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第四章 应用ANSOFT HFSS对曲面结构贴片天线的模拟  PAGE 28 第四章 应用ANSOFT HFSS对曲面结构贴片天线的模拟 4.1应用HFSS对锥形衬底圆贴片天线的模拟 所求解的结构体图型如4.1.1图所示。 图4.1.1 结构体模型 结构体的具体尺寸如下所示： a=1.2λ0 h=0.6λ0 其中介质锥的介电常数εr =2.0 。选定工作频率为f=15GHz,相对应的真空中的波长为λ0=20 mm，这样结构体的几何尺寸已经完全确定，下面介绍求解的全过程。 选定求解方式为(Solution Type)Driven modal。 建立所求结构体的几何模型(单位：mm)。 由于此结构体的几何形状较简单，使用工具栏中的Draw命令可直接画出，这里不再赘述述。画出的结构体如图4.1.2所示。 2. 充结构体的材料 选定结构体中的锥体部分,添加其介电常数εr =2.0的介质材料。 图4.1.2 结构体的几何模型 注：如果HFSS中没有提供与所需参数完全相同的材料，用户可以通过新建材料或修改已有材料，使其参数满足用户需求。 3. 设定结构体的边界条件及其激励源。 选定结构体的贴片部分，设定其为理想导体(PerfE)。 画出尺寸为X×Y×Z=70mm×70mm×40mm的长方体作为辐射边界,并设定其边界条件为辐射边界条件(Radiation Boundary)。 由于要求出结构体的RCS，因此设定激励源为平面入射波(Incident Wave Source)。如图4.1.3所示。 图4.1.3 设置激励源为平面入射波 图4.1.4 求解过程的设定细节 4. 设定求解细节，检验并求解 a. 设定求解过程的工作频率为f=15GHz.其余细节设定如图4.1.4所示。 b. 设定远区辐射场的求解(Far Field Radiation Sphere 栏的设定)。 c. 使用Validation check命令进行检验，无错误发生，下一步运行命令Analyze，对柱锥结构体进行求解。如图4.1.5和4.1.6所示。 图4.1.5 Validation栏 图4.1.6程序运行过程中 5. 计算结果的察看和处理。 a. 锥形结构体的RCS曲线如图4.1.7(σθθ)和图4.1.8(σφφ)所示。 图4.1.7 柱锥结构体的双站RCS(σθθ) 图4.1.8 柱锥结构体的双站RCS(σφφ) b. 柱锥结构体上表面的贴片电流分布如图4.1.9和图4.1.10所示。 图4.1.9 φ极化的入射波时的贴片表面电流分布 图4.1.10 θ极化的入射波时的贴片表面电流分布 4.2 HFSS对球形圆贴片天线的RCS的计算 球形圆贴片天线的几何结构如图4.2.1所示，球体的内部为理想导体，外部球层是介电常数为2.2的电介质，贴片的位置如图所示以Z轴为中心，其工作频率为f=7GHz。 图4.2.1 球形贴片天线的几何外形 球形贴片天线的几何尺寸如下所示： =30 mm =3.7874 mm =0.7874 mm =7.1 mm =13.18° 介质衬底的介电常数为εr =2.2 。入射波为沿-Z方向的平面波。 下面为用HFSS 9.0对此球形圆贴片天线的详细模拟过程： 1. 运行HFSS 9.0 ，新建项目,并将其名称保存为”球形圆贴片”。下一步，使用命ProjectInsert HFSS Design进入模型建立及其后序求解界面如图4.2.2所示.下面用命令HFSSSolution Type设定求解方式,如图4.2.3所示。 图4.2.2 图4.2.3 弹出Solution Type栏，如图4.2.4所示。 这里为微波高频求解选择求解方式为Driven Model.接下来用命令3D ModelerUnits 设定模型尺寸，弹出Set Model Units对话框，如图4.2.5所示，选择单位mm。 图4.2.4 图4.2.5 下面的部分详细列出画三维几何模型的过程 a. 衬底(sub)及内导体(in_metal)的画法： 使用Draw命令画出半径为30mm的球体,弹出如图4.2.6所示的球体属性的对话框Properties栏。 图4.