半波偶极子天线的HFSS仿真设计

天线与电波传播实验报告 成都电子科技大学 电子工程学院

半波偶极子天线的ＨＦＳＳ仿真设计

一、实验目的：

1. 2. 3. 4.

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； 熟悉HFSS软件分析和设计天线的基本方法及具体操作；

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； 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0.24mm，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：

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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：

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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73.2?，为了达到良好的阻抗匹配，将负载阻抗也设置为73.2 ?。 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

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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：

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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2.5~3.5GHz的扫频设置，扫频类型选择快速扫频，分析天线在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0.02。如下：

2）、扫频设置

扫频类型选择快速扫频，扫频范围为2.5~3.5GHz，扫频步进为0.001GHz。如下：

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/zom2.html