HFSS仿真背馈微带天线（圆极化）学习笔记

模式驱动求解

整个天线结构分为3部分：贴片天线、介质层和接地板。 为了后面方便进行参数分析和优化设计，这里用几个变量表示（这些变量都是理论计算的结果，计算方法参考文章：矩形微带天线的尺寸理论计算）

贴片天线建模： 材料：PEC 模型：矩形 坐标： 矩形贴片的坐标：

介质层建模： 材料：FR4（玻璃纤维环氧树脂），介电常数：4.4，损耗角正切：0.02，厚度1.6mm 模型：长方体 坐标：

接地板建模： 材料：PEC 模型：矩形 坐标：

将以上3个矩形线合并成一个，最终建立的模型如图：

激励方式：集总端口激励（Lumped port） 模型：圆柱体 坐标：内芯

坐标：外径

模型设置完之后，需要进行布尔运算，GND—外圆，外圆—内芯，介质基板—内芯，操作如下，同时选中GND和外圆模型，单击subtract， 如图

勾选上clone tool objects before operation，这个意思是减去之后还保留outer模型。 右键----assign excitation—Lumped port，

建立积分线

接地面、贴片天线的设置成理想导体边界（Perf E） 加入辐射边界条件（空气盒子）： 模型：长方体 坐标：

右键设置边界条件----辐射

求解中心频率：1.575GHz，迭代次数：20，收敛误差为0.02 扫频方式：快速扫频，扫频范围：1.3GHz~1.8GHz，步进：0.002GHz

设计检查没有问题，进行仿真分析，单击Analysis—setup1—sweep—analyze，进行仿真

谐振频率 在状态树下面的results右键，Create Modal Solution Data Report—Rectangular Plot，选择S11，点击new report，即可成图。

从结果可以看出，谐振频率点不在1.575GHz左右，需要进行参数分析，来找到谐振频率点，影响谐振频率的主要因素有：贴片的长度。 当L_patch为44.7mm时，谐振频率为1.575GHz

输入阻抗

这时，输入阻抗如图所示，可以通过调整馈电点位置来调整输入阻抗为50Ω匹配，通过参数扫描，确定L1为8.6mm时，这时的输入阻为：50.65-0.87*j，是匹配的。

把Lc和L1设置成优化变量 在定义变量里面，找到所定义的变量

添加优化目标

优化算法选择拟牛顿法（quasi Newton），最大优化迭代次数（Max No. of Iterations）设为30，优化阈值（acceptable）设为0，Noise选项设为0.1，然后添加计算

添加dB（S（1,1））为目标函数

添加dB（AxialRatio Value）轴比为目标函数

设置优化目标值和权重

进行优化仿真分析

右键单击view analysis result，查看仿真进程，当cost值为0时，优化结束，选中cost为0时的值(如果没有为0的值就选择最小值)，点击apply，更新到模型中，进行仿真。

谐振频率：

输入阻抗：

2D方向图： 方向图的查看需要在远场条件下，需要定义辐射表面，定义辐射表面过程如下：

这里定义的是XZ和YZ截面上的增益方向图

查看方向图

轴比： 这里选择以频率为横坐标，设置如下图：

Theta和phi都设置为0°

查看结果，这时候会重新进行仿真分析

右旋圆极化增益：

三维方向图： 定义三维方向图的辐射表面：

查看三维方向图 自此，仿真设计完成。