J I A N G S U U N I V E R S I T Y 通信系统天线综合课程设计学院名称：专业班级：学生：学生学号：一、课程设计目的通过综合课程设计，在学习EDA仿真软件HFSS使用方法的基础上，掌握常见通信系统天线的仿真设计方法。

二、课程设计容：以“通信系统天线”课程课件“Ch4.1 偶极和单极天线”、“Ch4.2 常用振子天线和馈电技术”、“Ch5 宽带天线_c”、“Ch6 移动系统常用天线_c”为参考资料，分别仿真偶极子天线、UHF probe 振子天线、共面波导馈电领结天线和同轴馈电贴片天线，并对天线进行分析。

三、设计步骤及仿真结果天线设计实例1：偶极子天线1）设计步骤打开HFSS并保存一个新项目打开File选项(alt+F),单击Save as。

输入项目名hfss_dipole。

一.Step1 创建模型1、创建振子1（1）选择cylinder图标（2）输入参数：切换到参数设置区（在工作区的右下角），设置圆柱体的基坐标为(x=0 mm,y=0 mm,z=1.25mm); 按下Enter 键后输入半径和长度：dx =2.5mm, dy=0 mm, dz=73.75mm 。

（3）设置振子1的名称和材料在对象列表中双击cylinder1，弹出如下属性窗口。

设置名称：将Name改为“pole1”。

设置材料：单击Material的Value，在如下对话框中输入“pec”并确定。

2、创建振子2（1）选择cylinder图标（2）输入参数：切换到参数设置区，设置圆柱体的基坐标为(x=0 mm,y=0 mm,z=-1.25mm); 按下Enter 键后输入半径和长度：dx =2.5mm, dy=0 mm, dz=-73.75mm 。

注意此时坐标的选取。

（3）设置名称和材料设置名称为“pole2”，材料同为“pec”。

设置完毕，如下图所示。

3、创建空气腔（规定计算的区域）（1）选择box图标（2）输入参数：切换到参数设置区，设置长方体的基坐标为(x=-115 mm,y=-115 mm,z=-185mm); 按下Enter 键后输入三边的长度：dx =230 mm, dy=230 mm, dz=370 mm。

（3）设置名称和材料双击对象列表中的“Box1”，设置名称为“air”，材料为“vacuum”，透明度Transparent为0.9。

同时按下 ctrl 和D 键(ctrl+D)，将视图调整一下。

二.Step2 设定边界条件1、将air设置成辐射边界条件；在对象列表中选中air,单击鼠标右键，进入Assign Boundary选项，点击Raditation选项。

并此边界命名为air。

三.Step3设置激励1、绘制激励所在的矩形（1）在绘图区域中切换为yz平面。

（2）绘制矩形选择rectangle图标切换到参数设置区，设置长方形的基坐标为(x=0mm,y=-2.5mm,z=-1.25mm); 按下Enter 键后输入长度：x 方向0mm, y 方向5mm,z 方向2.5mm。

3）更改名称把矩形名称更改为“port1”。

2、添加激励在对象列表中，右键单击“port1”，按下图所示添加激励“Lumped Port”。

四.Step4 设定求解的参数1、选择一种求解方式（1）在 HFSS 菜单上，点击Solution Type 选项。

（2）选择源激励方式，在Solution Type 对话框中选中Driven Mode 项。

2、添加求解设置（1）在项目管理列表中，右键单击Analysis。

（2）选择Add Solution Setup。

（3）设置求解频率为“0.9GHz”。

3、添加扫频设置（1）在项目管理列表中，右键单击Analysis-Setup1。

（2）选择Add Sweep。

（3）设置扫频类型为“Fast”，起止频率为“0.5GHz”-“1.5GHz”，取样点数101点。

4、添加远场设置（1）在项目管理列表中，右键单击Radiation。

（2）选择Insert Far Field Setup->Infinite Sphere。

（3）设置Phi：0-360°，Theta：-180 -180°。

2）仿真结果及分析五.Step5求解1、在项目管理列表中，右键选择Analysis-Setup1。

2、选择Analyze选项。

可以看出已经收敛。

六.Step6后处理1、S参数定义S11<-10dB的频率围为天线的频带围如该天线的带宽为0.85~0.95GHz2、方向图天线设计实例2：UHF probe 振子天线1）设计步骤一.创建项目1、加入一个新的 HFSS 设计（1）在Project菜单，点击insert HFSS Design选项。

2、选择一种求解方式（1）在 HFSS 菜单上，点击 Solution Type 选项.（2）选择源激励方式，在 Solution Type 对话框中选中 Driven Terminal 项。

3、设置设计使用的长度单位（1）在 3D Modeler 菜单上，点击 Units 选项.（2）选择长度单位，在 Set Model Units 对话框中选中 in 项。

4、设置材料（1）在 3D Modeler的材料选框中选择Select（2）输入cooper并选中二.构造模型1、建立物理模型（1）画圆柱体在 Draw 菜单中，点击 Cylinder 选项（2）输入圆柱体参数。

按下 Tab 键切换到参数设置区（在工作区的右下角），圆柱体坐标基点圆心坐标:：X= 0, Y= 0, Z=0 ;半径：dX=0.31,dY=0,dZ=0 高度：dX=0,dY=0,dZ=5（3）设置圆柱体属性单击 Attribute 页，在 Attribute 页我们可以为圆柱体设置名称、材料、颜色、透明度等参数。

这里，我们把这个圆柱体命名为 ring_inner。

设置完毕后，同时按下 ctrl 和 D 键(ctrl+D)，将视图调整一下。

（4）继续画圆柱体在 Draw 菜单中，点击 Cylinder 选项（5）输入圆柱体参数。

按下 Tab 键切换到参数设置区（在工作区的右下角），圆柱体坐标基点圆心坐标:：X= 0, Y= 0, Z=0 ;半径：dX=0.37,dY=0,dZ=0 高度：dX=0,dY=0,dZ=5（6）设置圆柱体属性单击 Attribute 页，在Attribute 页我们可以为这个圆柱体命名为ring_1。

（7）在操作历史树中利用 ctrl 键先选中 ring_1, 再选中 ring_inner；在3D Modeler 菜单上，点击 Boolean 选项,再选择 Subtract 项。

设置参数Blank Parts:ring_1 Tool Parts:ring_inner（8）创建ring2选中ring_1，在Edit菜单中选中Copy，再选Paste。

在ring_2中改变半径为0.5把ring_1的半径改为0.435（9）画长方体。

在 Draw 菜单中，点击 Box 选项；（10）输入参数。

按下Tab键切换到参数设置区（在工作区的右下角），设置长方体的基坐标(x=-0.1,y=-0.31,z=5);按下Enter 键后输入三边长度：x方向0.2, y方向-4.69,z方向-0.065。

注意：在设置时不要在绘图区中点击鼠标。

（11）设置长方体属性单击 Attribute 页，在 Attribute 页我们可以为长方体设置名称、材料、颜色、透明度等参数。

这里，我们把这个长方体命名为 Arm_1。

设置完毕后，同时按下 ctrl 和 D 键(ctrl+D)，将视图调整一下。

（12）选择所有部件，在 3D Modeler 菜单上，点击 Boolean 选项,再选择 Unite 项。

（13）继续画圆柱体在 Draw 菜单中，点击 Cylinder 选项（14）输入圆柱体参数。

按下 Tab 键切换到参数设置区（在工作区的右下角），圆柱体坐标基点圆心坐标:：X= 0, Y= 0, Z=0 ;半径：dX=0.1,dY=0,dZ=0 高度：dX=0,dY=0,dZ=5.1（15）设置圆柱体属性单击 Attribute 页，在Attribute 页我们可以为这个圆柱体命名为center_pin。

（16）继续画长方体。

在 Draw 菜单中，点击 Box 选项；（17）输入参数。

按下Tab键切换到参数设置区（在工作区的右下角），设置长方体的基坐标(x=-0.1,y=-0,z=5.1);按下Enter 键后输入三边长度：x方向0.2, y方向5,z 方向-0.065。

注意：在设置时不要在绘图区中点击鼠标。

（18）设置长方体属性单击 Attribute 页，在 Attribute 页我们把这个长方体命名为 Arm_2。

（19）继续画圆柱体在 Draw 菜单中，点击 Cylinder 选项（20）输入圆柱体参数。

按下 Tab 键切换到参数设置区（在工作区的右下角），圆柱体坐标基点圆心坐标:：X= 0, Y= 1, Z=0 ;半径：dX=0.0625,dY=0,dZ=0 高度：dX=0,dY=0,dZ=5.1 （21）设置圆柱体属性单击 Attribute 页，在 Attribute 页我们可以为这个圆柱体命名为 pin。

（22）选择Arm_2,center_pin,pin，在 3D Modeler 菜单上，点击 Boolean 选项,再选择 Unite 项。

（23）画圆形。

在Draw菜单中，点击Circle选项（24）输入圆形参数。

按下Tab键切换到参数设置区（在工作区的右下角），设置圆形的圆形基坐标为(x=0,y=8,z=0); 按下 Enter 键后输入三边长度：x 方向 0.31, y 方向 0, z 方向 0。

注意：在设置时不要在绘图区中点击鼠标。

（25）输入圆形属性。

单击 Attribute 页，在 Attribute 页我们把这个圆形命名为 p1。

（26）更改材料为vacuum（27）继续画长方体。

在 Draw 菜单中，点击 Box 选项；（28）输入参数。

按下Tab键切换到参数设置区（在工作区的右下角），设置长方体的基坐(x=-5,y=-10,z=0);按下Enter 键后输入三边长度：x方向10, y方向20,z方向12。

注意：在设置时不要在绘图区中点击鼠标。

（29）设置长方体属性单击 Attribute 页，在 Attribute 页我们把这个长方体命名为 Air。

（30）将air设置成辐射边界条件；在操作历史树中选中air,单击鼠标右键，进入Assign Boundary选项，点击Raditation选项。

此时HFSS系统提示你为此边界命名，我们把此边界命名为Rad1。