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8.4 HFSS天線仿真設(shè)計(jì)分析結(jié)果
在實(shí)際應(yīng)用中,通常使用球坐標(biāo)系來處理天線的輻射問題。對于直角坐標(biāo)系中三維空間的任一位置 P(x,y,z),用球坐標(biāo)系可以表示為 P(r,theta,phi)。其中,r 是坐標(biāo)原點(diǎn)與點(diǎn) P 之間的徑向距離,theta是坐標(biāo)原點(diǎn)到點(diǎn) P 的連線與 z 軸正向之間的夾角,phi 是坐標(biāo)原點(diǎn)到點(diǎn) P 的連線在 xy 平面的投影與 x 軸正向之間的夾角,可以參考圖 8.14。球坐標(biāo)系中 r、theta、phi 的變化范圍分別為 0≤r<+∞,0≤ theta ≤ 180°,0≤phi≤360°。
圖 8.14 球面坐標(biāo)(r,theta,phi)
在球坐標(biāo)系下,天線輻射到自由空間的磁場和電場分布可以由下式計(jì)算:
天線輻射能量到自由空間,需要計(jì)算遠(yuǎn)離輻射源處的電磁場分布。HFSS 中定義了輻射邊界條件和 PML 邊界條件用以模擬開放的自由空間,計(jì)算天線的輻射問題。因此,HFSS 在處理天線等輻射問題時(shí),必須使用輻射邊界條件或者 PML 邊界條件。
8.4.1 定義遠(yuǎn)區(qū)場輻射表面
在 HFSS 數(shù)據(jù)后處理模塊,為了能夠查看天線方向圖、天線方向性系數(shù)等參數(shù),首先需要定義遠(yuǎn)區(qū)場輻射表面。
從主菜單欄選擇【HFSS】→【Radiation】→【Insert Far Field Setup】→【Infinite Sphere】 命令;或者右鍵單擊工程樹下的 Radiation 節(jié)點(diǎn),從彈出菜單中選擇【Insert Far Field Setup】→【Infinite Sphere】命令,打開 “遠(yuǎn)區(qū)場輻射表面設(shè)置”對話框,如圖 8.15 所示;定義和添加遠(yuǎn)區(qū)場輻射表面。
圖 8.15 “遠(yuǎn)區(qū)場輻射表面設(shè)置”對話框
在該對話框的 Infinite Sphere 選項(xiàng)卡界面的 Name 項(xiàng)輸入遠(yuǎn)區(qū)場輻射球面的名稱;Phi 欄是定義圖 8.14 所示的球坐標(biāo)系中角坐標(biāo)Phi的范圍和步進(jìn)值,Theta 欄是定義圖 8.14 所示的球坐標(biāo)系中角坐標(biāo)Theta 的范圍和步進(jìn)值;二者的角度范圍由 Start、Stop 項(xiàng)設(shè)置,步進(jìn)值由 Step Size 項(xiàng)設(shè)置,單位可以是角度(°)或者弧度(rad)。 對話框中的Coordinate System選項(xiàng)卡和Radiation Surface選項(xiàng)卡一般保持默認(rèn)設(shè)置不變。 最后單擊確定按鈕,完成遠(yuǎn)區(qū)場輻射表面設(shè)置。設(shè)置完成后,Name 項(xiàng)定義的輻射表面的名 稱會添加到工程樹的 Radiation 節(jié)點(diǎn)下。
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