HFSS教案3 _原创精品文档.pdf

西安电子科技大学《天线CAD》尹应增杨熙

HFSS3

回顾：上一节课我们介绍了一个实例，完整而细致的展示了HFSS

中仿真前后的主要流程。对应天线基本电参数的可视化做了演示。

但是，细心的同学发现，天线的驻波并不理想。如何通过参数分析和

进行优化是这一节的内容。这也是今后我们面对的主要问题。

这一节课你将掌握以下几个方面知识：

1、用变量替代模型尺寸；2、对天线进行参数分析；3、天线优化；

4、阵列建模；5、模型数据导出；6、HFSS脚本编程

一、建立变量

为了方便的修改天线尺寸，我们可以设置一个变量l=30，并令臂

长为l。具体做法是在历史绘图树中双击上臂对应的矩形，在对话框

中Zsize项直接输入变量符号l确认。在接下来弹出的对话框中输出

变量的初始值为30，单位选择mm，点击OK完成创建变量操作。

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同理，将辐射臂的宽度设置为变量w，初始值为5mm，但此时要注

意的是，我们需要将起始y坐标用-w/2表示，当改变w值的时候，

天线始终与z轴保持一致。

当设置变量成功后，若我们想改变变量的值，只需要在工程树中选中

该设计，在下方的Properties对话框可以直接作修改。

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注：变量不仅可以用于替代尺寸，还可以作为描述位置、材料特性、

图形变化参数等使用。

二、长度和宽度变化对天线性能的影响——自动参数扫描分析

参数扫描分析可以使我们在一个已设置变量的仿真模型之上分析具

有不同尺寸的模型。

在工程树中鼠标右键点击Optimetrics，打开快捷菜单并选择

Add-Parametric…

在接下来的对话框中点击Add，然后选择变量l，离散类型选择Linear

Step，起始值为25，停止值为30，间隔为1。记得点Add后OK键

确认。参数扫描设置成功后，在Optimetrics节点下面生成

ParametricSetup1项。

接下来我们开始参数扫描分析，右键点击ParametricSetup1，选择

Analyze，启动自动扫参分析。

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当信息提示框提示分析完成后，便可到图形结果进行修改。例如我们

修改S11随频率变化图形，在Families标签页中，选择长度变量l

为全体，确认修改后点击ApplyTrace生成新的图形。

从新的图形中我们寻找到这样的趋势，随着长度的减小，天线S11

的最低点向高频移动。这个就是我们通过参数扫描获得的第一个重要

的结论！

同时，我们得到的第二个有用信息是：对应长度为25mm和26mm

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时，中心工作频率分别在2.4GHz和2.5GHz。那么我们估计，长度

在25-26mm之间应该存在最优取值使工作频率为2.45GHz。

同理，我们可以固定长度为26mm不变（在Properties对话框中修

改），对w参数进行分析。注意：由于天线的尺寸不断变化，空气腔

为了满足延伸四分之一波长的条件，可以让空气腔的大小随着变量发

生变化！

仿真过程中可能在信息窗口出现以下警告，说明求解结果是非收敛情

况下产生的，造成结果值不是太精确。解决的办法是在Analysis-Setup

设置中，增加迭代的步数。

同样，分析完毕后，我们可以得到这样一个关于不同w取值时，反

射系数随频率变化的新图形。从新图形中我们又能获得什么样的信息

呢？

1、随着w增加，中心工作频率会降低；

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2、随着w增加，小于-10dB的带宽会增加。

综合以上的结果，我们得到的结论是：如果同时调整l和w值，会

改变天线的工作频率和带宽。当l和w选择一组合适的值，可以使工

作频率和带宽均满足指标要求！即天线优化问题。

三、天线优化

1、一种喻为手动模式的优化方法，同时对两个参数进行扫描，即添

加两个自动扫描参数如下。l和w取值组合一共有42种，我们希望

计算所有取值下，2.4GHz、2.45GHz和