《HFSS天线设计》第四课总结

木木-153737

《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。
《HFSS学习小组》汇总贴

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木木-153737

还有一个仿真文件。

咖啡不解困

大家等得花儿都快谢了，木木终于开始讲了

happydk

HFSS天线设计》第四课总结

xusw2008

谢谢楼主分享

luhangzhou-1809

谢谢分享啦

peter_chiu

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。

一点一点

大家等得花儿都快谢了，木木终于开始讲了

lijiqing

等的花儿都要谢了。

feeljimmy-76176

紧跟木木步伐，谢谢！！