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《HFSS天线设计》第四课总结

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发表于 2014-11-7 19:12:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
易迪拓培训微波射频和天线设计培训
《HFSS天线设计》这么课开课已经两个多月了,已经超出了预算时间。刚开始想和大家一起学习这本书的时候,我也没有学过这本书,只是感觉既有HFSS讲解,又有天线设计讲解应该很不错。后来才发现,应该选择 《HFSS应用详解》这本书,这本书更针对HFSS,也更容易理解。没有学过天线的人学这本书可能要连天线知识一起学着,不过除去理论,建模是相通的。最后一次总结,我把五六七章一起总结一下。
每次课程总结我上传的资料都是和总结里面的内容相关的,或者是我认为比较好的资料。
第五章
倒F天线的辐射包含水平和垂直极化,在室内使用时有助于增强接收效果。书中提到退极化现象,文献《无线家庭网络印制倒F型天线的分析与设计》一文中有对退极化现象很好的解释。室内环境复杂,墙壁和装饰物的散射造成水平极化和垂直极化之间的相互转换。一般手机天线大部分是平面倒F天线。
5.1
由单极天线到倒L再到倒F天线,缩小单极天线高度,将单极天线90度折弯,此时单极天线和地间电容增大,天线谐振改变,需要增加天线的感性,引入接地L型贴片。书中对倒F天线的L,H,S三个变量的变化做了分析,引入了电流电阻和电压的关系,便于我们对天线产生直观的认识。倒F天线的电流主要分布在水平和对地部分,馈电支路基本没有电流。需要理解的是L+H长度的经验公式四分之一空气波长除以等效介电常数,此时的等效介电常数是介质介电常数和空气介电常数的一半(取平均,虽然介质的厚度很小)。书中表格S增加,输入电阻应增加,和描述不同,应该是错误的。
5.2
主讲倒F天线建模和扫描分析。HFSS操作文中列出已经很详细了。不做解释。

第六章
平面倒F天线是在倒F天线的基础上演变而来。倒F天线是由细条或者细金属导带构成的,由于倒F天线等效射频分布电感比较强,所以倒F天线频带窄(虽然已经很宽)。而平面倒F天线,将导线用金属片取代,增加了和地之间的电容,相应的减小了分布电感,降低了Q值,从而增大了天线带宽。
关于PIFA参数的改变对天线的影响应该清楚。比如,短路金属片宽度缩小,天线尺寸相对缩小,但是天线带宽也降低了。PIFA天线高度对天线的带宽影响起决定作用。接地板尺寸不能太大,减小接地板尺寸能增加带宽。
另外通过观察PIFA电流分布也可以看出,减小短路片宽度增加了电流路径,天线尺寸相对缩小了。
PIFA天线实现双频或者多频通过开槽方式实现比较简单。通常开L型槽或者U型槽,手机天线大多开L型槽。
章节6.2中提到了Rohacell射频泡沫没用过,感觉很贵,但是相对介电常数接近空气,损耗角低。泡沫还可以用限高柱替代。
同样建模仿真不做分析。值得一提的是仿真中提到了在模型内部设置波端口的方法:需要再波端口平面无信号进出的一侧添加一段理想导体,作为HFSS判断信号方向的标准,且理想导体截面与波端口大小一致。至于理想导体长度无限制。

第七章
最后一章喇叭天线了,也是我最不熟悉的一章。没有接触过这天线。但是天线的性能是非常好。
喇叭天线结构简单,频带宽,功率容量大,增益高,主瓣尖锐,副瓣小,可以做测试天线的标准天线。
矩形喇叭天线可以由给定矩形波导和最大增益来计算出波导尺寸,然后建模。书中HFSS仿真值得借鉴的是,波导和喇叭还有同轴线建模过程中采用了空气材料,最后再设置需要的表面为理想电导体。比设置为金属导体再掏空简单了很多。喇叭天线为电大尺寸天线,天线尺寸比较大,刚画完空气盒子的时候发现空气盒子特别小,其实设置是没有问题的。另外设置HFSS求解器的时候,求解阶数选择了second order(平时选择first order),书中解释,对于结构简单的电大尺寸的元件,选择高阶基函数,可以在较少的剖分单元下获得更好的精度(减少网格数也能得到准确的结果,避免了时间和硬件的浪费)。附件里有矩形喇叭天线设计模型和HFSS求解器设置的具体意义。


写在最后。因为HFSS操作,我有了一定的学习基础,所以看一遍,操作一遍,基本没有问题,熟练以后基本能很快的找到自己仿真中出现错误的原因。这本书对于学天线的人,还是很不错的,提到了很多天线设计的理论知识,弥补了我们在理论计算方面的欠缺,便于我们更全面的理解天线。虽然这本书我的课程总结结束了,但是希望我们以后的学习不要间断,我建立的HFSS学习小组群319959292还会一直在,有什么问题可以Q我。更好的是将问题发布到论坛里,然后发链接给我。谢谢各位学员和我一起学习了这么久。


joezh1999关于PIFA天线总结.pdf

$$pifa天线.ppt

无线家庭网络印制倒F型天线的分析与设计.pdf

HFSS的求解器.pdf

喇叭天线.pdf
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 楼主| 发表于 2014-11-7 20:24:01 | 显示全部楼层
易迪拓培训微波射频和天线设计培训
还有一个仿真文件。

7.1.zip
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发表于 2014-11-7 21:43:40 | 显示全部楼层
易迪拓培训微波射频和天线设计培训
大家等得花儿都快谢了,木木终于开始讲了
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发表于 2014-11-7 23:22:29 | 显示全部楼层
易迪拓培训微波射频和天线设计培训
HFSS天线设计》第四课总结
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发表于 2014-11-7 23:58:56 | 显示全部楼层
易迪拓培训微波射频和天线设计培训
谢谢楼主分享
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发表于 2014-11-8 01:35:18 | 显示全部楼层
易迪拓培训微波射频和天线设计培训
谢谢分享啦
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发表于 2014-11-8 02:21:46 | 显示全部楼层
易迪拓培训微波射频和天线设计培训
IFA也可做到宽频带。其实用等效电路这分析只适合传导,就是说端口的匹配来讲;而场分析才是天线的关键,而场分析就必须了解电流分布,电场与磁场的分布状况,因为天线本身是个辐射体。
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发表于 2014-11-8 02:48:50 | 显示全部楼层
易迪拓培训微波射频和天线设计培训
大家等得花儿都快谢了,木木终于开始讲了
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发表于 2014-11-8 03:03:08 | 显示全部楼层
易迪拓培训微波射频和天线设计培训
等的花儿都要谢了。
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发表于 2014-11-8 03:43:38 | 显示全部楼层
易迪拓培训微波射频和天线设计培训
紧跟木木步伐,谢谢!
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