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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。; f8 L" @' o7 w+ s8 z1 _- e

* ]4 f  K) e. k5 {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?
. d; U; Q( X0 u9 a- U- p- H& x2 C  f% ?# ]* \( H: N
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。
. Y- l1 [- ]$ ~% H" K
( W3 L7 T3 Z' V/ r
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?+ V4 [, i$ K/ v" ^- D% O

; |0 {% R2 W* r8 }7 ?! C6 ^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。4 m3 g& }9 c5 n& z0 _
% R. q- ]- D6 L8 f' N& A% D1 y  T
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?: T) @2 w5 v5 w' N& P  L1 X7 `
( L+ ?% L; ?% d! g! y6 P! W
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。- G+ W, v8 ]9 Q6 b
4 B$ k( O0 x9 R
- ]( K7 B; r' G+ V/ ^$ V, P

; j) U. }, y0 F$ }6 M
$ S  h+ {( s6 w* O* N: y! E. Y/ `2 E9 O3 g! _% e
! G, D9 i6 D# j

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
) d+ D. S( A6 \! A- N, V
4 Z8 L3 C: r, m9 G借楼主的光,来复习一遍哈。不说闲话了,开始回忆~~~~~
. G" l8 {& S; e' i8 l& d; Y+ X% l* H
3 W% [% ^  T% t! `4 D, u9 m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?  ]' j+ I, G4 {: h: A, L( F% ]( A7 |

+ Z: M; S8 J2 Q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?
9 j2 k3 a& |0 b: V! B# p9 W; z! D% X/ M7 B$ S
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。0 O$ H$ |' n3 o! [- A' u. D" `4 _
& N6 Q# _3 `+ ~+ Y, |( {" K/ t
其传播理论可以用伟大的,神一样的,麦克斯韦方程来解释。
  o4 r9 y' V! s- G  ]8 L/ V
- z* W! t" R! z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
6 k% G; Q# x3 c* s# {3 b: F- Q2 w$ o+ L# _& |
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% U$ O7 ?& v9 @9 w1 s# X4 U5 |
前段时间换工作
% i' i9 V/ B1 N$ o6 ]7 N0 F怎么计算的,推荐大家看一篇资料
$ Y3 ~# O6 ~1 T- z6 phttps://wenku.baidu.com/view/439fa57f80c758f5f61fb73 ...

3 ^1 g3 |2 v: _该文档已经被删除1 i7 I6 i  ]8 X" f6 F. N' Z2 C: C
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7 b9 o0 V: f6 J8 b' ?! V5 d: H
怎么计算的,推荐大家看一篇资料
7 N# d; u6 ]0 y6 ^+ L+ Thttps://wenku.baidu.com/view/439 ... 4c2e3f572725b1.html
) E0 b5 ]$ G0 j/ O; ?9 v, e- k( a: s1 u* ^5 x$ I

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 15:441 J4 x( g" I* i4 l8 K: H
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。

6 G! T. R$ F2 u* N+ N# ?0 `; U7 B0 ?3 _3 @, f
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。; h0 e+ \# {  W% w# Z0 @; T$ 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
8 n  |. Z$ r# r' d5 I$ L
gdwyqhcy 发表于 2019-3-15 18:48
学习一下!!!( f0 R$ D- l, ?; T4 {
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。# W, q1 V0 G$ P: r& O* z
" C* r3 q- j% j: S1 u& I. W
' y. t; h/ Y  c- s. }
9 l0 S: y- q3 Q- Z8 l7 i
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+ |; r, X* I$ y' N& Y2 d  B

/ o2 b1 b7 `- y  ~/ x; B1 H; AAet 为天线的有效尺寸,或者说有效面积3 }* }7 z6 Q" O# `
' o, o& o8 p& u+ _/ i2 E( ?5 d
兰大就不用我解释了吧,波长。( Q; ?& G0 ^6 K

3 n8 A2 X* B) W' G# }由这个公式可以看出,天线尺寸越大,天线的辐射性能越好。: j# Q. F: V, Z

0 M- R& G" \  ^3 R: s0 U  T3 o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3 k7 Y: f3 @! j; [: y# n5 s* |7 V
4 _, L: y8 t) L8 u. I

( C5 p; e7 p' [! W9 p0 V% g) A

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?
% r. A) l5 l2 f2 a$ P) |' _! w$ G9 ]# t- L) t- i2 e8 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。( N: F0 ~# c- o9 v# l; P1 D

/ F/ L2 q+ q4 g! H+ B8 Q% n . c+ N4 i' S& E3 Z
9 a4 Z- a& [$ ?; J) @0 X) 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。
0 O( z; @6 `5 Z4 V3 c: B1 b* s3 K
# v8 \7 z* k+ `0 M- o) i$ r楼主的理解是从电流的角度来分析,这也没有错
4 n* o  I/ S- K# C; B; w7 u! ^6 I
  o$ r4 P. |" c9 G5 W: k1 A

0 {6 Y8 V0 M/ c  [2 R$ F
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# m# m5 A7 v% \5 P9 @- `. w% Q
! D2 s& T0 O+ T; C7 C5 m5 C: P" N
' @3 ^) `7 K- `0 j. L

- `( T: A, k- k0 [4 ?+ n$ J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。
( U* w4 O7 e/ o
) H; Q+ F: {* H+ d2 n# h" I6 L" f5 S" ?0 `% x6 S8 ?
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- `# }' Q# d9 D6 O- A* n* P, u4 s& J
. T. c- u$ b! \: t9 v/ u

9 N, K" E: A- I& D0 }
9 c( ^) l1 Z: c' E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。2 d5 Z; ~8 i5 F- a5 @

! |2 h6 ~# r( s- x. @0 e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。
8 C+ ], V# y# N: A
# u3 v1 I$ m  X, j# b: l( D7 L. n, p这就是天线辐射的基本原理,怎么样,是不是很简单啊* T+ U9 a. \+ ~

* _- J- I! |! h; _) o' P; t
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
2 v0 B8 g- S# k7 l8 I: F
% w" n! Y9 P# ]( g6 Y! D $ I* z9 o$ M! A7 l
/ `! E4 D" m3 `( \5 Y$ F9 M; J
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。
( E0 B& K* R" H& [& I) x* T) z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
9 ~2 S. t# F/ j8 R5 {# M
. n- f- K3 w9 r+ y# s* }7 [: x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。& [, D; `0 c; J" r
% o; O" s+ p  ?# u/ E1 r5 |
% c$ |/ `  Z, \3 k, O% Y
- ?+ h! F# }7 @8 L3 R  f& I
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= 1/4T9 R1 S: Q# L, w( B

3 B+ g) e+ G5 o 3 `9 V& Z9 E: ?; X  W! d
* e4 ]2 \1 {8 b- {1 w) j
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。3 l' j  f. ^( [6 }& \
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; u& R) n! n3 L/ j, l! _) r! S
- d6 D# l9 ~& s6 V. }- J

* r  Y4 c3 ]. Q( f7 I/ a0 l6 M
rfjiao 发表于 2019-3-15 14:28
本帖最后由 rflower 于 2019-3-15 14:30 编辑
3 C. m/ t- v( S8 J3 @0 p
$ a) |* m* A( j. T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
# _/ T5 z! H9 i  q3 i+ U4 x; t# P0 _' b
: F0 h- A! k9 d8 k
1 i1 i+ `/ l. X- ]; k
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。
+ l# D2 Q! F2 j: N5 f" n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
, S+ S1 x" V8 J' D9 j, G
% T( a; L. k2 c# G0 i# L6 _9 r7 l, \2 s9 P* x0 i2 e
2 P3 o. p6 _4 y% t3 `+ H; C4 {
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