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实验一、Designer电磁仿真软件学习姓名: 学号:一、实验目的Designer 电磁仿真软件中天线模型的建立和仿真二、实验内容同轴探针馈电的矩形微带贴片天线三、实验原理1天线谐振频率: f mnmnL 叭 15 6 - 1)2天线馈电点位置:y COS -1r兀3 L r四、实验步骤1设置平面电磁仿真 点击开始按钮,选择程序AnsOft Des蚣ne/,点击Ansoft Designer; 选择菜单Pqject Inse/ Planar EM Design ; 在Choose Layout Technology对话框中选择None2插入层 选择菜单LayoutLayers打开编辑图层对话框,点击Stackup标签; 插入一个无限大的地面层:在叠层对话框中,单击Add Layer,在Name 列表中键入ground,在Type列表中选择metalized signal; 插入一个无限大的介质层:在叠层对话框中,单击Add Layer,在Name 列表中键入substrate,在Type列表中选择dielectric; 修改介质的材料及厚度:单击 Material 菜单中介质层对应的 Rogers按钮打开材料定义对话框,在 Material 列表的 Search Parameters 框 中输入FR4,点击确定按钮;在Thickness列表介质层对应的位置输 入1.6m m,点击确定按钮;插入图层:在叠层对话框中,单击AM 么“尸,在Name列表中键入 trace,在Type列表中选择signal3绘制模型 切换活动层为Trace:选择菜单选择Trace层; 绘制一个矩形:选择菜单DrawPrimitiveRectangle ;拖动鼠标绘制 一个矩形,双击矩形通过修改左下角点的坐标(-10,-10)和右上角点的 坐标(10,10)来改变矩形位置、大小; 绘制一个过孔:选择菜单DrawVia,鼠标移至所绘制矩形中单击左 键,双击绘制的过孔,通过修改 Hole Diameter(1mm)和Location (-3.5mm,0m m)来改变过孔的大小、位置4分配端口在 Project Manger 窗口依次展开 Projects PlanarEMI、Model、Vas,选 中LayoutVial,单击右键选择Properties打开过孔属性对话框,在Low layer 标签的 Excitation Type 列表中选择 coaxial excitation,单击确定5设置平面电磁分析 增加分析设置:选择菜单Planar EMAnalysis SetupAddSolutionSetup 打开 Setup 对话框,在 Meshing Parameter 标签 Fixed Mesh 的频率 设置为6GHz; 增加扫频:选择菜单Planar EMAnalysis SetupAdd FrequencySweep打开Sweep 1对话框;Sweep Description列表中选中默认扫描单 击Delete,Type歹U表中选择Interpolating,Specify Frequency Sweep歹U 表中选择Linear Step,在Start, Stop和Step框中分别输入1 GHz, 6GHz 和0.02GHz,依次点击Add和确定按钮6分析、保存工程 分析:选择菜单 Planar EMAnalyze; 保存工程:选择菜单FileSave打开保存对话框,输入文件名称ProbeAntenna,点击保存按钮7创建报告 创建 S 参数曲线a) 选择菜单 Planar EMResultsCreate Report 打开创建报告窗口, Report Type 选择 Standard, Display Type 选择 Rectangle Plot,单 击 OK 打开轨迹窗口;b) Context 对话框 Solution 选择 Setup 1 Sweep1, Y 标签 Category、 Quantity 和 Function 分别选择 S Parameter, S(Port1,Port 1)和 dB, 依次点击 Add Trace 和 Done 按钮(设计天线的仿真频率为 3.44GHz) 创建方向图和增益图a) 增加离散扫频:在Project Manger窗口依次展开Probe Antenna ManorEM!、就s,选中Set叨 2单击右键选择Add Frequency Sweep打开扫频对话框,Sweep Description列表中选中默认扫描单 击Delete, Type列表中选择discrete,并在Generate Surface Current选 项打勾,Specify Frequency Sweep列表中选择Linear Count, 在Start, Stop和Step框中分别输入3.41GHz, 3.5GHz和10,依次点击Add和 OK按钮;b) 分析:在 Project Manger 窗口 PlanarEM! 列表展开 Setup ! 选中 Sweep 2 单击右键选择 Analyze;c) 创建方向图:在 Project Manger 窗口 PlanarEM! 列表选中 Results 单击右键选择Create Report打开创建报告窗口,Report Type选择 Far Field, Display Type 选择 3D Polar Plot,单击 OK 按钮打开轨 迹窗口,Context 对话框 Solution 选择 Setup 1 Sweep2,点击 Sweeps 标签,F 选择 3.44GHz,点击 Mag 标签 Category Quantity 和 Function 分别选择 Gain, Gain Accepted和 dB,依次点击 Add Trace 和 Done 按钮;d) 创建增益图:在 Project Manger 窗口 PlanarEM! 列表选中 Results 单击右键选择Create Report打开创建报告窗口,Report Type选择Far Field, Display Type 选择 Rectangle Plot,单击 OK 按钮打开轨 迹窗口,Context 对话框 Solution 选择 Setup 1 Sweep2,点击 Sweeps 标签选中第一行单击左键选择F,第二行Phi和第三行Theta分别 去掉最右边 All Values 勾,都选为 0deg, Y 标签 Category、Quantity 和 Function 分别选择 Gain, Gain Accepted 和 dB,依次点击 Add Trace 和 Done 按钮五、实验报告1.总结Designer中天线模型的建立和仿真过程的注意事项; 在进行仿真过程中,应该注意严格按照实验书中的要求设置各项参数和选项。尤 其是在创建分析报告的时候,对于里面各种图像相关选项进行设置的时候要注意 各个选项标签的选择。按照实验的步骤要求,一句给定的天线尺寸和馈电探针的文字,作出以下数据图。1.1按照给定尺寸和馈电探针的位置做出的S参数曲线如下图所示:Q.OQ 10.0020.00现00An wltCrpraln XT R&t I FljnjrB.llFPH3图 1 默认尺寸下的 S 参数曲线sLtu-Lt丘厉 PXY: 2.85GHz -28.120B:2a:QDdB(GalnAccepted2.9056e+0001.91546+0009.2515e-001 -6.509Se-002 -1.0553e+000 -2.04.565+000 -3.0358e+000 -4.02606+000 -5.0163e+000 -6.0065e+000 -6.9967e+000 -7.98706+000 -8.9772e+000 -9.9675e+000 I -1.0958e+001 I -1.19486+001 -1.2938e+001图 2 默认尺寸下的方向图1.3 按照给定尺寸和馈电探针的位置做出的增益图如下图所示:20 gg 29H IAn wltXjdn.jooepk:d;i PN-Ddeg,-nx-Gdeg StLfi I :Oweep 2图 3 默认尺寸下的增益图2改变天线尺寸及馈电探针的位置,提交设计的矩形微带贴片天线的结构图和仿真结果。利用鼠标选中说画矩形,更改坐标值改变天线尺寸,同理改变过孔的位置。重新进行仿真。兀卜-ri.-i- -十4-图 4 改变尺寸厚的天线图图 5 改变后的天线坐标和过孔的坐标2.2 按照更改尺寸和馈电探针的位置做出的 S 参数曲线如下图所示:20 Sep 20 II10:13:25dBipi:Portl,Portl);:i Setup I :* *gp io.oo口 mod-todsrD-10.00-20.000.00FpHj*ott Ccrpcraflcn XY Plot 1PlanarEM l图 5 改变尺寸后做出的 S 参数曲线2.3按照更改尺寸和馈电探针的位置做出的方向图如下图所示20 S&p 21011AnXPlanarB.11.001Q:24:24 E3nAcc 师 kd;i PN-Odeg, 71* 12.544-4-4-Selif! I :Owtep 2-I5.00-10.00-11.00-I3.00-I3.00-14003 FpH: 3.42GHs -11.56dB(Gai nAccepted1.95706+0003. 1975e-001* -1.1746e-001-1.1547e+000-2.19196+000-3.22916+000-4.2663e+000-5.3035e+000-6.3407e+000-7.37806+000I 一8 4152e+000-9.45246+000-1.04906+001I -1.1527e+001I -1.2564e+001I -1.360le+001 -1.46386+001图 6 更改尺寸后做出的方向图图 7 更改尺寸后做出的增益图
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