徐松亮硬件教学-微波天线设计-基于HFSS软件的天线设计流程

推荐点击此链接：欢迎进入徐松亮博客一站式导航搜索(随时更新)

目录

一，常用天线

1，偶极子天线

2，八木天线

3，微带天线

4，开槽天线

二， 常用概念

1，极化方向

 2，天线方向

3，阻抗匹配

三，HFSS天线设计仿真流程

1，基本操作与快捷键

2，新建项目

3，设置常量

4，设计基板(整块PCB)

   5，设计空气

6，设计GND

7，设计天线

8，仿真

四，天线端调试流程

1，准备设备

2， 络分析仪—设置频率

3， 络分析仪—校正

4， 络分析仪—看指标

5， 络分析仪—设置Mark点

6， 络分析仪—数据保存

7，频谱仪—查看天线方向图8，频谱仪—查看射频信 发送脉宽

五，芯片端调试流程

1，准备设备

2，下载发送载波固件3，设置频率4，查看损耗

一，常用天线

1，偶极子天线

• 常用于通讯，有全向性，频率固定
• 倒F天线属于偶极子天线

2，八木天线

• 常用于雷达，方向性强。

3，微带天线

• 两块金属片，一片用于反射板，感觉像是太阳能锅盖。

• RFMS反射板就属于微带天线原理。

4，开槽天线

• 对称性好，用于探测。

• RFMS的基板天线用的就是槽天线。

二， 常用概念

1，极化方向

• 电流方向

 2，天线方向

• 电场方向

3，阻抗匹配

• 输入：材料介电常数，节点厚度，信 线宽度，铜厚

• 输出：阻抗，每英寸电容，每英寸电感，传播延迟

• 址：http://www.ekswai.com/microstrip.htm

三，HFSS天线设计仿真流程

1，基本操作与快捷键

• 鼠标滚轮：   图片增大缩小

• 按住滚轮：   三维旋转

• Alt+左键：    三维旋转

• Shift+左键： 拖动图像

• 选层：

• 拉伸面：      选中面(右键?Select Faces)?右键Edit?Surface?Movefaces?Along Normal
• 扣洞：         双选—Subtract

2，新建项目

• New 

• Insert HFSS design 

• 项目改名并保存

• 设置模型单位：        Modeler—Units

3，设置常量

• 设置常量(PCB的长宽高)：HFSS—Design Properties

4，设计基板(整块PCB)

• 点击DrawBox

• 设置Box属性与尺寸

   
5，设计空气

• 设计宗旨：空间大于(λ/4)

• 实例：以2.4G为例，λ=3/24=125mm，为了计算方便计算约124mm

• 点击DrawBox

• 设置Box属性与尺寸

• 设置边界条件：右键Air?Assign Boundary?Radiation，保留默认设置按OK即可。

6，设计GND

• 点击DrawBox

• 设置Box属性与尺寸

7，设计天线

• 点击DrawBox

• 设置天线Box属性与尺寸

• 画馈点：

  • 选定坐标面，再点击DrawRectangle ，画面 

  • 选定此面右键—Assign Exciation—Lumped Port

• 设置馈点方向

• 设置馈点尺寸与位置

8，仿真

• 设置分析(Analysis)

  • ProjectManager窗口的Analysis右键—Add Solusion Setup

  • 设置求解频率：在General页的Solution Frequency 输入频率值2.4G

  • 设置 络剖分：在General页的Adaptive Solutionru

    • Maximum Number of Passes：    最大迭代次数20

    • Maximum Deltaimum S：        收敛误差0.02

  • 设置扫频(sweep)：右键ProjectManager的Analysis的Setup1—Add Frequency Sweep
    

• 设置结果(Result)
  • 设置S11：        ProjectManager窗口的Results右键—Create Modal Solation Data Report—Rectangular Plot
  • 设置Smith：    ProjectManager窗口的Results右键—Create Modal Solation Data Report—Smith Chart
  • 设置方向图：    
    • 辐射表面坐标定义：xz为球坐标系下φ=0°平面，xy为θ=90°平面。三维坐标系表达0≤θ≤180、0≤φ≤360辐射球面。
    • 设置辐射表面：ProjectManager窗口的Radiation—Insert Far Field Setup—Infinite Sphere
    • 添加方向图：    ProjectManager窗口的Results右键—Create Modal Solation Data Report—3D Polar Plot

• 编译：
• 设置变量：
  • ProjectManager窗口的Optimetrics右键—Add—Parametric

四，天线端调试流程

1，准备设备

• 络分析仪(用于看S11、Smith等指标)

• 频谱仪(用于查看方向图)

• SMA同轴线(50欧姆)

• 3种基准负载端子：open、short、load(50欧姆)

2， 络分析仪—设置频率

• 我们测试的是GSM(800M/1800M)和2.4G天线，所以频率范围500~3000MHz
• 按“START”—按数字500—按“M/u”
• 按“STOP”—按数字3000—按“M/u”

3， 络分析仪—校正

• 按“CAL”—选菜单“CALIBRATE MENU”—选菜单“S11(1-PORT)”
• 分别安装基准负载端子(open、short、load)，按相关菜单按键
• 确认: 选择菜单“Done 1-PORT CAL”

4， 络分析仪—看指标

• S11：按按键“FORMAT”默认指标就是S11.
• SmithChart：按按键“FORMAT”选择菜单“MITHCHART”

5， 络分析仪—设置Mark点

• 按按键“MKR”，按数值，再操作菜单选择Mark索引。

6， 络分析仪—数据保存

• 用于数据比对，按按键“DISPLAY”，选择菜单“DATAMEMORY”

7，频谱仪—查看天线方向图
8，频谱仪—查看射频信 发送脉宽

• 设置中心频率：按”CENTER FREQ”—设定数值—按单位键结束
• 设置扫频范围：一般100Mhz，按”FREQ SPAN”—设定数值—按单位键结束
• 显示最大功率点：按”TRACE A”—按屏幕对应按键”Max Hold”
• 定位最大功率频率：按按键”PEAK”
•  —–以上操作只是确认相应频率与功率—–
• 设置扫频为0：按”FREQ SPAN”—设定数值—按单位键结束
• 查看动态图像：按”TRACE A”—按屏幕对应按键”WRITE A”
• 查看静态图像：按”TRACE A”—按屏幕对应按键”VIEW A”
• 缩放：动态图像时按按键”CPL”—转动旋钮”SWP”.

五，芯片端调试流程

1，准备设备

• 频谱仪(用于查看方向图)

2，下载发送载波固件
3，设置频率
4，查看损耗