和D键(ctrl+D)，将视图调整一下。
图3－3 设置长方体的各项属性图3－4 绘出Substate板后的视窗小技巧：按下alt键后，旋转鼠标，视图随之旋转；按下shift键后，移动鼠标，视图随之平移；4．画长方形。
在Draw菜单中，点击Rectangle选项（或直接点击图标）；图3－5 通过菜单加入一个Rectangle5．输入长方形参数。
按下Tab键切换到参数设置区（在工作区的右下角），设置长方形的基坐标为(x=-45mm,y=-45mm,z=0.0mm); 按下Enter键后输入三边长度：x方向90mm, y方向90mm, z 方向0mm。
注意：在设置时不要在绘图区中点击鼠标。
图3－6 输入长方形的几何尺寸6．设置长方形属性如上设置完几何尺寸后，HFSS系统会自动弹出长方形属性对话框。
对话框的Command 页里有我们刚才设置的几何尺寸，并且其数值可以自由更改。
因此在我们也可以先随意用鼠标建立一个长方形模型后，然后在其属性对话框输入其尺寸要求即可。
单击Attribute页，在Attribute页我们可以为长方形设置名称、材料、颜色、透明度等参数。
这里，我们把这个长方形命名为groundplane，将其透明度设为0.8。
设置完毕后，同时按下ctrl和D键(ctrl+D)，将视图调整一下。
图3－7 设置长方形的各项属性图3－8 绘出groundplane后的视窗7. 重复上述画长方形的步骤绘出长方形patch。
参数如下：名称：patch长方形坐标基点坐标:X= -16mm, Y=-16 mm, Z=5mm;x方向(dx)=32mm,y方向(dy)=32mm,z方向(dz)= 0mm。
透明度：0.8图3－9 绘出patch后的视窗8. 画圆柱体在Draw菜单中，点击Cylinder选项（或直接点击图标）；图3－10 通过菜单加入一个Cylinder9．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= 0mm, Y= 8mm, Z=0 mm;高: 5mm,半径:0.5mm; 圆柱轴向为z轴.所以 dx:0.5mm, dy:0mm,dz:5mm图3－11 输入圆柱体的几何尺寸10.设置圆柱体属性如上设置完几何尺寸后，HFSS系统会自动弹出圆柱体属性对话框。
对话框的Command 页里有我们刚才设置的几何尺寸，并且其数值可以自由更改。
因此在我们也可以先随意用鼠标建立一个圆柱体模型后，然后在其属性对话框输入其尺寸要求即可。
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feed，将其透明度设为0.8。
材料在下文统一设置。
设置完毕后，同时按下ctrl和D键(ctrl+D)，将视图调整一下。
图3－12 设置圆柱体的各项属性图3－13 绘出pad后的视窗11.重复上述画长方体的步骤绘出长方体air。
参数如下：名称: air_box坐标基点: X= -80.0mm, Y= -80.0mm,Z= -35.0mm三边长度: X方向: 160.0mm, Y方向:160.0mm,Z方向: 75.0mm透明度：0.8同时按下ctrl和D键(ctrl+D)，将视图调整一下。
图3－14 绘出air_box后的视窗12．画圆形。
在Draw菜单中，点击Circle选项（或直接点击图标）；图3－15 通过菜单加入一个Circle13．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=0mm,y=-8mm,z=0.0mm); 按下Enter键后输入三边长度：x方向1.5mm, y方向0mm, z方向0mm。
注意：在设置时不要在绘图区中点击鼠标。
图3－16 输入长方形的几何尺寸14．输入圆形属性。
如上设置完几何尺寸后，HFSS系统会自动弹出圆形属性对话框。
对话框的Command页里有我们刚才设置的几何尺寸，并且其数值可以自由更改。
因此在我们也可以先随意用鼠标建立一个圆形模型后，然后在其属性对话框输入其尺寸要求即可。
单击Attribute页，在Attribute页我们可以为圆形设置名称、材料、颜色、透明度等参数。
这里，我们把这个圆形命名为port，将其透明度设为0.8。
设置完毕后，同时按下ctrl和D键(ctrl+D)，将视图调整一下。
图3－17 设置圆形的各项属性图3－18 绘出port后的局部视窗15．从groundplane中割去port。
在操作历史树中利用ctrl键先选中groundplane, 再选中port；在3D Modeler菜单上，点击Boolean选项,再选择Subtract项。
（或直接点击图标）注意：出现在Subtract左侧的物体是操作后保留的物体。
选中Clone tool objects before subtract；我们只想在groudplane中裁去和port 一样大小的洞，仍需要保留port。
图3－20 通过菜单进行subtract操作图3－21 subtract对话框小技巧：点击图标可以选择显示、隐藏物体。
图3－22 挖去与port相同大小的groundplane（隐去port）16．画多边形。
在Draw菜单中，点击spline选项（或直接点击图标）；图3－23 通过菜单加入一个多边形17．输入多边形参数。
按下Tab键切换到参数设置区（在工作区的右下角），输入第一个点的坐标为(x=0mm,y=0mm,z=0mm); 按下Enter键后输入第二个点的坐标为(x=6mm,y=0mm,z=0mm); 再按下Enter键后输入第三个点的坐标为(x=0mm,y=6mm,z=0mm); 按下Enter键后输回第一个点的坐标为(x=0mm,y=0mm,z=0mm)。
注意：在设置时不要在绘图区中点击鼠标。
当所绘曲线闭合后，在绘图区点击鼠标右键，选择Set Edge Type 项，再进入子菜单选择线形为Straight。
再次在绘图区点击鼠标右键，选择Done项结束曲线绘制。
图3－24 输入多边形的几何尺寸参数图3－25 设置多边形的线形后结束曲线绘制18．置多边形属性如上设置完几何尺寸后，HFSS系统会自动弹出多边形属性对话框。
在Attribute页我们可以为多边形设置名称、材料、颜色、透明度等参数。
这里，我们把这个长方形命名为Chamcut1，将其透明度设为0.8。
设置完毕后，同时按下ctrl和D键(ctrl+D)，将视图调整一下。
图3－26 设置多边形的各项属性图3－27 绘出多边形Chamcut1后的视窗19．下面我们把多边形Chamcut1移到边角去。
在操作历史树中选中Chamcut1；在Edit菜单上，点击Arrage选项,再选择Move项。
（或直接点击图标）。
按下Tab键切换到参数设置区（在工作区的右下角），输入位移矢量。
位移矢量起点坐标为(x=0mm,y=0mm,z=0mm); 按下Enter键后输入矢量方向大小dx=-16mm,dy=-16mm,dz=5mm..注意：在设置时不要在绘图区中点击鼠标。
图3－28 通过菜单进行Move操作图3－29 输入多边形移动的位置矢量图3－29 多边形移动后的位置视窗20．复制多边形Chamcut1，并将它移到另一个对角。
在操作历史树中选中Chamcut1；在Edit菜单上，点击Duplicate选项,再选择Around Axis 项。
（或直接点击图标）。
图3－30从操作历史树选中duplicate操作，around Axis方式此时出现轴向选择对话框，我们将轴线设为Z轴，旋转角度180deg；我们只需复制一份，连同原来的共2份，所以total设为2.图3－31轴向选择对话框设置图3－32为复制的物体改名复制的物体被自动命名为Chamcut1_1;我们将其分别命名为Chamcut2。
具体方法为：在操作历史树中选中Chamcut1_1；在Attribute工作区把Name从Chamcut1_1改为Chamcut2。