半波偶极子天线的HFSS
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。
1半波偶极子
附录:3D模型0.00 —■1O.DO—-5O.DO —-SOOO750AY 尸曲 1 nrsauesigni回波损耗（S11）15D —Curvehlal*imc X¥nd300 1.010F『eq[G冏电压驻波比（VSWR ）130 5050 2004015030170020 0G 200180 0-2050■90110120^16%^090 80LooouoCurve info —5(1,1)Setup 1 ; Swe&pName Freq Ang Mag RXml 3 006052 7423_G -------0D1D6 1.0123 +0 0171i]Smith圆图输入阻抗Nam亡Curve Info---- dB(GainTotal) Setupl : LastAdaptive FreqPSHM Phi=T>deg・-180增益方向图Theta90 0000Ang90 0000Mag2.410243Sle+0004562e+00034?6e+0002309C+0003130e+0017022e+0010913e：+0014804C+0018696e+0012587e+001647Se+00103?0e+0Sl4261e+0018152e+0012044e+0015935e+0019E27e+001三维增益方向图半波偶极子天线一、实验目的1.熟练使用HFSS软件。
2.掌握半波偶极子天线的原理。
二、实验原理此次设计为一个中心频率为3GHz的半波偶极子天线，天线沿z轴放置，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.模型图如下：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。
假设将偶极子天线沿z轴放置，其中心位于坐标原点，则长度为I的偶极子天线的电流分布可以表示为：/（左）=/o sini（； - - I W £ W 2I o是波腹电流；k是波数，且k=2 n/入；I是偶极子天线一个臂的长度。
PCB天线设计_基于HFSS15.0
PCB天线设计及HFSS仿真分析一、PCB天线简介：（1）概念：PCB天线顾名思义就是指印制在PCB电路板上的天线，其具有制造简单和成本低等优点，广泛应用于蓝牙(Bluetooth)、WiFi、无线鼠标、Zigbee等近距离无线设备中。
（2）天线的发展历程即其发展的主要原因：1、天线发展史：半波偶极子天线->单极子天线其中，单极子天线包括：倒L天线、蛇形倒L天线、倒F天线和蛇形倒F天线；2、半波偶极子天线：全向天线2.15dB（双向，天线总长为工作波长的1/2，且（在馈点处）上下对称【各为工作波长的1/4】）；3、单极子天线：长度为半波偶极子天线的一半，即天线总长为工作波长的1/4（故辐射空间为半波偶极子天线的一半、输入阻抗减小一半）为减小单极子天线的尺寸（缩小占用PCB板的空间），单极子天线又可设计为：倒L天线（ILA）->蛇形倒L天线（MILA）【其占用空间更小】（他们的长度则不一定就是标准的工作波长的1/4，需结合实际，仿真分析，调试）4、倒F天线：（由于倒L天线的输入阻抗不好调节->引出倒F天线），也属于单极子天线的一种。
（注：天线标准输入阻抗为50欧姆）天线的阻抗分布规律：输入端最小，末端最大故：在天线输入阻抗为50欧姆的地方引出一个馈点，即实现了把天线的输入阻抗控制在标准的50欧姆倒L天线->倒F天线（调节输入阻抗）->蛇形倒F天线（缩小占用PCB的空间）5、天线的工作频率决定性因素是天线长度（决定性因素），天线长度应介于介质波长的1/4和自由空间波长的1/4 之间；6、影响天线质量的主要因素：PCB板材（FR4）、PCB板厚、PCB板参考地面的尺寸、天线走线的宽度、天线位置、外壳故不能直接复制别人的天线，需进行仿真分析和设计具体查看lec02.pdf……二、用HFSS设计实例即具体操作：现以2.4GHZ ISM （工作频段为2.4G HZ ~ 2.4835G HZ）Bluetooth/Wifi PCB天线为例，取其中心频率为2.45G HZ。
HFSS_半波偶极子天线设计
双击操作历史树中的Dipole下的 createcylinder节点，打开新建圆柱体属性 对话框的command选项卡，在该选项卡中 设置圆柱体的底面圆心坐标、半径和长度。 在center Position文本框中输入底面圆心坐 标（0，0，gap /2）,在Radius文本框中 输入半径值dip_radius，在height文本框中 输入长度值dip_length，如下图所示。然后 单击确定按钮，完成圆柱体Dipole的创建。 到此为止创建好了名称为Dipole的理想导体细 圆柱体模型，按快捷键ctrl+D全屏显示。
辐射边界 圆柱体高 度
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。 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。
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
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。 （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。
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。
HFSS天线仿真实验报告
HFSS天线仿真实验报告半波偶极子天线设计通信0905杨巨U2009138922012-3-7半波偶极子天线仿真实验报告一、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。
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店对称；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。
电流元I(z)dz所产生的辐射场为图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。
对称振子天线的hfss仿真
对称振子天线的hfss仿真对称振子天线的HFSS仿真摘要：对称振子天线不仅是一种结构简单的天线，而且是一经典的，迄今为止使用最广泛的天线。
每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称为半波对称振子，单个半波对称振子可简单地独立使用或用作抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成的天线阵。
其上电流呈驻波分布，如果两线末端张开，辐射将逐渐增强。
本文用hfss仿真了一个简单的对称振子天线，得出了反射系数曲线和远场增益图，熟悉了hfss仿真软件的使用，学习了对称振子天线的原理。
关键词：对称振子，hfss, 反射系数，远场增益Abstract: Dipole antenna is not only an antenna of simple structure, but also is the most widely used antenna till now. The length of every arm is 1/2 wavelength and the whole length equal to a wavelength is defined dipole antenna. Single half-wave dipole antenna can be simply independently used or worked as feed of parabolic antenna, several half-wave dipole antennas can also constitute antenna array. The current on it distribute as a standing wave. If two ends of the lines open,the radiation will gradually increased. This article simulated a simple dipole antenna with hfss,reflection coefficient curve and far field gain graph are given, had a basic knowledge of hfss software, and the theory of dipole antenna is studied.Key words: Dipole, hfss, reflection coefficient, far field gain0.引言两部分长度相等而中心断开并接以馈电的导线，可用作发射和接收天线，这样构成的天线叫做对称天线。
HFSS微波仿真实验,实验报告六合一
肇庆学院 12通信2班杨桐烁 2实验一 T形波导的内场分析和优化设计实验目的1、熟悉并掌握HFSS的工作界面、操作步骤及工作流程。
2、掌握T型波导功分器的设计方法、优化设计方法和工作原理。
实验仪器1、装有windows 系统的PC 一台2、 HFSS13.0 或更高版本软件3、截图软件T形波导的内场分析实验原理本实验所要分析的器件是下图所示的一个带有隔片的T形波导。
其中，波导的端口1是信号输入端口，端口2和端口3是信号输出端口。
正对着端口1一侧的波导壁凹进去一块，相当于在此处放置一个金属隔片。
通过调节隔片的位置可以调节在端口1传输到端口2，从端口1传输到端口3的信号能量大小，以及反射回端口1的信号能量大小。
实验步骤1、新建工程设置：运行HFSS并新建工程、选择求解类型、设置长度单位2、创建T形波导模型：创建长方形模型、设置波端口源励、复制长方体、合并长方体、创建隔片3、分析求解设置：添加求解设置、添加扫频设置、设计检查4、运行仿真分析5、查看仿真分析计算结果内场分析结果1、图形化显示S参数计算结果8.008.258.508.759.009.259.509.7510.00Freq [GHz]0.130.250.380.500.630.75Y1TeeModalXY Plot 1ANSOFTCurve Infomag(S(P ort1,P ort1))Setup1 : Sw eep1mag(S(P ort1,P ort2))Setup1 : Sw eep1mag(S(P ort1,P ort3))Setup1 : Sw eep1图形化显示S参数幅度随频率变化的曲线2、查看表面电场分布表面场分布图3、动态演示场分布图T 形波导的优化设计实验原理利用参数扫描分析功能。
分析在工作频率为10GHz 时，T 形波导3个端口的信号能量大小随着隔片位置变量Offset 的变化关系。
利用HFSS 的优化设计功能，找出隔片的准确位置，使得在10GHz 工作频点，T 形波导商品3的输出功率是端口2输出功率的两倍。
dipole1偶极子
偶极子天线仿真姓名：李彦成 学号：07106029用HFSS 创建模型，设计一个中心频率为30GHz 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PEC ，总长度为0.48λ，半径为λ/200。
天线馈电采用集总端口激励方式，端口距离为0.0625mm ，辐射边界和天线的距离为λ/4。
首先添加和定义设计变量，创建偶极子天线模型。
然后设置端口激励，需要创建一个面。
接下来设置辐射边界条件，采用辐射边界和天线的距离为1/4个工作波长。
设置求解：中心频率在30GHz 左右，所以把求解频率设置为30GHz 。
同时添加25~35GHz 的扫频设置，扫频类型选择快速扫频，分析天线在25~35GHz 频段内的S 参数和电压驻波比。
然后仿真计算并查看分析结果。
S 参数：25.0027.5030.0032.5035.00Freq [GHz]-15.00-12.50-10.00-7.50-5.00-2.50d B (S (1,1))HFSSDesign1XY Plot 1ANSOFTCurve InfodB(S(1,1))Setup1 : Sw eep电压驻波比：25.0027.5030.0032.5035.00Freq [GHz]1.001.502.002.503.003.504.004.505.005.50V S W R (1)HFSSDesign1XY Plot 2ANSOFTCurve InfoVSWR(1)Setup1 : Sw eep三维结果：H 面：-63.20-60.40-57.60-54.80906030-30-60-90-120-150-180150120HFSSDesign1Radiation Pattern 2ANSOFTCurve InfodB(GainTotal)Setup1 : LastAdaptive Freq='30GHz' Theta='0deg'E 面：-54.00-38.00-22.00-6.00906030-30-60-90-120-150-180150120HFSSDesign1Radiation Pattern 3ANSOFTCurve InfodB(GainTotal)Setup1 : LastAdaptive Freq='30GHz' P hi='70deg'dB(GainTotal)Setup1 : LastAdaptive Freq='30GHz' P hi='80deg'dB(GainTotal)Setup1 : LastAdaptive Freq='30GHz' P hi='90deg'方向图：增益图：从以上结果分析得到：G D η=⨯,其中为η天线的辐射效率。
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。
第三章 偶极子和单极子天线设计课件
通信天线设计
1
3 偶极子和单极子天线设计
❖ 概述 ❖ 偶极子天线HFSS设计
2
3.1 概述
3
3.1 概述
4
3.1 概述
5
3.1 概述
6
❖ 主平面方向图：E面—与电场矢量平行的且包含最
3.1 概述
大辐射方向的平面。H面—与磁场矢量平行的且包 含最大辐射方向的平面（垂直于E面）。
7
3.1 概述
17
❖ 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。
设置辐射边界
辐射边界示意图
18
❖ 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。
xy平面
2）绘制矩形
yz平面
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1向9
参数设置区
3）更改名称 把矩形名称更改为“port1”。
求解进度
选择分析求解
选择Convergence，查看是否收敛 26
❖ 六.Step6后处理 1、S参数
27
2、方向图
28
课后练习：
29
课后练习：
30
上机实验一：
备注：上机实验必须完成，并提交实验报告。课后练习尽量完成，提交 HFSS工程文件，作为平时成绩额外加分依据。
31
Thank You !
半波偶极子天线
半波偶极子天线仿真、原理二、步骤：1、新建设计工程（1）新建工程文件（2）设置求解类型【Solution Type】为"Driven Modal”（3）设置模型长度单位【Un its】为"mm ”2、添加和定义设计变量选择【Design Properties】，打开设计属性对话框，打开Add Property对话框，添加变量3、设计建模（1）创建偶极子天线模型选择【Draw】T【Cylinder】，在三维模型窗口中创建一个任意大小的圆柱体，新建的圆柱体会添加到操作历史树的Solids节点下，其默认的名称为Cylinder1设置Cylinder1的属性，名称设置为"Dipole ”，材质设置为"pec ” 双击"CreateCylinder ”节点，打开"Comman d选项卡，设置圆柱体的底面圆心坐标、半径和长度。
通过沿着坐标轴复制操作，生成偶极子天线的另一个臂。
Around Axis 】，设置如图对话框(2) 设置端口激励把当前工作平面设置为 yz 平面：在工具栏上的“XY'下拉列表框中选择“ YZ ”。
在三维模型窗口的 yz 面上创建一个任意大小的矩形面。
把矩形面的名称设置为“ Port ”。
设置矩形面的顶点坐标和大小，如图：设置该矩形面的激励方式为集总端口激励：选中该矩形面，单击右键，选择 【Assign Excitation 】f 【Lumped Port 】【Edit 】T 【Duplicate 】Lcnpcd Port : GeneralLumped Fort : lodes ：Us A DafAulti£ I;—齿 下T 爼)》|全屏显示矩形面 Port ,在矩形面的下边缘处移动鼠标指针， 当指针变成三角形时，单击确定下边缘的中点位置(即积分线的起点) ，沿z 轴向上移动鼠标指 针，当指针变成三角形时，单击确定上边缘的中点位置(即积分线的终点)。
半波偶极子实验报告
邢台学院实验报告课程名称电磁波与天线技术实验项目2 偶极子和单极子天线设计授课教师专业班级实验时间学号学生姓名系部数学与信息技术学院2015～2016学年度第1学期●实验学时：4●实验目的及要求：1、掌握偶极子和单极子天线的几个基本参数；2、使用HFSS设计半波偶极子天线。
3、使用HFSS设计单极子天线。
●实验环境：1、Windows操作系统2、PC连接到Internet实验容及步骤：1、新建设计工程。
2、添加和定义设计变量。
3、设计建模。
4、求解设置。
5、设计检查和运行仿真计算。
6、HFSS天线问题的数据后处理。
●实验结果及体会：1、建立工程菜单Project->Insert HFSS Design2、设置求解模式菜单HFSS->Solution Type->天线为Driven Modal3、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。
4、添加和定义设计变量。
5、设计建模1）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2）通过沿着坐标轴复制，生成偶极子天线的另一个臂。
3)设置端口激励。
4)设置边界条件。
6、求解设置。
7、设计检查和运行仿真计算。
8、HFSS天线问题的数据后处理1）S11扫频分析：2）电压驻波比：3）Smith圆图查看归一化输入阻抗：4）输入阻抗：m1：m2：5）方向图：6）三维方向图：体会：通过仿真软件对半波偶极子设计仿真，得到符合要求的半波偶极子天线。
通过仿真得到了天线的回波损耗，电压驻波比，3D方向增益图等参数。
从结果可以看出，当工作波长为100mm时，半波偶极子的谐振点在3Ghz。
实验四 半波偶极子天线设计
实验四半波偶极子天线设计
（一）实验目的
1.对半波偶极子天线有个大概的了解
2.对HFSS软件的参数设计认识。
（二）实验内容
1.通过学习HFSS软件以及天线PPT的课件知识，对半波偶极子天线有了初步的了解，建立的半波偶极子天线模型如下：
SH的扫频分析图如下：
该天线的回波损耗SH<=-10dB时BW=（3.25-2.775）/3=0.15833
电压驻波比VSWR
Smith圆图
输入阻抗
半波偶极子天线XZ面增益方向图
XY面增益方向图
三维增益方向图
三．实验总结
1.根据天线的课件以及老师学教的知识，我学会了对半波偶极子天线的设计。
2.其实HFSS软件很有用，以后多学习一下。
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。
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07
总结与展望
2024/1/29
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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
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03 天线设计原理及性能指标
2024/1/29
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微波技术与天线仿真实验报告
《微波技术与天线》HFSS仿真实验报告实验二H面T型波导分支器设计一．仿真实验内容和目的使用HFSS设计一个带有隔片的H面T型波导分支器，首先分析隔片位于T型波导正中央，在8~10GHz的工作频段内，波导输入输出端口的S参数随频率变化的关系曲线以及10GHz 时波导表面的电场分布；然后通过参数扫描分析以及优化设计功能分析在10GHz处输入输出端口的S参数随着隔片位置变化而变化的关系曲线；最后利用HFSS优化设计功能找出端口三输出功率是端口二输出功率两倍时隔片所在位置。
二．设计模型简介整个H面T型波导分为两个部分：T型波导模型，隔片。
见图1。
图1三．建模和仿真步骤1.运行HFSS并新建工程，把工程另存为Tee.hfss。
2.选择求解类型：主菜单HFSS→solution type→driven modal，设置求解类型为模式驱动。
3.设置长度单位：主菜单modeler→units→in，设置默认长度单位为英寸。
4.创建长方体模型1）从主菜单选择draw→box，进入创建长方体模型的工作状态，移动鼠标到HFSS工作界面的右下角状态栏，在状态栏输入长方体的起始点坐标为（0，-0.45,0），按下回车键确认之后在状态栏输入长方体的长宽高分别为2,0.9，0.4。
2）再次按下回车键之后，在新建长方体的属性对话框修改物体的位置，尺寸，名称，材料和透明度等属性。
在attribute选项卡中将长方体名称项（name）修改为Tee，材料属性（material）保持为真空（vacuum）不变，透明度（transparent）设置为0.4。
3）设置端口激励4）复制长方体第二个和第三个臂5）合并长方体5.创建隔片1）创建一个长方体并设置位置和尺寸2）执行相减操作上诉步骤完成后即可得到H面T型波导的三维仿真模型图如图2所示图26.分析求解设置1）添加求解设置：在工程管理窗口中展开工程并选中analyse节点，单击右键，在弹出的快捷菜单中选择add solution type并设置相关参数，完成后工程管理窗口的analyse节点下会添加一个名称为setup1的求解设置项2）添加扫频设置：在工程管理窗口中展开analysis节点，右键单击前面添加的setup1求解设置项，在弹出菜单中单击add frequency sweep，并设置sweep name，sweep type，等表13）设计检查7.运行仿真分析：HFSS→analyze all四．仿真结果分析1.图形化显示S参数计算结果图3为S11，S12，S13幅度随着频率变化的曲线。
半波偶极子天线的HFSS
半波偶极子天线的ＨＦＳＳ仿真设计【1 】Xxxxxxxxxxxxxxxxxxx一.试验目标：1.以一个简略的半波偶极子天线设计为例,加深对对称阵子天线的懂得;2.熟习HFSS软件剖析和设计天线的根本办法及具体操纵;3.应用HFSS软件仿真设计以懂得半波振子天线的构造和工作道理;4.经由过程仿真设计控制天线的根本参数：频率.偏向图.增益等.二.试验步调：λ,半径为λ/200.天线馈电采取集总端口鼓励方法,端口距离为0.24mm,辐射鸿沟和天线的距离为λ/4.１.添加和界说设计变量参考指点书,在Add Property对话框中界说和添加如下变量：２、设计建模１）.创建偶极子天线模子起首创建一个沿Z轴偏向放置的细圆柱体模子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,材质为幻想导体,模子定名为Dipole,如下：然后经由过程沿着坐标轴复制操纵生成偶极子天线的另一个臂.此时就创建出了偶极子的模子如下：2）.设置端口鼓励半波偶极子天线由中间地位馈电,在偶极子天线中间地位创建一个平行于YZ面的矩形面作为鼓励端口平面,并设置端口平面的鼓励方法为集总端口鼓励.该矩形面须要把偶极子天线的两个臂衔接起来,是以极点坐标为（0,-dip_radius,-gap/2）,长度和宽度分离为2*dip_radius和gap.如下：Ω Ω.随落后行端口积分线的设置.此处积分线为矩形下边沿中点到矩形上边沿中点.3）.设置辐射鸿沟前提要在仿真软件中盘算剖析天线的辐射场,必须先设置辐射鸿沟前提.本次设计中采取辐射鸿沟和天线的距离为1/4个工作波长.这里,我们先创建一个沿着Z轴放置的圆柱体模子,其材质为空气,底面圆心坐标为（0,0,-rad_height）,半径为rad_radius,高度为2*rad_height.具体参数如下：然后将圆柱体概况设置为辐射鸿沟前提：３.求解设置剖析的半波偶极子天线的中间频率在3GHz阁下,所以把求解频率设置为3GHz.同时添加2.5~3.5GHz的扫频设置,扫频类型选择快速扫频,剖析天线在2.5~3.5GHz频段内的回波损耗和电压驻波比.1）.求解频率和收集剖分设置设置求解频率为3GHz,自顺应网格剖分的最大迭代次数为20,收敛误差为0.02.如下：2）.扫频设置扫频类型选择快速扫频,扫频规模为2.5~3.5GHz,扫频步进为0.001GHz.如下：４.设计检讨和运行仿真盘算经由过程前面的操纵,我已经根本完成了偶极子天线模子的创建求解设置等ＨＦＳＳ设计的前期工作,如今开端运行仿真盘算并检讨剖析成果.检讨设计的完全性和准确性：随后开端剖析.５.ＨＦＳＳ天线问题的数据后处理在完成了模子的创建和检讨后,如今开端对天线的各项机能参数进行仿真剖析,重要有回波损耗.驻波比.Ｓｍｉｔｈ圆图.输入阻抗和偏向图等.１）.回波损耗的剖析成果：11从成果可以看出,设计的偶极子天线中间频率为3GHz阁下,S11 <-10dB的相对带宽为BW=（3.24-2.789）/3=15.3%.2）.电压驻波比VSWR如图所示：3）.Smith圆图在天线的相干问题的剖析中Smith圆图是一个异常有效的对象,借助它可以便利的进行阻抗匹配,给出驻波比,归一化输入阻抗等各类信息.在HFSS中得到的Smith圆图如下：从Smith圆图中可以看出,在中间频率为3GHz的归一化阻抗约为1,解释天线的端口阻抗匹配优越.VSWR<2（即反射系数的模小于三分之一）的频率规模约为2.78GHz~3.27GHz. 4）.输入阻抗输入阻抗是天线的一个重要机能参数,我们可以经由过程HFSS直接检讨天线的输入阻抗值.从成果陈述中可以看出,设计的半波偶极子天线在中间频率3GHz上,输入阻抗为（72.8-j0.4）Ω,与理论剖析比较接近.5）.偏向图天线偏向图是偏向性函数的图形暗示,它可以形象的描写天线的辐射特征跟着空间偏向坐标的变更.起首界说辐射概况如下：E面偏向图参数设置：H面偏向图参数设置：3D偏向图参数设置：随后可以检讨xz,xy和三围增益偏向图.xz增益偏向图 xy增益偏向图3D增益偏向6）.其他参数除了上述参数外,HFSS还可以给出天线在辐射面上的最大辐射强度.偏向性系数.最大场强及其地点偏向等参数.如下：。
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。
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半波偶极子天线的H F S S The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
半波偶极子天线的ＨＦＳＳ仿真设计
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxx
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λ，半径为λ/200。
天线馈电采用集总端口激励方式，端口距离为，辐射边界和天线的距离为λ/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：
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：
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。
此时就创建出了偶极子的模型如下：
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YZ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。
该矩形面需要把偶极子天线的两个臂连接起来，因此顶点坐标为（0，-dip_radius，-gap/2），长度和宽度分别为2*dip_radius和gap。
如下：
然后设置该矩形面的激励方式为集总端口激励。
由之前的理论分析可得，半波偶极子天线的输入阻抗为Ω，为了达到良好的阻抗匹配，将负载阻抗也设置为Ω。
随后进行端口积分线的设置。
此处积分线为矩形下边缘中点到矩形上边缘中点。
3）、设置辐射边界条件
要在仿真软件中计算分析天线的辐射场，必须先设置辐射边界条件。
本次设计中采用辐射边界和天线的距离为1/4个工作波长。
这里，我们先创建一个沿着Z轴放置的圆柱体模型，其材质为空气，底面圆心坐标为（0,0，-rad_height）,半径为rad_radius，高度为2*rad_height。
具体参数如下：
然后将圆柱体表面设置为辐射边界条件：
３、求解设置
分析的半波偶极子天线的中心频率在3GHz左右，所以把求解频率设置为3GHz。
同时添加~的扫频设置，扫频类型选择快速扫频，分析天线在~频段内的回波损耗和电压驻波比。
1）、求解频率和网络剖分设置
设置求解频率为3GHz，自适应网格剖分的最大迭代次数为20，收敛误差为。
如下：
2）、扫
频设置
扫频
类型选择
快速扫
频，扫频
范围为~，
扫频步进为。
如下：
４、设计检查和运行仿真计算
通过前面的操作，我已经基本完成了偶极子天线模型的创建求解设置等ＨＦＳＳ设计的前期工作，现在开始运行仿真计算并查看分析结果。
检查设计的完整性和正确性：
随后开始分析。
５、ＨＦＳＳ天线问题的数据后处理
在完成了模型的创建和检查后，现在开始对天线的各项性能参数进行仿真分析，主要有回波损耗、驻波比、Ｓｍｉｔｈ圆图、输入阻抗和方向图等。
１）、回波损耗
根据软件仿真结果，可以得到如下的在~频段内的回波损耗S11的分析结果：
从结果可以看出，设计的偶极子天线中心频率为3GHz左右，S11 <-10dB的相对带宽为BW=（）/3=%.
2）、电压驻波比VSWR
如图所示：
3）、Smith圆图
在天线的相关问题的分析中Smith圆图是一个非常有用的工具，借助它可以方便的进行阻抗匹配，给出驻波比，归一化输入阻抗等各种信息。
在HFSS 中得到的Smith圆图如下：
从Smith圆图中可以看出，在中心频率为3GHz的归一化阻抗约为1，说明天线的端口阻抗匹配良好。
VSWR<2（即反射系数的模小于三分之一）的频率范围约为~。
4）、输入阻抗
输入阻抗是天线的一个重要性能参数，我们可以通过HFSS直接查看天线的输入阻抗值。
从结果报告中可以看出，设计的半波偶极子天线在中心频率3GHz上，输入阻抗为（）Ω，与理论分析比较接近。
5）、方向图
天线方向图是方向性函数的图形表示，它可以形象的描述天线的辐射特性随着空间方向坐标的变化。
首先定义辐射表面如下：
E面方向图参数设置：
H面方向图参数设置：
3D方向图参数设置：
随后可以查看xz，xy和三围增益方向图。
xz增益方向图 xy增益方向图
3D增益方向
6）、其他参数
除了上述参数外，HFSS还可以给出天线在辐射面上的最大辐射强度、方向性系数、最大场强及其所在方向等参数。
如下：。