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Paragone di simulazione HFSS è CST di antenna patch

Data di liberazione: 2021-12-28Fonte autore: KinghelmVista : 4361

Scuole Antenna hè una carica secca Antenna colonna di tecnulugia cuncentrazione nantu Antenna simulazione è debugging, cumplementatu da principii teorichi, cumpresi introduzione à Antenna, principiu introduzzione di varii Antennas, mudellu di software di simulazione, cuncepimentu, prucessu di debugging è idee. Se vulete vede u cuntenutu o prublemi tecnichi, pudete scrive un missaghju à a fine di u testu.



01, Breve introduzione


     
Attualmente, l'algoritmi di suluzione integrati in HFSS includenu: algoritmu di elementi finiti (FEM), algoritmu di equazione integrale (ie), algoritmu d'alta frequenza (SBR + Solver), algoritmu hibridu (febi, vale à dì regione), algoritmu di descomposizione di domini (DDM). , fa-ddm), l'algoritmu di u duminiu di u tempu (transienti), l'algoritmu di eigenmode (CMA), l'algoritmu di eigenmode, etc.
https://zhuanlan.zhihu.com/p/113897875  

In fatti, a maiò parte di a ghjente simulà simplice Antennas è filtri. Utilizendu l'algoritmu di l'elementu finitu di HFSS è a generazione di rete adattativa è a tecnulugia di criptografia di u software stessu, stabilisce a convergenza Max MAG delta S (default 0.02) hè abbastanza per risponde à i so bisogni di simulazione.



L'usu di u software è l'impostazione di l'altri risolviri di l'algoritmu ùn saranu micca descritti quì.

Quandu a maiò parte di l'ingegneri utilizanu u software HFSS, truverete chì hà esigenze elevate per a cunfigurazione di l'urdinatore, in particulare a memoria. Inoltre, hè difficiule di scuntrà a putenza computazionale di i requisiti di simulazione di grandezza elettricamente grande è UWB.

CST solu cumpensà u cortu bordu di simulazione HFSS UWB, ma a so precisione di simulazione in strutturi chjuchi, circulari è altri ùn hè micca altu. Comu mostra in a figura sottu, a generazione di maglia triangulare di HFSS hè particularmente delicata à u bordu, in particulare l'accessori di a struttura circular, mentre chì a generazione di maglia hexahedral di CST hè troppu regula.



Ancu s'è a maglia lucale di CST pò esse usata per criptà a maglia lucale vicinu à strutture cum'è spazii è circles, i principianti pò ancu esse a subdivisione adattativa stupida di HFSS, chì hè più umanizatu.

U software CST usa l'algoritmu di simulazione di u duminiu di u tempu d'onda piena di u campu elettromagneticu - u metudu integrale finitu (FIT) per discretizà è risolve iterativamente l'equazione integrale di Maxwell. A causa di l'algoritmu di u duminiu di u tempu, solu deve esse risoltu passu à passu senza inversione di matrice. Sta caratteristica inerente determina chì a so struttura di simulazione adatta copre chjuchi, medii è grandi, è pò ottene un bonu rendimentu. A quantità di calculu di u metudu di u mumentu di u voluminu, u metudu di l'elementu finitu è ​​u metudu d'integrazione finita (riflettu in u tempu di CPU è a memoria necessaria) hè rispittivamenti proporzionale à u 3rd, 2nd è 1.1 ~ 1.2nd putenza di u numeru di griglie n. Si pò vede chì i bisogni di forza computazionale di u metudu di integrazione finita sò più bassi di quelli di u metudu di elementi finiti HFSS.

Per u software CST, u solver di u duminiu di u tempu hè ancu comunmente utilizatu. Inoltre, hà ancu un solutore di duminiu di freccia, un solutore di eigenmode, un metudu di equazioni integrali, un calculu asintoticu è un algoritmu mediu multi-layer.



In a sezione dopu, paragunaremu a precisione di simulazione di i dui software, cuncintratu principarmenti nantu à a simulazione di criptografia di generazione automatica di mesh FEM + di HFSS è u solver di u duminiu di u tempu è u solver di u duminiu di frequenza di CST.


0 2Custruzzione di script di patch back fed Antenna

     

I metudi di alimentazione cumuni di patch rettangulari Antenna include l'alimentazione laterale è l'alimentazione posteriore. Stu tweet usa back feeding per l'analisi di simulazione.





Prima, Rogers 4350b cù un grossu di sustrato di 0.762mm hè sceltu, è a frequenza di risonanza hè 5.8GHz. (Slide left and right per vede a formula cumpleta)

Sicondu a formula sopra, a larghezza è a durata di u patch Antenna sò 16.9 mm è 13.3 mm rispettivamente.


Dopu à l'ultimi dui tweets, u primu bullet di introduzione hfss-api: disegnu una scatula è a seconda bullet di introduzione hfss-api: forma basica è funziunamentu, pudete avà sparghje direttamente u script HFSS vbs di un patch back fed. Antenna (vede a fine di u testu per u ligame di scaricamentu, in u cartulare di esempi):


clear;clc;path = mfilename('fullpath');i=strfind(path,'');path=path(1:i(end));cd(path);addpath(genpath(strcat(path,'hfssapi) -by-Jianhui Huang')));try % 填写路径 % tmpPrjFile:生成的aedt或者hfss(安装hfss15以下的后缀名为名为名为廷缀名为名为名下或者hfss) tmpScriptFile:生成的vbs脚本文件的路径名 tmpPrjFile = 'F:vbsScriptPatch_Probe_Feed.aedt'; tmpScriptFile = 'F:vbsScriptauto_code.vbs'; % hfssExePath:HFSS软件的路径 hfssExePath = 'D:softwareHFSS15AnsysEM18.2Win64ansysedt.exe'; % 创建一个可读写vbs脚本文件.  fid = fopen(tmpScriptFile, 'wt'); %创建一个新的HFSS项目并[敏感词]一个新的设计文件.  hfssNewProject (fid); Design_name = 'elementu'; hfssInsertDesign(fid, Design_name); Patch_W=16.9;Patch_L=13.3; Sub_W=35;Sub_L=30;Sub_H=0.762;copper_H=0.035; Probe_dy=-4;Probe_dx=0; Inner_R=0.5;Diel_R=exp(50/60*sqrt(1))*Inner_R;Outer_R=1.5;L0=2; % hfssVariableInsert(fid,DesignName,variableName, valore, unità,flag) hfssVariableInsert(fid,Design_name,'Patch_W', Patch_W, 'mm',1); hfssVariableInsert(fid,Design_name,'Patch_L', Patch_L, 'mm',1); hfssVariableInsert(fid,Design_name,'Sub_W', Sub_W, 'mm',1); hfssVariableInsert(fid,Design_name,'Sub_L', Sub_L, 'mm',1); hfssVariableInsert(fid,Design_name,'Sub_H', Sub_H, 'mm',1); hfssVariableInsert(fid,Design_name,'copper_H', copper_H, 'mm',1); hfssVariableInsert(fid,Design_name,'Probe_dx', Probe_dx, 'mm',1); hfssVariableInsert(fid,Design_name,'Probe_dy', Probe_dy, 'mm',1); hfssVariableInsert(fid,Design_name,'L0', L0, 'mm',1); hfssVariableInsert(fid,Design_name,'Inner_R', Inner_R, 'mm',1); hfssVariableInsert(fid,Design_name,'Diel_R', 'exp(50/60*sqrt(1))*Inner_R', 'mm',2); hfssVariableInsert(fid,Design_name,'Outer_R', Outer_R, 'mm',1); % 画基板 % hfssBox(fid, BoxName, Start, Size, Units, Color, Material, Transparency, flag) hfssBox(fid, 'Sub1', {'-Sub_W/2', '-Sub_L/2', '0mm' }, {'Sub_W', 'Sub_L', 'Sub_H'}, 'mm',...  "(0 128 128)", "Rogers RO4350 (tm)", 0, 2); % 画贴片 hfssBox(fid, 'Patch', {'-Patch_W/2', '-Patch_L/2', 'Sub_H'}, {'Patch_W', 'Patch_L', 'copper_H'}, 'mm', ...  "(255 128 0)", "copper", 0, 2); % 画GND hfssBox(fid, 'GND', {'-Sub_W/2', '-Sub_L/2', '0mm'}, {'Sub_W', 'Sub_L', '-copper_H'}, 'mm', ...  "(128 128 128)", "ramu", 0, 2); % 画同轴部分 % 画同轴内芯 % hfssCylinder(fid, CylinderName, Axis, Center, Radius, Height, Units, Color, Material, Transparency, flag) hfssCylinder(fid, 'Inner', 'Z', {' Probe_dx', 'Probe_dy', 'Sub_H+copper_H'}, 'Inner_R','-(Sub_H+copper_H*2+L0)', 'mm',...  "(128 128 128)", "ramu", 0, 2); hfssCylinder(fid, 'Diel', 'Z', {'Probe_dx', 'Probe_dy', '-copper_H'}, 'Diel_R','-L0', 'mm',...  "(0 128 128)", "vacuum", 0, 2); hfssCylinder(fid, 'Outer', 'Z', {'Probe_dx', 'Probe_dy', '-copper_H'}, 'Outer_R','-L0', 'mm',...  "(128 128 128)", "ramu", 0, 2); % 地板开过孔 hfssCylinder(fid, 'GND_hole', 'Z', {'Probe_dx', 'Probe_dy', '0mm'}, 'Diel_R','-copper_H', 'mm',...  "(255 128 0)", "vacuum", 0, 2); % 布尔操作 hfssSubtract(fid, {'Outer'}, {'Diel'}, true); hfssSubtract(fid, {'Sub1','Patch','Diel'}, {'Inner'}, true); hfssSubtract(fid, {'GND'}, {'GND_hole'}, false); % 保存项目文件到指定路径 hfssSaveProject(fid, tmpPrjFile,1); % Chiudi u File Script HFSS. 


U codice sopra mudifica i percorsi tmpprjfile, tmpscriptfile, hfssexepath è design secondu a situazione individuale_ Nome, u script vbs generatu da MATLAB U schedariu m è u hfssapi scaricatu da Jianhui Huang sò posti in u stessu cartulare generale. Cliccate Run per generà u script vbs (sottu u percorsu di u tmpscriptfile autoassignatu). U script Vbs pò esse eseguitu direttamente o eseguite script in u software HFSS.

Dopu chì u mudellu hè cumpletu, aghjunghje a regione da sè stessu, stabilisce e cundizioni di u cunfini di a radiazione è a cunfigurazione di l'analisi, è poi a simulazione pò esse realizatu (dopu chì u cunfini è l'analisi sussegwente sò sincronizati, ponu esse stabiliti in u script).


Analysis设置


À questu tempu, i risultati di simulazione ponu esse vistu chì u Antenna A freccia di risonanza hè biased à a freccia bassa, è l'impedenza di l'input devia da 50 ohms.



À questu tempu, qualchissia dicerà chì aghjustà u Antenna hè metafisica. Cumu possu sapè chì variabili per aghjustà è quante variabili per aghjustà? Puderaghju direttamente l'ottimisazione? In fatti, quelli chì anu capitu i principii pertinenti di patch Antenna sapemu chì à questu tempu, solu bisognu di aghjustà a durata di Antenna è a pusizione di a deviazione di l'alimentazione da u centru. U primu affetta a freccia di risonanza è l'ultimu affetta l'abbinamentu di Antenna.

Pò esse vistu da a figura sopra chì l'impedenza currispondente hè megliu quandu u puntu di alimentazione hè 2.5mm di distanza da u centru di u patch. Antenna.




Tuttavia, à questu tempu, a frequenza di risonanza di u Antenna hè sempre biased à a freccia bassa di 5.6ghz, cusì l'impostazione di 5.8GHz back fed patch Antenna pò esse compie da accurtà apprupriatu u Antenna lunghezza.



矩形贴片天线长度扫参结果


  


0 3Comparazione di i risultati di simulazione CST è HFSS   

     

Selezziunate modellatore -> esportà in a barra di menu sopra à HFSS è salvate in u furmatu di u passu.

Dopu apre CST, selezziunate è impurtate u schedariu di u passu sopra sottu exportatu, sguassate mudelli irrilevanti cum'è a regione, è stabilisce e proprietà di materiale è e cundizioni di cunfini.

Utilizendu u solver di u duminiu di u tempu è l'impostazione predefinita di generazione di mesh, a frequenza di risonanza simulata hè 5.759ghz, chì hè 40MHz sfarente da i risultati di simulazione HFSS.


CST time domain meshproperties è risultati S11


U solver di u mudellu di sopra hè cambiatu direttamente à u solver di duminiu di freccia, è a divisione di a griglia hè stabilita secondu a figura sottu. A freccia di risonanza simulata hè 5.825ghz, chì hè circa 25MHz sfarente da u risultatu di simulazione HFSS, chì hè assai vicinu.



Proprietà di maglia di u duminiu di frequenza CST è risultati S11





In generale, i risultati di simulazione di patch microstrip elettricamente chjucu Antenna sottu a simulazione di criptografia di generazione automatica di mesh FEM + di HFSS è u solver di u duminiu di tempu è frequenza di CST sò accettabili. Malgradu tuttu, Antenna design appartene à a categuria di ingegneria. In fatti, a tolleranza di trasfurmazioni è di saldatura deve esse cunsiderata, per quessa, hè sempre necessariu di chjappà PCB parechje volte per l'analisi di teste, debugging è ottimisazione. Ùn ci hè micca significatu per fà una differenza di simulazione rigida.


Ci vole assai tempu è energia per scrive codice di basa è fà cumenti. Spergu chì ti piacerebbe sparte più!


Zona di spartera di codice

hfssapi-by-Jianhui Huang

U ligame di scaricamentu (u codice di seguitu hè aghjurnatu continuamente in u ligame seguente):

https://pan.baidu.com/s/1N0EE3Uv7krkypfzi9vxCvg

Codice di estrazione: o5p5

U codice hè statu incapsulatu è imballatu cum'è un schedariu ap, chì ùn pò micca esse mudificatu. Ogni volta chì scaricate è sovrascrive, pudete scambià secondu i cumenti di a funzione!



Nota: MATLAB genera script vbs U schedariu m hè situatu in u listessu cartulare generale cum'è hfssapi da Jianhui Huang. Ùn eseguite micca in u cartulare di esempi M file!



A marca "kinghelm" hè stata originariamente registrata da a cumpagnia Golden Beacon. Golden beacon hè un fabricatore di vendita diretta di GPS Antenna è Beidou Antenna. Havi una pupularità è reputazione assai alta in l'industria di navigazione GPS è posizionamentu di Beidou. I prudutti di R & D è di produzzione sò largamente usati in a navigazione satellitare BDS è u pusizziunamentu, a cumunicazione wireless è altri campi. I prudutti principali includenu: rete rj45-rj45, interfaccia di rete lînia, RF lînia adattatore, cable coaxial lînia, tipu-C lînia, interfaccia HDMI, interfaccia type-C, pin è bus, SMA, FPC, FFC Antenna lînia, Antenna trasmissioni di signali waterproof lînia, interfaccia HDMI, Connettore USB, terminal line, terminal board terminal, terminal strip, tag RFID RF Posizionamentu navigazione Antenna, cumunicazione Antenna filu di cunnessione, barra di gomma Antenna, antenna sucker, 433 Antenna, 4G Antenna, Modulu GPS Antenna, etc. Hè largamente utilizatu in l'industria aerospaziale, cumunicazione, industria militare, strumentazione, sicurezza, medica è altre industrie.


Stu cuntenutu vene da a reta / rete RF di microonde. Stu situ web furnisce solu ristampa. I punti di vista, pusizioni è tecnulugia di stu articulu ùn anu nunda di fà cù stu situ web. Se ci hè una violazione, per piacè cuntattateci per sguassà!

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