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HFSS天线仿真的一些问题,求大神指点

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发布时间: 2019-3-7 11:17

正文摘要:

1.电磁波频率低时,磁电之间的相互变化比较缓慢,其能量几乎全部返回原电路而没有能量辐射出去;电磁波频率高时,磁电互变甚快,能量不可能全部返回原振荡电路,于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向 ...

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rfjiao 发表于 2019-3-7 11:49
楼主看来是天线初学者。& Z' s! |( S% `7 n+ L

9 ~0 Q! q+ C+ W% E" s# x( u为什么频率低时能量几乎全部返回原电路?不知道怎么去理解这个现象/原理?
+ _1 _5 I8 \& C; R" @8 J: I# a( _/ k4 B1 D7 K; j6 R
这个结论是相对的。当天线谐振频率远高于电路输出的频率时,RF能量会在天线端口反射,无法辐射能量。

  w5 r9 d4 ]. q  {
; H) o% J: ^7 u+ y, Q& b看了李明洋老师的资料,这边只写到了不小于1/4的波长,不知道有没有大神能指点一下,怎么设置这个边界才能仿真出比较准确的结果?
6 ]" s$ X! ^$ E* l' `; M9 J7 ?* \) d
* B4 }) _" |; U% C4 J1 C  r4 O  `其实你可以看你自己的仿真结果,辐射BOX为70mm和80mm时,结果已经非常接近了,误差几乎可以忽略不计。这里说的1/4波长只是个大概经验值,其实辐射边界离天线体越远,仿真结果越准确,只是相应的计算时间就会延长。具体边界范围怎么选,还是要看自己的需求,个人建议1/2~1波长即可,太大影响仿真速度。
/ t0 Z' n6 g4 _0 M3 m: a) z' B3 F; T0 b( ]* P4 E
仿真结果的阻抗和电抗用什么标准去评定?就比如我仿真一个WIFI-2.4G的天线,这个理论上阻抗需求是50R,电抗为0,但实际应该有个范围的吧?
* r2 [+ }+ H; E; f! x, v- l
& ~0 v/ |/ j* k, i/ i1 f! w% l* m天线的性能不是用阻抗来定义的,否则我并联一颗50欧电阻就万事大吉了。天线性能使用效率、增益、方向图来定义的。这方面请参考专业书籍。7 z! Z: ]$ v. p- M
8 \6 A$ \8 J/ F! A5 o. e1 j
9 A  S- S% J6 h% {+ A9 Y/ F* {

% ], I! V- g2 m0 C7 E3 z7 ?7 V7 N6 ~6 w" e$ `( y
9 \% l, v3 C3 @% \4 |
: v4 z0 g7 a2 a

点评

哇,非常感谢,天线性能评定这一块不是很了解,网上看资料,比较容易知道谐振频率,带宽和增益的需求。就是不太清楚阻抗和电抗是否有详细的要求。方向图的话,也还在看对应的资料。 再次感谢  详情 回复 发表于 2019-3-7 13:47
rfjiao 发表于 2019-3-15 11:58
我本科是学天线的,可惜学得不好~ 老师教的那点东西都忘光了
/ X- ?4 ?+ }. [: i% V7 u/ k# R! A, b# a. B
借楼主的光,来复习一遍哈。不说闲话了,开始回忆~~~~~
% Y( ]& m+ L+ n( M
, L* D2 q5 i. X1 ~8 ?天线辐射强弱可以用天线辐射出来的电磁波的强弱来衡量,那么什么是电磁波?
4 S5 n' i6 W) l' h# N4 w3 _' {
+ y. R/ q! A) i, F8 Y' ?2 Z0 G我估计大家可能觉得,好像很简单哦,电磁波就是一道波啊,就和声波一样。是这样么?2 G" M  h4 H/ O( A
: z& m2 p5 s0 W( S0 V+ g* k6 w& V
其实不然,电磁波的传输和声波还真不一样。电磁波本质上是电环接磁环接电环接磁环........,连绵不绝环环相扣的传输模式。# P+ l+ Q4 u, J" G0 r9 z6 @
3 X& l; o: c3 Q
其传播理论可以用伟大的,神一样的,麦克斯韦方程来解释。
. U+ ]1 A7 F, i9 P9 l" i' P* z. P4 g* h
如果不明白电磁变换的基本原理~ 请找本高中物理课本好好学习下! p* T* _  x% g# r

$ k9 }5 {- _8 P* I) S. b- F天线上的电荷移动,导致了天线附近空间里的电场变化,从而带动更远地方的磁场变化,磁场变化又带动更更远地方的电场变化,就这样一环一环的传播出去了
yuzhouyouling 发表于 2024-11-8 13:56
Joen0_0 发表于 2019-6-8 22:23
5 |! S4 j0 z. q5 G" {# q% f6 q前段时间换工作1 r; \' p+ D2 ?7 O" j
怎么计算的,推荐大家看一篇资料
9 {- f0 z: q1 d, ehttps://wenku.baidu.com/view/439fa57f80c758f5f61fb73 ...
; o+ m# E6 K: t( i
该文档已经被删除4 b8 X, l! _, Y9 n7 x
cmliang 发表于 2021-10-20 15:54
非常不错,HFSS功能确实非常强大。
Joen0_0 发表于 2019-6-8 22:23
前段时间换工作
* ]5 B1 ^) Y8 e) q2 D% K) x怎么计算的,推荐大家看一篇资料
2 C) H+ F7 G$ t2 @' D  F$ _7 bhttps://wenku.baidu.com/view/439 ... 4c2e3f572725b1.html
9 L5 {0 o9 s/ \- a5 d" |3 L( K( p8 s

点评

该文档已经被删除  详情 回复 发表于 2024-11-8 13:56
hotice 发表于 2019-3-26 15:28
强大啊,学习了!
Joen0_0 发表于 2019-3-18 10:54
rflower 发表于 2019-3-15 15:44
* _. \. P6 F: m% A最后来一个简单粗暴的公式,它简洁的描述了天线增益和天线尺寸及波长之间的关系。
7 w9 Z% }2 ?# H, Q

$ n7 |, i6 f3 S2 N因为我爱做电子技术的东西,但我本专业不是电子及相关的,所以找这些资料比较费劲,所以非常感谢版主的耐心讲解。
+ `) S( L" r7 }6 R0 c$ o! u( s最近刚好在学习设计板载天线,我又习惯把原理弄明白了再一步步学习设计,所以在这里提问,非常幸运遇到这么耐心的版主,讲的明明白白的,哈哈
" Z+ c: |! J& b' c) B" T
gdwyqhcy 发表于 2019-3-15 18:48
学习一下!!!
+ e! F! E% n. _
cq225 发表于 2019-3-15 16:20
厉害了,留名学习
rfjiao 发表于 2019-3-15 15:44
最后来一个简单粗暴的公式,它简洁的描述了天线增益和天线尺寸及波长之间的关系。
2 T5 Z8 O) v' w  B( k0 v
, J1 |4 O4 \& l3 P: U3 z8 Z ; z0 ]: T4 p( k8 ?4 L

. D* }; _2 @- c# c6 g这个G 为天线增益,通常我们用天线增益来形容辐射能力的强弱
+ m. Z/ ^5 v. x9 A7 _7 p* Z) @0 V5 x# |+ ^& B! D3 o
Aet 为天线的有效尺寸,或者说有效面积8 _9 F2 G- O$ s

" o# P; ^7 E7 h0 J5 s兰大就不用我解释了吧,波长。# N9 g- t& `# }  a  x) K. S
8 a6 A: x2 P; t- @, b) ]3 C
由这个公式可以看出,天线尺寸越大,天线的辐射性能越好。* \) Y8 c& Y8 W. J, B# [  l$ a: y

3 p& g- L2 f, V& h- B到这就结束了,楼主还有疑问可以直接提出来,我看到会尽量解答5 q3 Y8 H, b) f, F3 R

; N* k0 f- N0 T# I% L8 t
% z1 {2 T) |6 {! l- v4 w1 k: O; d; Z

点评

版主你好,我又来问问题了~~! 想问一下,HFSS是怎么计算的S参数,虽然有官方说明,但是看不太懂 能不能粗俗的讲一下他把空间分成有限个小四面体,是怎么算出S参数的? [attachimg]179897[/attachimg]  详情 回复 发表于 2019-4-15 15:22
版主你好,我又来问问题了~~! 想问一下,HFSS是怎么计算的S参数,虽然有官方说明,但是看不太懂 能不能粗俗的讲一下他把空间分成有限个小四面体,是怎么算出S参数的? [attachimg]179897[/attachimg]  详情 回复 发表于 2019-4-15 15:19
因为我爱做电子技术的东西,但我本专业不是电子及相关的,所以找这些资料比较费劲,所以非常感谢版主的耐心讲解。 最近刚好在学习设计板载天线,我又习惯把原理弄明白了再一步步学习设计,所以在这里提问,非常幸  详情 回复 发表于 2019-3-18 10:54
rfjiao 发表于 2019-3-15 15:38
回到楼主的问题,为什么当偶极子天线远小于工作波长时,辐射能力会变得很差?
; o% ?9 t; f$ B7 d4 K( o% t' X) z" c0 K& J. x2 n: _( `8 i+ Y
我觉得我们可以从偶极子天线辐射的原理来解释,让我们回到第一张图,也就是t=0的时候。
: r1 ?8 e' }5 Q- |& q+ ^: ?3 d' w& y/ k! g5 U0 q1 u1 _

: q$ `* q6 R8 Q  e$ a6 |& {( z( ]! _
当天线尺寸比较小时,两个电荷之间的压差会比较小,而原始的场强也比较小,闭合场线离开天线后的能量携带也就比较小,辐射能力自然就差了。
! G" k7 d. y6 l" K& B2 Q
# |7 z# k! |  ~楼主的理解是从电流的角度来分析,这也没有错/ ^+ h+ y( @# h! h- m

5 p; ^9 D# y# d: z: x& j1 M
9 {" b( G  ]! ?( g$ i( A" L7 l2 I' @% z( s
rfjiao 发表于 2019-3-15 15:19
当长直导体中,无数多个电荷,同时开始往复运动以后,就形成了下面这种辐射场) N+ x7 ~+ ]0 z+ U3 o" u9 s/ ^* p$ Q

( c& t. H& L  s* S5 @" N 7 |( H& l# Y4 ]; W. _2 B

& n- @! f, [% |4 A+ h我们看到,无穷无尽的场线被切割,被挤压,不断向外扩散而去。  t% [) c9 i, U' W$ G% H
: D5 h: G- n! _2 l2 Y

" Q' X& P$ m# g  `* `9 `
rfjiao 发表于 2019-3-15 15:13
终于,这两颗电荷经过长途跋涉,来到了长直导体的末端,而不得不停下来。此时t=1/2T# m* ?0 v5 P; m# |# p1 W; l

  M+ f2 l% m) v " z+ s  m- H: m, U1 S: T& N
  V8 u6 E+ w1 I( y  [' }2 I
我们看到,新的电场线已形成,和原先的场线强度相当而方向相反。电流因为电荷运动的停止而归零,电荷间的压差则再次达到最大。
7 t4 u5 L# Z/ G
0 Y7 N; G: _, d2 `4 {1 }- A9 P在接下来的1/2T时间里,两个电荷会再次靠近,交汇,远离,直到回到原来的位置,一个新的闭环场线也将脱离导体,向外辐射。. D8 v5 ~2 X+ |/ ]. G7 ~+ [
/ n$ V- m; P1 j# ]
这就是天线辐射的基本原理,怎么样,是不是很简单啊
" B# y. B' l- [, B/ w) Z% b5 Q& l2 s) |
rfjiao 发表于 2019-3-15 15:01
两颗电荷交错而过,继续向相反的方向移动,此时t=3/8T) [% L& k5 Z4 W( T

( `' `- m! ?3 s/ I2 H # G# s2 b4 G: A* ]9 Y$ E

; P  J( G. q" p% s( M1 ?我们看到由于电荷的交错,电荷之间的电场方向发生了变化,场线方向和原先相反,原先的场线只好和新场线做了个切割。
& P$ ]# X* \- z  `5 s$ I" |而且新产线不断变大,从而对原产线产生了挤压,波前不断外移,就这样,辐射产生了' A9 f" S$ y7 F& ^3 m- @' O
4 J% j/ {7 o6 D# W- \) p  z9 }
要注意,此时电荷因为不可描述的力的左右,其移动是减速的,电流不断减小,而因为距离拉远,新的压差又产生了,并且不断变大。2 X: [! |" u$ I: h; c

; R0 ]8 a  g( E4 a
& @0 H/ S7 ~, n& h: q1 Z. q
3 [+ ?( f) J1 w0 X
rfjiao 发表于 2019-3-15 14:49
两个电荷继续移动,并在中点交汇。此时t= 1/4T
' V* x, K* Z  n2 h$ e5 D+ M7 T  M8 j* Y  `( p

+ {5 v3 q, e2 i5 Z5 y/ W$ `& v) a0 T( `, H1 w4 x
此时电荷已加速到最大速度,所以电流I=max,而压差V=0,电荷的加速度随着压差的消失也变为0,波前因为电荷的移动而继续向外移动。
5 ]3 Q' F; z4 S7 J+ e! n4 v两颗电荷交汇以后不是停下了,而是继续移动,所以我们看到电场场线在中点有一个交叉。而这个交叉最终会切断原先的场线,从而产生一个电场闭环1 z% h6 g0 {# p2 u# }6 W6 a3 w0 W+ L
* {. y% N( S$ ~1 p5 a% U9 _0 `
# R1 E# [6 V- y+ ^4 v
- z, V1 z8 R$ _6 E. [/ \
rfjiao 发表于 2019-3-15 14:28
本帖最后由 rflower 于 2019-3-15 14:30 编辑
; n0 V* x8 ]6 \" H$ Z+ M7 z* t
$ @0 D! f* g* u# Y0 Q$ H: `电荷异性相吸,在某些不可描述的力的作用下,两颗电荷开始靠近,而且移动速度越来越快,而加速度则慢慢变小
% }2 S4 s5 F8 R
1 ?7 G1 p" l/ R" ?0 b0 J / @( b* y% N& G. O6 r1 o( {
% R# ^  [& {$ p; v4 W' n
假设此时t=1/8T,由于电荷的移动,长直导体上产生了电流,电场也发生了变化。两个电荷是加速靠近的,从而推动电场场线外移,也就是波前外移。4 O& y* u4 I! P: l, }
这里加入一个书中的一个名词 波前,字面上的意思就是电磁波的正前方
  }' D* _! L( o, F* _  C
- s5 S. ^/ |% v% I( q
" V" p+ E$ p) |7 y
3 g$ M9 B( h5 i* Z/ U9 e
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