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HFSS教程:Patch Antenna

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Swept variable选择"Phase",如下设定后按OK

 

 



4.5 Smith Chart

  • 史密斯图是复数阻抗计算工具,用来设计阻抗匹配。

把"反射系数"在复数平面的正交坐标表示(X、Y轴分别表示反射系数实部与虚部),透过对阻抗正规化转换(normalize),把"正规化阻抗"坐标合进原"反射系数"复数平面单位圆范围里,即形成史密斯图。天线设计一样要注意阻抗匹配设计,因为接到发射机或接收机的天线,其输入阻抗即等效为发射机或接收机的负载,故天线特性阻抗与发射机或接收机端阻抗是否匹配,决定了导行波与辐射波之间能量转换的好坏,与发射机阻抗匹配的天线,才能将发射讯号的能量大部分转换成辐射波发送出去。 天线输入端电压与电流的比值,定义为"天线输入阻抗"。若此电压与电流同相位,则阻抗为纯量(电阻),而一般的电压与电流常存在相位差,所以阻抗为复数(电阻+电抗)。

  • 类似4.1.1,但Create Report对话框设定略有不同,请选择"Modal Solution Data"与"Smith Chart"

 


 

  • 在"Polar"页内,"Category"选"S Parameter",按"Add Trace",然后按"Done"

 


 

  • 就可以看到Smith Chart如下(2GHz 3GHz)

 


4.6 Parametric Analyze:随着patch pattern大小参数变化,观察天线的特性会如何变化??

  • 最佳化求解时的变动参数设定:HFSSOptimetrics AnalysisAdd Parametric

或从Projector Manager内,鼠标右键点"Optimetrics",选择AddParametric

 


 

点击"Add"按钮,依下图步骤15,从"Add/Edit Sweep"对话窗内新增"ChamSize"与"PatchSize"参数的设定;求解最佳化即以调整这两个参数的组合去满足目标函数达到期望值

 



 

按OK回到"Setup Sweep Analysis"窗口,点"Tab"页可以看到我们刚刚设定的3x3=9种参数组合

 


 

  • 新增输出变量(可当求解最佳化的目标函数):延续上一步骤,点"Calculations"页

 


 

按"Edit Calculation",出现如下的"Output Variables"对话框。依数字次序设定操作,最后按"Add"就可以添加一组S11输出变量设定。(S11 is the input reflection coefficient of "port")

 


 

同样操作次序的设定,再添加两组AxiaRatio、cost输出变量设定。

 



 

轴比(Axial Ratio),代表天线的极化程度。圆极化天线一般要求F/B<3dB,线极化天线F/B=10*log{前向功率密度/后向功率密度},要求的典型值为1830dB 定义:电场的方向就是天线的极化方向。当来波的极化方向与接收天线极化方向不一致时,接收到的讯号会较小,也就是发生"极化损失"。用圆极化天线接受线极化波或用线极化天线接收圆极化波,也存在极化损失。最极端的情况是,发射天线与接收天线的极化方向完全正交,此时天线将完全接收不到讯号,称为"极化完全隔离"

 


 

按"Add"把最后一项"cost"也键入后,按"Done"回到"Setup Sweep Analysis"窗口

 


 

在Calculation选项内选择"S11_mag",然后按"确定"返回

 


 

  • 扫描参数求解:这次Analyze会跑比较久一些

 


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