utilizare hfss

7/29/2019 Utilizare HFSS

1/8

Un exemplu Ansoft HFSS 8:

Aperture-Coupled Patch Antenna

Acest exemplu presupune ca ai avut deja ocazia s rezolvai n HFSS unul sau doua exemple aa nct nuva mai descrie n detaliu locul n care se va da fiecare comand. Totui vei fi ghidai n detaliu n ceea ce

privete comenzile ce trebuie introduse.

Modelul analizat este o antena patch cuplat prin apertur desenat n figura 1. Are un plan de mas prinsntre dou straturi de dielectric. O linie de transmisie aduce semnalul dedesubt i un patch deasupra. ntrelinie i patch exist o deschidere n planul de mas (apertur) care permite cuplajul electromagnetic.Structura astfel obinut este rezonant: va radia numai ntr-o band ngust de frecven.n jurul structurii se afl aer.

Fig. 1 Aperture-coupled patch antenna

Crearea Structurii (Draw)

Dai click pe icoana Maxwell Control Panel (n general se afl pe desktop sau dac nu n lista deprograme) pentru a porni HFSS i va aprea bara de butoane Maxwell care ofer o interfa comunpentru mai multe programe Ansoft orientate spre analiz electromagnetic (HFSS, Ensemble, Maxwell3D, etc.). n bar alegei Projects. Aceast command deschide o nou fereastr: Maxwell Control Panel(Manager de proiecte). Alegei crearea unui nou proiect (New) n directorul dorit. Dac existi alte

programe Ansoft instalate asigurai-v c tipul de proiect este HFSS.

Dac n fereastra anterioar nu ai avut selectat opiunea Open project upon creation, alegei nMaxwell Control Panel comanda Open pentru a deschide noul proiect. O nou fereastr se va deschide:fereastra de comenzi (Executive Commands) sau fereastra principal a proiectului. Apsai butonulDraw pentru a deschide programul de desenare a structurii (3D modeller)

Dac la pornirea programului v apare o fereastr n care s alegei unitile de msur n care se msoardimensiunile fizice alegei [cm]. Dac aceast fereastr nu apare va trebui s impunei centimetri caunitate de msur n meniu: OptionsPreferences. Dac avei experien n utilizarea programului de


2/8

desenare putei crea modelul plecnd de la lista de obiecte artat mai jos. Dac nu, respectaiinstruciunile care urmeaz dup list pn la sfritul acestui capitol.Pentru utilizarea listei trebuie s introducei coordonatele punctelor iniiale (Min x,y,z) i finale (Maxx,y,z). Putei introduce (dup alegerea tipului de obiect!!) coordonatele punctului (vertex) iniialrespectiv final. Atenie: HFSS cere s introducei dimensiunile (size) obiectelor, dara acestea vor ficompletate automat dac introducei coordonatele punctului final. Dup terminarea listei putei citi

comentariile de la sfritul acestui capitol despre aer si despre linie.

Object name Object type Min. x,y,z Max. x,y,z Sizeair solid, box -9, -9, -4 9, 9, 6 18 x 18 x 10dielbot solid, box -5, -5, -0.16 5, 5, 0 10 x 10 x 0.16dieltop solid, box -5, -5, 0 5, 5, 0.16 10 x 10 x 0.16ground sheet, rectangle -5, -5, 0 5, 5, 0 10 x 10trace sheet, rectangle -5, -0.2475, -0.16 2, 0.2475, -0.16 7 x 0.495slot sheet, rectangle -0.0775, -0.7, 0 0.0775, 0.7, 0 0.155 x 1.4patch sheet, rectangle -2, -1.5, 0.16 2, 1.5, 0.16 4 x 3slab solid, box -5.1, -1.5, -0.8 -5, 1.5, 0 0.1 x 3 x 0.8

ncepem cu cele dou strauri de dielectric. Alegei n meniu Solids

Boxpentru a crea stratul inferior sauapsai pe icoana din bara de butoane a programului. Acest strat se intinde de la punctul decoordonate (x,y,z) = (-5, -5, -0.16) la (x,y,z) = (5,5,0). Deci dimensiunile sale sunt (10, 10, 0.16). Activaicoordonatele din partea stng ferestrei dac este necesar alegnd check box-urile de lng ele.Denumii noul obiect dielbot. Dup ce l-ai creat putei folosi icoana Unzoom sau ViewFit All nmeniu pentru a mbunti vizibilitatea.

Putei crea dielectricul superior prin duplicarea celui inferior. Mai nti trebuie selectat acesta din urm

prin folosirea icoanei de selecie apoi indicarea cu mouse-ul n una din ferestre (se observschimbarea culorii obiectului selectat) i alegerea comenzii Ok. Alegei din meniu

EditDuplicateAlong Line. Introducei vectorul (0, 0, 0.16) (Enter) i un numr total de obiecteegal cu 2 (Enter) (original +copie). HFSS creaz un al doilea obiect distanat fa de primul cu 0.16 cmdup direcia z, deci aezat exact deasupra primului. Trebuie schimbat numele acestui obiect. Alegei

EditAttributesBy Clicking sau apsai icoana i selectai obiectul nou creat. Apsai OK,schimbai numele n dieltop i apsai din nou OK. Apsai Cancel pentru a prsi modul demodificare a atributelor.

Se creaz n continuare obiecteleground,trace,slot, ipatch. Alegei LinesRectangle pentru fiecareobiect. Pentru fiecare obiect introducei primul punct n partea stng a ferestrei (x,y,z), apsai Enter,alocai fiecrui obiect o dimensiune, un nume i o culoare, sau ca mai sus, introducei coordonatele

punctului (vertex) final. Avei grij sa fie selectat numai planul XY deoarece se dorete ca acestedreptunghiuri sa fie orizontale. Numele i coordonatele se obin din tabelul de mai sus. Avei grij s aveiselectat opiunea covered deoarece aceast simulare necesit obiecte tip suprafai nu doar linii cu

nimic ntre ele. Putei determina tipul obietelor (sheet, solid, polyline etc.) prin apsarea icoanei camai sus. nafara modificrii numelui unui obiect putei controla vizibilitatea acelui obiect, dac va fiinclus n soluie sau nu, dac este desenat ca obiect sau ca un cadru (rendered/wireframe).

Dup ce s-au introdus toate cele patru obiecte de tip suprafa (sheet), se creaz on paralelipiped (solidbox) n jurul acestora, pentru a permite structurii s radieze. Ct de mare trebuie s fie aceast cutie?Ceea ce trebuie avut n vedere este ca n momentul n care se introduc condiiile la limit, marginileabsorbante sau de radiaie care vor aprea pe suprafeele exterioare ale paralelipipedului s nu fie prea

apropiate de obiectele care radiaz cmpul electromagnetic. Regula de baz este c marginea trebuie sfie distanat cu un sfert din lungimea de und dac dorim o analiz precis a radiaiei antenei. Antenaeste conceput s radieze la 2GHz deci feele paralelipipedului air va trebui s fie la 4cm deprtare deobiectele radiante. Se poate msura acest distan pornind de la marginile planului de mas sau numai de


3/8

la marginile antenei patch. Alegerea depinde de importana pe care o va avea radiaia de la margineaplanului de mas, relativ la radiaia antenei patch. Pentru plane de mas de dimensiuni mari, aerul sepoate plasa deasupra planului de mas n loc sa l inconjoare. n cazul de fa se apic metoda prudent dea plasa marginile radiante la cel puin 4cm de marginile planului de mas n toate direciile, mai multchiar dect att deasupra antenei, ca fiind locul banuit al direciei de radiaie a antenei. Se folosetecomanda din meniu SolidsBox pentru a crea paralelipipedul umplut cu aer. Primul punct este (x,y,z)=(-

9, -9, -4) iar dimensiunile (18, 18, 10). Numii acest obiectair.

Ultimul obiect necesar a fi definit este un solid pe care l vom numislab. Acesta va fi un obiect plasat lanceputul liniei de alimentare a antenei (trace) pentru a permite definirea unui port intern structurii (ninteriorul suprafeei de radiaie). Faa acestui obiect care atinge linia va fi definit mai trziu ca un port

prin care excitaia electromagnetic intr n sistem. Ct de mare trebuie s fie acest port? HFSS calculeazcmpuri i deci acest port va trebui s fie suficient de mare pentru a gzdui modelul de cmpelectromagnetic caracteristic modului TEM n liniile microstrip. Ansoft recomand ca acest port s fiemai lat de 5 pn la 10 ori dect laimea liniei i de 5 ori mai nalt dect grosimea dielectricului. n acestcaz linia are o lime de aproape 0.5 cm deci portul va avea o lime de 6 cm. Dielectricul are o nlimede 0.16 cm aa c portul va avea 0.8 cm nalime. n plus o margine a portului ar trebui s coincid cu

planul de mas (deoarece liiile de cmp generate de linie se opresc la planul de masi nu trec prin el).

Un port este bidimensional i deoarece trebuie s indicm programului din ce direcie provine excitaiainiial atunci cnd portul este intern structurii, trebuie s prevedem portul cu posibilitatea anulriiradiaiei care ar avea direcia greit, deci n spatele portului trebuie s apar o regiune metalic perfectconductoare. Aceast regiune nu va scurtcircuita portul deoarece n acest mod a fost realizat HFSS pentrulucrul cu porturi interne structurii. Acesta este motivul pentru care obiectulslab este tridimensional.

Pentru crearea acestui port tridimensional vom crea paralelipipedul prin deplasrea unui dreptunghi.Folosii comanda LinesRectangle pentru a crea un dreptunghi (ca suprafa covered) care are

primul punct de coordonate (-5, -1.5, -0.8), paralel cu planul YZ, cu o dimensiune de 3 cm pe direcia y i0.8 pe direcia z. Numii dreptunghiul slab. Apoi se creaz corpul tridimensional (solid) deplasnddreptunghiul pe o distan de -0.1cm n direcia x (distana este arbitrar, att ct s paralelipipedul s nufie extrem de subire). Alegei din meniu SolidsSweepAlong Vector. Selectai dreptunghiul ialegei vectorul de deplasre (-0.1, 0, 0).

n acest moment desenarea structurii este complet. V putei ntoarce la fereastra de comenzi alegndFile Exit

Alegerea materialelor (Setup Materials)

Alegei Setup Materials n fereastra principal i se va deschide o nou fereastr pentru alegerea

materialelor. Se poate observa c numai obiectele tridimensionale apar n list. La obiectelebidimensionale impunerea tipului de material se face prin alegerea condiiilor la limit corespunztoare(altfel spus suprafeele metalice nu vor fi caracterizate de un material metalic ci de o condi ie la limit tipconductivitate mare.)

Alegei materialele pentru aer i pentru port alegnd n list obiectele air i slab apoi selectnd aer iconductor perfect ca material corespunzator, i cu comanda Assign.Pentru dielectric vom aduga un nou material pe list. Alegei MaterialAdd. n partea dreapt se alegeun nume pentru material (de ex. eps254) i o permitivitate electric relativ de 2.54. Dup ce apsai pecomanda Enter noul material este inclus n lista cu materiale i poate fi folosit. Cu ajutorul tastelor Ctrlsau Shift selectai ultimele dou obiecte dielbot i dieltop i alocai-le la amndou noul material(Assign).

Va putei ntoarce la fereastra principal.


4/8

Alegerea condiiilor la limiti a surselor (Setup Boundaries/Sources)

n fereastra principal alegei Setup Boundaries/Sources Se deschide fereastra programului de alegere acondiiilor la limiti de impunere a surselor.

Mai inti atribuii condiii de conductivitate perfect obiectelor bidimensionale care nu au primit nccondiii de material. Alegei n meniu EditSelectBy Name n fereastra care apare asigurai-v copiunea Object este selectat. Dorii s selectai obiectele 2D nu i feele 2D ale obiectelortridimensionale. Cu ajutorul tastei Ctrl, selectai simultan obiecteleground,patchitrace. Vei observac ele i modific culoarea n figur. Sub figur dai noii condiii la limit numelemetalsi asigurai-vc este selectat opiunea boundary i nu source. Tipul de condiie la limit este Perfect E (pereteelectric ideal). Aceasta nseamn c metalele sunt considerate conductoare perfecte. Se poate desiguratribui condiia la limit pe rnd celor trei obiecte.

n continuare vei desemna faa corespunztoare a paralelipipedului metalic slab pentru a funciona caport. Aceasta este faa paralelipipedului orientat spre linia microstrip. Folosii funcia de zoom pentru avedea n detaliu paralelipipedul. Alegei EditSelectBy Name. n fereastra care apare alegei opiunea

Face. Selectai obiectulslabi selectai pe rnd feele pn ajunge s fie selectat faa care va fi portul.Alegei Done. Sub figur selectai Source n loc de Boundary. Tipul de surs fixai-l s fie Port.Fr a face alte modificri apsai butonul Assign. Alt metod de a selecta o anumit fa const n

afectarea vizibilitii celorlalte obiecte folosind icoana pentru a lsa numai paralelipipedul vizibil sauprin ncercri prin nimerirea uneia din feele paralelipipedului. i folosirea tastei N pentru trecerea ciclicprin toate feele care pot fi selectate. n cele din urmi faa anterioar a obiectuluislab va fi selectat.

n acest moment numai dou limite mai trebuie s fie definite. HFSS nu tie nc faptul c exist odeschidere (slot apertur) n planul de masi nu tie c antena va radia n spaiul liber. Dac ai ieiacum HFSS ar umple tot planul de mas cu o suprafa perfect conductoare iar n jurul aerului ar aprea ocutie metalic perfect conductoare.

Pentru apertur alegei din meniu EditSelectBy Name , avei grij ca opiunea Object s fie aleasi selectai obiectul slot. Sub figur dai condiiei la limit numeleaperture , avei grij s fie selectatopiunea Boundary i alegei tipul Perfect H / Natural. Natural indic o interfa natural ntre doumedii. Aceast condiie la limit face s apar deschiderea n planul de mas. Apsai butonul Assign.Citii avertismentul care apare pe ecran relativ la suprapunerea n aceeai zon a dou condiii la limitdiferite. n acest caz este exact ceea ce ne intereseaz pentru c am afectat mai nti condiia Perfect E

planului de masi apoi condiia Natural pentru apertur. Dac ordinea introducerii condiiilor ar fi fostinvers, condiia Perfect Ear fi nlocuitcondiia Natural de la nivelul deschiderii.

n sfrit alegei obiectul airi afectai-i o condiie de tip condiii la limit cu radiaii, i dati-i numeleabc.

ntotdeauna este important s verificai porturile i condiiile la limit nainte de a trece mai departe.

Alegei din meniu ModelDisplay Boundaries sau alegei icoana . Verificai condiiile la limit unacte una. Observai c numai paralelipipedulslab apare pentru selectarea condiiei s_metal. Acest lucrueste corect pentru c s_metal indic numai suprafaa obiectelor tridimensionale metalice. Dac efectuaidublu click pe un nume de condiie la limit se va schimba vizibiltatea obiectelor care dein respectivacondiie la limit. Dup ce ai verificat toate condiiile v putei ntoarce la fereastra principal nchizndferestrele de afiare i selecie a condiiilor la limit.

Alegerea Soluiei i Analiza (Setup Solution Parameters i Solve)Neglijai comanda Setup Executive Parameters i apsai butonul Setup Solution.


5/8

Dac nu avei timp sau vi se pare acest excerciiu dificil alegei urmtorii parametri pentru analiz:Frecvena de test (single frequency) va fi de 2.1 GHz, numrul de treceri adaptive 5(Adaptive selectat, Requested passes 5 ) Alegei i Fast Frequency Sweep ntre 1.8 GHzi 2.4 GHz cu 999 pai. Apsai OK i apoi Solve pentru a calcula soluia. Calculul dureaz5-10 minute, memoria necesar este de 60Mo. Putei trece la urmtorul capitol.

Dac suntei curioi cu privire la posibilitile programului alegei n felul urmtor: Frecvena detest de 2.1 GHz, numrul de treceri adaptive 2 i Delta S 0.05. Dou treceri adaptive nu suntaproape niciodat suficiente, dar dup aceti doi pai vom putea accelera convergena. Avei grijca Fast Frequency Sweep s nu fie selectati apsai OK i apoi Solve pentru a calculasoluia.

HFSS creaz o reea de tetraedre iniial grosier, bazat numai pe geometrie i apoi o finiseaz astfelnct nici un tetraedru s fie mai mare dec un sfert din lungimea de und corespunztoare frecveneiintroduse. Calculeaz o prim soluie, determin unde soluia este mai imprecis, realizeaz n acel loc oreea mai fini calculeaz o a doua soluie. Cnd analiza se termin, apsai pe butonul Matrix dinfereastra corespunztoare proiectului. Pe ecran va aprea o list a soluiilor, soluiile care ncep cu A_sunt rezultatele trecerilor adaptive pentru frecvena afiat n stnga: A_1 pentru prima trecere, A_2

pentru a doua etc. Soluiile care ncep cu S_ sunt soluiile baleierii frecvenelori n a doua coloan poatefi aleas n acest caz frecvena pentru care se doresc detalii. Mrimea afiat este impus de a treiacoloan Modal View sunt cteva mrimi ce pot fi afiate, dar n acest caz suntem interesai doar de

parametrii S. Parametrii pot afiai n dB, ca modul, faz, etc.

n aceast simulare cu dou treceri adaptive se poate observa c apare reflexie aproape total. Acest lucrueste de ateptat deoarece avem de a face cu o structur rezonanti este foarte posibil s ne situm lngrezonan cu o eroare chiar mic. Aceast situaie nu este avantajoas deoarece HFSS va face finisareareelei mai ales n zona liniei microstrip unde cmpul are valori considerabile i nu n aer (unde la reflexietotal vom avea cmpuri neglijabile). Vom fora manual ca reeaua s se apropie de cea pe care oconsiderm mai potrivit pentru structura analizat.

Alegei din nou Setup Solution. Mai cerei nc doi pai adaptivi i o baleiere de frecven ntre 1.8 i2 GHz cu 999 pai. n plus, vom controla manual reeaua. Alegei Mesh Options Manual Mesh Define Manual Mesh, selectai ca punct de plecare reeaua curent (current). Va aprea o noufereastr numit Mesh3d pentru definirea reelei.

Se poate vedea reeaua curent creat n obiecte selectnd un obiect i alegnd din meniu Mesh ShowMesh. Dac selectm paralelipipedul corespunztor aerului i artm reeaua vom observa o reeaaproximativ egal distribuit n interiorul obiectului. Putem alege finisarea reelei, n acelai mod n careare loc acest lucru n timpul proceselor adaptive. Alegei RefineObjectBy Length. O nou fereastr

apare i vi se spune cte tetraedre sunt n interiorul obiectului, care este lungimea maxim, minim iefectiv (RMS) a acestora. Vi se cere s introducei dimensiunea maxim a tetraedrelor i numrul detetraedre care pot fi adugate pentru a nu aprea o cretere excesiv a acestora.Facei s apar o lungimemaxim egal cu 2cm i un numr suplimentar de tetraedre egal cu 1000. Apsai Ok i putei observa oreea mai dens n volumul de aer.

De asemenea regiunea cea mai apropiat de patch trebuie s aib o imprire suficient de fin. Deselectaiobiectulairi facei s devin invizibil. Vom face finisarea reelei ntr-o zon care nu este limitat de unanume obiect. Alegei RefineBoxBy Length. n stnga definii punctul de plecare n poziia (-2.5, -2, -0.5) i dimensiunea (5, 4, 1). Alegei o dimensiune maxim de 1.2 i numru maxim de elemente cetrebuie adugate 1000. Alegei Ok, FileSavei FileExitpentru pentru a v ntoarce la fereastra dealegere a soluiei. Asigurai-v c reeaua de plecare este fixat pe poziia Manual dup care pornii dinnou analiza.


6/8

Este important s evideniem faptul c motivul principal pentru care am introdus reeaua modificatmanual este doar exerciiul. Rafinarea adaptiv ofer n acest caz un rezultat rezonabil fr toate acestemodificri. Reeaua manual permite utilizatorilor experimentai s ajute programul n gsirea uneiconvergene mai rapide. Exist totui pericolul suprancrcrii. Putei alege prea multe tetraedre soluias devin prea lent. Comparai rezultatele cu cele obinte anterior. Dac rezultatele sunt diferite, probabilcimele sunt mai precise. Trebuie n funcie de problema de rezolvat s decidei dac precizia mai bun

justific resursele suplimentare folosite (ca exemplu timpul crete de la 5 la 15 minute, memoria necesarde la 60Mo la 220Mo).

Post Procesare; Date (Post ProcessMatrix Data)Alegei Post ProcessMatrix Data din meniul principal. Acest meniu v ofer posibilitatea s realizaiurmtoarele procesri:

1. decapsulare (de-embed) adic adunarea sau scderea unei seciuni de linie de transmisie.2. renormalizarea impedanei portului la o anumit valoare.3. calcularea matricii impedan.4. exportarea datelor din matrice pentru a fi utilizate ntr-un alt program (simulator de circuit de

exemplu).

Decapsularea va fi fcut la nceput. n acest moment planul de referin este planul n care se gseteportul. Acesta ar putea s nu fie acelai plan de referin ntlnit n alte situaii, n msurtoriexperimentale de exemplu. S presupunem c la msurare rezultatele se obin n raport cu planul x=2, ntimp ce la simulare portul se gsete n planul x=5. Pentru o comparare corect, trebuie s facem corecia

pentru acest lucru. Acest proces se numete decapsulare.

n meniul din programul Matrix Data alegei Compute De-embed n timp ce S_1 este selectat(variaia (sweep) 1). Programul de decapsulare apare. n partea stng a meniului alegei o distan de3cm (introducei 3 n caseta de editare apoi apsai butonul Set Distance i va aprea o sgeat).

Asigurai-v c sgeata arat n direcia corect, nspre structur. Opiunile Into Object i Out fromobject se refer la obiectul pe care este definit portul. Cnd apsai OK ajungei din nou n programulMatrix Data. Aici vei putea vedea o nou mrime n list: D_1 care este matricea S decapsulat. Cndvei compara vectorii S_1 i D_1 vei vedea c singura diferen este faza schimbat a parametrului Scorespunztoare diferenei de drum egale cu dublul lungimii liniei de transmisie. Am definit linia detransmisie ca fiind ideal deci numai faza se modific.

Dup aceast corecie relativ la locul n care se gsete planul de referin, se poate face renormalizareaimpedanei liniei de transmisie. n programul Matrix Data selectai D_1 din lista de soluii. La dreaptaalegei optiunea Port Zo. Putei vedea c impedan portului este aproape de 50 ohmi dar totui exist oeroare de civa ohmi. S presupunem c vei ti c n practic, atunci cnd se va realiza antena, va fi

conectat la o linie de transmisie de exact 50 ohmi care va ncepe n planul x=2 pe care tocmai l-amdefinit. Meniul de renormalizare v permite s adaptai rezultatele din HFSS n aa fel nct s putei

prevedea ce se va ntmpla cnd vei construi aceast structuri o vei conecta la o linie cu impedana de50ohmi. Alegei Compute Renormalize acceptai valorile implicite n urmtoarea fereastr careapare, (normalizarea o facem la 50 de ohmi), i apsai OK. In fereastra Matrix Data vei avea o soluiesuplimentar R_1 care este soluia D_1 renormalizat. Comparai parametrii S pentru soluiile R_1 iD_1. Difer puin i ca modul i ca faz. Reflexia este puin mai mare datorit discontinuitii pe care amintrodus-o. (47-50ohmi).

Acum trebuie calculat impedana de intrare a antenei. Acest operaie putea fi fcuti fr decapsularesau renormalizare. Aa ar fi trebui fcut dac planul de referin ar fi rmas la locul n care s-a definit

portul i dac liniile de transmisie ar fi fost aceeai de o parte i de alta a portului. Totui trebuie sreinei c impedana de intrare este foarte sensibil la locul n care se gsete planul de referin. AlegeiR_1 n lista cu soluii. n programul Matrix Data alegei din meniu Compute Z Matrix. Vei observa


7/8

c acum putem vedea matricea Z (opiune care anterior nu puea fi selectat) Matricea Z are doar unelement (matrice 1x1) ceea ce este normal din moment ce este o structur cu un singur port.

Alegei FileExit pentru a v ntoarce la fereastra principal.

Post Procesare; Afiarea parametrilor (Post ProcessMatrix Plot)

Primele rezultate care ne intereseaz sunt parametrii S ca funcie de frecven. Acetia au o legaturdirect cu mrimile ca pierderi prin reflexie, pierderi prin neadaptare, i factorul de und staionarVSWR. n meniul principal alegei Post Process Matrix Plot. Va aprea programul de afiare adatelor.

n acea fereastr alegei din meniu Plot New Plot. Urmrii valorile implicite ca s fii siguri c leputei accepta (asigurai-v mai ales c S_1 este selectat) i nd ai terminat apsai OK. Un grafic cuvariaia lui S11 n funcie de frecven apare. Schimbai scala i diviziunile dac dorii fcnd dublu clickoriunde pe grafic i efectund modificri n fereastra care apare. Vei vedea c S11 este destul de mic lafrecvena de rezonan: mai puin de 10% din putere este reflectat. Deasemenea puei vedea c antenanu este o anten de band larg. Banda poate fi uor determinat dac se face graficul n dB. Selectai

Plot New Ploti cerei graficul n dB. Alegei n meniu View Show Coordinates ceea ce vpoate ajuta s determinai banda.

Un alt mod interesant de a afia datele este diagrama Smith. Alegei n meniu din nou Plot New Ploticerei S11 ca o variaie pe diagrama Smith. Diagrama Smith este complicat dar nu reprezint dect oreprezentare polar a unui coeficient de reflexie polar. Punctele de lng marginea cercului indic oadaptare slab cu linia de transmisie de intrare (reflexie aproape egal cu 1), n timp ce punctele de lngcentru indic o adaptare bun (reflexie apropiat de 0). Reinei c direcia n care se traseaz punctele pediagrama Smith este ntotdeauna n sens orar direct la creterea frecvenei. Diagrama Smith este util maiales n proiectarea reelelor de adaptare.

Alegei Window Close All pentru a nchide toate ferestrele.

n sfrit alegei Plot New din nou pentru a reprezenta impedana de intrare. Pentru aceasta va trebuis selectai R_1 din lista cu soluii i matricea Z n lista cu parametrii calculai. Deasemenea alegeimodulul pentru a fi reprezentat (magnitude). Dup ce apare graficul facei dublu click oriunde i alegei

pentru axa vertical ceva mai potrivit (0-400 ohm cu 9 diviziuni) Antena este slab adaptat cu linia deintrare la frecvene unde are o impedan de intrare care este fie mult mai mare fie mult mai mic dect 50de ohmi. Antena este posibil s fie bine adaptat cu linia de intrare unde impedana de intrare este

apropiat de valoarea de 50 ohmi. Putei observa c graficul traverseaz linia de 50 de ohmi de trei ori.Aceasta nu nseamn c antena este adaptat perfect cu linia la aceste 3 frecvene. Graficul parametrilor Sa artat n mod clar o singur rezonani nu 3. Nu trebuie pierdut din vedere c impedana este de faptcomplex. Pentru a avea adaptare este necesar ca i faza impedanei s corespund celei a linie de intrare.Alegei Plot Add to Plot, i adugai i faza impedanei antenei la grafic. Frecvena la care antenarezoneaz i unde puterea reflectat are un minim este cea unde impedana complex este cea maiapropiat de valoarea (50 ohm, 0 grade)

Parsii programul alegnd din meniu FileExit. Nu este nevoie s salvai nimic n acest punct.

Post Procesare; Afiarea cmpurilor (Post Process Fields)La sfrit vom privi mai degrab cmpul electromagnetic generat dect parametrii S i Z: vei generacaracteristica de directivitate a antenei i vei putea vedea cmpurile din interiorul structurii. nainte de a


8/8

intra n procesorul de cmpuri apsai pe butonul Matrix n fereastra principal i verificai care estefrecvena de rezonan a structurii. Procesarea se va face la aceast frecven.

Alegei Post Process Fields din meniul principal. Se deschide procesorul 3D. Apoi alegei din meniuData Edit Sources. Acesta este un meniu important cu toate c este uitat deseori. ntr-un sistemmultiport i/sau multimod, putei selecta sau deselecta porturile i modurile respective i s le excitai cu

orice amplitudine i faz. ntr-o problem de reflexie se poate alege ntre cmpurile totale i celereflectate. Deasemenea, dup o variaie a frecvenei putei alege frecvena la care dorii s vedei cmpul,acest caz fiind cel care ne intereseaz n acest moment. Specificai frecvena de rezonani apsai OK

pentru a ncrca cmpurile corespunztoare acestei frecvene.

Vom produce o diagram de directivitate. Alegei Compute Far Field. Urmtoarea fereastr v ceres specificai unghiurile. Vom ncerca s vedem ce nseamn aceste unghiuri. Cele dou diagrame pe carele vei construi vor fi n planul x,z respectiv y,z. HFSS lucreaz cu unghiurile theta i phi n coordonatesferice. Theta este unghiul de la axa z pn la punct, phi este unghiul de la axa x pn la punct. Deci ocaracteristic a antenei n planul x,z va avea phi=0 i o diagram n planul y,z va avea phi=90 grade. ncasetele de editare pentru phi introducei start=0, stop=90, steps=1. Ambele diagrame vor fi trasate pentru

theta n toat gama de variaie deci alegem pentru theta start=0, stop=360, stteps=72.

Urmtoarea fereastr folosii-o pentru a cere o diagram de directivitate pentru phi=0 i phi=90 ntr-odiagram 2D polar. Diagramele de directivitate sunt proporionale cu puterea i sunt relative la putereacare ar fi radiat de un radiator izotropic (o surs care radiaz n toate direciile n mod egal)

Pentru a produce diagrama de ctig a antenei alegei Plot Far Field i alegei s vi se reprezinteaceast mrime, elegnd eventual o diagram polar 3D. n acest caz va arta ca diagrama de directivitate.Ar fi artat n mod diferit dac antena ar fi avut pierderi interne deoarece diagrama de ctig are n vederetocmai acest lucru. Explorai n continuare cteva din facilitile programului cum ar fi Window Tile,

Window Cascade, PlotModify, Plot Deletei Window Close.Pentru a sfri exerciiul vom reprezenta cmpul n planul x,z. Mai nti trebuie s realiz o seciune cares coincid cu planul x,z. Alegei GeometryCreateCutplane.Apoi, n partea stng a ferestreialegei (x,y,z)=(0,0,0) Numii planul sectxz. Apsai butonul Set sub eticheta Origine. Apoi facei(x,y,z)=(0,1,0) i apsai butonul Set de sub eticheta Normal. Apsai OK.

Acum cnd seciunea e definit alegei PlotField. n fereastra care apare alegei Mag. E i Surfacesectxz. Notai noua seciune definit apare n list mpreun cu planele i suprafeele obiectelor pe carevom putea reprezenta cmpul. Alegei OK pentru a nchide aceast fereastri de asemenea n fereastraurmtoare. Probabil c nu vei observa mare lucru. Aceasta se ntmpl deoarece culorile sunt raportate la

valoarea maxim a cmpului i cum n linia de transmisie cmpurile sun cu un ordin de mrime mai maridect n aer, figura apare foarte plat. Facei dublu click pe scal i n ferestra care apare schimbaivaloarea maxim sa fie de 20-30 de ori mai mic din cea care este iar minimul la 0 daca este necesar.Alegei OK

Se poate face i o variaie a fazei (film). Alegei PlotField din nou i selectai csua Phaseanimation. Urmai paii i vei vedea un film care arat variaia n timp a cmpului electric n jurulantenei.

Sfrit

utilizare hfss

Documents