HFSS设计和建模概述-中国邮政e邮宝、e包裹、e特快ems api

10.3 HFSS设计和建模概述

本章所设计的天线实例是使用同轴线馈电的微带结构，HFSS工程可以选择模式驱动求解类型。在HFSS中如果需要计算远区辐射场，必须设置辐射边界表面或者PML边界表面，这里使用辐射边界条件。为了保证计算的准确性，辐射边界表面距离辐射源通常需要大于1/4个波长。因为使用了辐射边界表面，所以同轴馈线的信号输入/输出端口位于模型内部，因此端口激励方式需要定义为集总端口激励。天线的中心频率为2.45GHz，因此设置HFSS的求解频率（即自适应网格剖分频率）为2.45GHz，同时添加1.5～3.5GHz的扫频设置，分析天线在1.5～3.5GHz频段内的回波损耗或者电压驻波比。如果天线的回波损耗或者电压驻波比扫频结果显示谐振频率没有落在2.45GHz上，还需要添加参数扫描分析，并进行优化设计，改变微带贴片的尺寸和同轴线馈点的位置，以达到良好的天线性能。

10.3.1 微带天线建模概述

使用HFSS设计的微带贴片天线模型如图10.4所示，模型的中心位于坐标原点。图10.4微带贴片天线的HFSS模型参考地和微带贴片使用理想薄导体来代替，在HFSS中可以通过给一个二维平面模型分配理想导体边界条件的方式来模拟理想薄导体。参考地放置于坐标系中z=0的xOy平面上，由10.2节计算出的参考地长度和宽度分别为长度LGND≥62.3mm，宽度WGND≥71.4mm，这里参考地长度和宽度都取90mm。介质层位于参考地的正上方，其高度为5mm，长度和宽度都取80mm。微带贴片放置于z=5的xOy平面上，由10.2节计算出其长度和宽度的初始值分别为长度L=31.0mm，宽度W=41.4mm；设置其长度沿着x轴方向，宽度沿着y轴方向。使用半径为0.5mm的圆柱体模拟同轴馈线的内芯，圆柱体与z轴平行放置，由10.2节的计算可知圆柱体的底面圆心坐标为（9.5mm，0，0）；设置圆柱体材质为理想导体（pec）；圆柱体顶部与微带贴片相接，底部与参考地相接；在与圆柱体相接的参考地面上需要挖出一个半径1.5mm的圆孔，作为信号输入输出端口，该端口的激励方式设置为集总端口激励。使用HFSS分析设计天线一类的辐射问题，在模型建好之后，用户还必须设置辐射边界条件。辐射边界表面距离辐射源通常需要大于1/4个波长，2.45GHz时自由空间中1/4个波长约为35mm，所以在这里设置辐射边界表面距离微带贴片天线的所有边界距离均大于35mm。

本章介绍了使用HFSS设计和建模微带贴片天线的基本方法和步骤，包括设置辐射边界条件和集总端口激励的具体操作，以及如何通过参数扫描和优化设计来提高天线性能。