通信系统天线综合课程设计报告书

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

学院名称：

专业班级：

学生：

学生学号：

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 mm。

（3）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2.5mm。

3）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Analysis。

（2）选择Add Solution Setup。

（3）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-Setup1。

（2）选择Add Sweep。

（3）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 Sphere。

（3）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-Setup1。

2、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的频率围为天线的频带围如该天线的带宽为0.85~0.95GHz

2、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