Willkommen, in diesem Artikel geht es um die Modellierung der Meander Inverted-F-Antenne (MIFA) in Ansys HFSS. Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Entwerfen einer Antenne. Machen Sie Ihre MIFA!Die Version des Programms HFSS 15.0 wird verwendet, es gibt jedoch nicht so viele Unterschiede zwischen den Versionen, sodass sie in anderen Versionen modelliert werden kann.Inhaltsverzeichnis:
Ein bisschen über die Antenne
Die Meander Inverted-F-Antenne ist eine Modifikation der IFA-Antenne, deren Hauptleiter in Form eines Mäanders gedruckt ist. Mit dieser Modifikation können Sie die Antenne noch kompakter gestalten, was bei modernen Mobilgeräten häufig erforderlich ist. MIFA kann direkt in die Platine des zu entwickelnden Geräts integriert werden. Das Erscheinungsbild ist in der folgenden Abbildung dargestellt.Wird in den Bereichen Wellenlängen von Dezimeter, Zentimeter und Millimeter verwendet. Es ermöglicht konstruktive Lösungen für das Arbeiten im Mehrfrequenzmodus. Das Strahlungsmuster (LH) einer solchen Antenne ist ein geschlossener Toroid mit einer Drehachse entlang des Eingangskanals und ist in der folgenden Abbildung dargestellt. MIFA hat eine vertikale Polarisation parallel zur Rotationsachse des Toroids.Durch Ändern der Geometrie der Antenne können Sie deren Impedanz ändern, wodurch zusätzliche passende Geräte und Schaltkreise entfallen. Das Entwerfen von MIFA für ein bestimmtes in der Entwicklung befindliches Gerät ist individuell, da die Antenne die gesamte Erdungsprüfmasse auf der Platine verwendet, um elektromagnetische Wellen zu senden.Vorteile:- Einfachheit der Konstruktion;
- relativ kleine Gewichts- und Größenmerkmale;
- Produktionskosten;
- hohe Wiederholgenauigkeit der Größen.
Kommen wir zur Modellierung
Zuerst müssen Sie sich für das Quellmodell entscheiden. Das Bild unten zeigt das MIFA-Antennenmodell.Die strukturellen Teile der Antenne:- Bodendeponie;
- der Antenneneingangskanal (rechts hat er die Größe W), der HF-Pfad ist damit verbunden;
- Erdungskanal der Antenne (links);
- Mäanderteil.
Die Abbildung zeigt die Buchstabenbezeichnungen verschiedener geometrischer Größen, die im Programm verwendet und als Parameter aufgezeichnet werden:- HP - die vertikale Größe des Polygons;
- LP - horizontale Größe des Polygons;
- H - Antennenhöhe, auch die Länge der Eingangs- und Erdungskanäle;
- H2 ist der Abstand zwischen dem Mäander und der Deponie;
- YG ist der Abstand zwischen den Kanälen;
- W ist die Dicke der gedruckten Leiter;
- L1, L2, ..., L7 sind die Längen der horizontalen Linien des Mäanders;
- LEnd - die Länge der Endlinie des Mäanders.
Die Abmessungen des Polygons ändern sich normalerweise nicht (die Antenne wird häufig für die entwickelte Platine hergestellt), d.h. Es bleibt nur die Länge der gedruckten Leiter der Antenne selbst zu optimieren.Übrigens kann man mit der Anzahl der Mäanderbiegungen experimentieren, es gibt keine klare Grenze.Das Wesentliche der Simulation ist wie folgt: Sie müssen eine solche Antennengeometrie finden, damit sie auf eine bestimmte Frequenz abgestimmt ist und eine Verstärkung aufweist, die Ihrer Aufgabe entspricht (z. B. muss die Antenne mehr in der horizontalen Ebene parallel zur Platinenebene und weniger in der vertikalen Ebene strahlen.1. Erstellung des Projekts und des Modells des Boards in HFSS
Öffnen Sie HFSS und klicken Sie auf Datei -> Neu . Ein neues Projekt wird erstellt. Wenn es leer ist, klicken Sie im Projektmanagerfenster im Projekt auf RMB und dann auf Einfügen -> HFSS-Design einfügen . Es wurde eine Datei mit dem 3D-Design des Projekts erstellt. Sie sehen die Achsen und das Raster.Zuerst müssen Sie die erforderlichen Variablen erstellen. Klicken Sie dazu in HFSSDesign auf RMB und dann auf Design Properties . Klicken Sie auf Hinzufügen , geben Sie einen Namen ein, z. B. HP, und geben Sie den Typ Länge , Einheiten mm, Wert Wert anDer Wert, den Sie in mm benötigen, z. B. 75. Klicken Sie auf OK. Variable erstellt. Jetzt müssen Sie dieselbe Operation mit allen anderen Variablen ausführen. Stellen Sie für die Variablen L1 - L7 und LEnd Werte ein, z. B. 3 mm. YG gleich mindestens 5 mm. W Entspricht der erforderlichen Breite der gedruckten Leiter. Da Ihre Karte bereits einige Abmessungen hat und der Antenne auf der Karte ein bestimmter Platz zugewiesen ist, geben Sie in Parameter H den folgenden Wert an (in meinem Fall befindet sich die Antenne entlang der kurzen Seite der Karte, Sie können sie entlang der langen Seite haben): von der Länge Subtrahieren Sie auf der langen Seite der Platine die Polygonlänge und weitere minus 0,5 mm (0,5 mm ist der Einzug vom Rand der Platine zur Antenne). Erstellen Sie auch eine PortW-Variable und setzen Sie sie auf 0,2 mm (dies ist die Breite des Eingabeports).Gehen Sie zur RegisterkarteModellierer -> Neuer Objekttyp -> Modell . Jetzt werden alle neuen Objekte Modelle sein.Als nächstes müssen wir ein Substrat für unsere Leiterplatte erstellen. Klicken Sie dazu oben in der Symbolleiste Zeichnen -> Box auf LMB im Arbeitsbereich und zeichnen Sie ein Rechteck. Klicken Sie dann erneut auf LMB und ziehen Sie nach oben, um eine dreidimensionale Form zu erstellen. Klicken Sie erneut auf LMB. Das Ergebnis im Bild unten.Legen Sie
nun die Abmessungen für unser Substrat fest. Klicken Sie dazu auf LMB auf das CreateBox- Element (im Bild oben zeigt der rote Pfeil an, wo Sie klicken müssen). Geben Sie links im Eigenschaftenfenster (oder RMB von CreateBox -> Eigenschaften ) die erforderlichen Abmessungen an: Geben Sie "HP + H + 0,5 mm" in das Feld "Xsize" ein, ähnlich der Kartenbreite: Geben Sie im Feld "Ysize" "LP" ein und geben Sie im Feld "Zsize" die Dicke der Karte ein in mm zum Beispiel 1,5. Füllen Sie auch das Feld Position aus: durch Komma "-H-0,5 mm, -LP / 2, -1,5 mm" getrennt. Das Koordinatenzentrum befindet sich jetzt in der Mitte der schmalen Seite des Polygons.Benennen Sie "Box1" in "PCB" um, indem Sie mit PCM darauf klicken und zu Eigenschaften gehen . Geben Sie an derselben Stelle das Material an, z. B. FR4_epoxy, und geben Sie die Suche ein. Wählen Sie auch die entsprechende Farbe durch Ändern Farbe. Ändern Sie die transparente Transparenz auf 0,3. Es sollte sich wie auf dem Bild herausstellen:Jetzt müssen Sie 2 Deponien erstellen. Klicken Sie dazu auf Zeichnen -> Rechteck . Und machen Sie ein kleines Rechteck aus dem Ursprung auf der Tafel. Ändern Sie die Größe und Position. Legen Sie dazu seine Eigenschaften im Xsize-Feld „HP“, in Ysize - „LP“ und im Positionsfeld - „0, -LP / 2, 0“ fest. Benennen Sie das Objekt "Rectangle1" in "Top" um und ändern Sie seine Farbe. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf Oben -> Grenze zuweisen -> Perfektes E -> OK . Also legen wir die Objekteigenschaften eines idealen Leiters fest. Sie sollten das gleiche wie im Bild unten erhalten.Leitende Objekte sind flach, haben keinen starken Einfluss auf das Ergebnis, beschleunigen jedoch die Berechnungen erheblich. Wenn Sie höchste Präzision benötigen, können Sie aus diesem Rechteck ein dreidimensionales Objekt erstellen, indem Sie auf Modellierer -> Blatt verdicken klicken und die erforderliche Dicke angeben . Sie können auch das Material „Cooper“ angeben. In unserem Projekt ist dies jedoch nicht erforderlich, daher arbeiten wir mit flachen idealen Objekten.Jetzt müssen Sie auf der anderen Seite der Platine eine Erdteststelle erstellen. Klicken Sie dazu im Entwurfsbaum oben auf RMB und dann auf Bearbeiten -> Kopieren . RMB wieder oben, dann Bearbeiten -> Einfügen. Wir haben genau die gleiche Ebene mit dem Namen "Top1" erstellt. Benennen Sie es in "Unten" um und ändern Sie seine Position, indem Sie "0 mm, -LP / 2, -1,5 mm" in das Feld "Position" schreiben. Geben Sie diesem Objekt auch die Eigenschaften von Perfect E. Jetzt haben wir 2 geschliffene Polygone auf beiden Seiten der Platine.2. Erstellen eines Antennenmodells in HFSS
Der nächste Schritt besteht darin, die Antenne selbst zu entwerfen. Wir werden die Antenne aus den Rechtecken erstellen.Erstellen Sie eine Variable, um den Abstand von der Koordinatenmitte zur Mitte des Eingangskanals auf der Karte wie im vorherigen Absatz festzulegen: Name PortY, stellen Sie die Länge ein, z. B. -10 mm. Minus, da sich der Eingangskanal relativ zum Ursprung nach links verschiebt.Erstellen Sie einen Eingangskanal: Zeichnen Sie ein kleines Rechteck, indem Sie auf Zeichnen -> Rechteck klicken und es auf der Ebene der Platine verteilen. Ändern Sie die Größe und Position. X-Größe entspricht "H-PortW", Ysize - "W", Position - "-H, PortY, 0 mm". Benennen Sie das Objekt in „Feed“ um und stellen Sie die Farbe wie für Polygone ein. Geben Sie ihm auch die Eigenschaften eines idealen Leiters. Das Ergebnis sollte wie im Bild unten sein.Erstellen Sie nun einen irdenen Kanal. Zeichnen Sie dazu ein Rechteck auf die gleiche Weise wie beim Eingangskanal, führen Sie die gleichen Vorgänge aus, stellen Sie einfach die Größe im X-Größenfeld „H“ ein, die Breite ist gleich und geben Sie im Feld Position „-H, PortY-YG, 0 mm“ ein. Nennen Sie es auch "Zurück" und geben Sie dem Objekt die gleiche Farbe und Eigenschaften wie ein idealer Leiter. Mit der Variablen YG können Sie jetzt den Abstand zwischen dem Eingangs- und dem Erdungskanal einstellen. Versuchen Sie, auf HFSSDesign zu klicken und die YG-Variable links im Eigenschaftenfenster zu ändern. Ihr Erdungskanal verschiebt sich relativ zum Eingabekanal. Unten im Bild sollte es so ausfallen. Beachten Sie gleichzeitig, dass im Entwurfsbaum auf der Registerkarte Perfect E alle unsere Elemente vorhanden sind.Erstellen Sie einen Jumper zwischen den Kanälen. Zeichnen Sie dazu erneut ein Rechteck und stellen Sie seine Größe auf Xsize "W", Ysize auf "YG-W", Position auf "-H, PortY-YG + W, 0mm". Geben Sie dem Objekt auch den Namen „FeedBack“, die Eigenschaften des idealen Leiters und der Farbe. Das Ergebnis im Bild unten.Großartig, es bleibt ein Mäander zu zeichnen:- Wir zeichnen das erste Rechteck, nennen es "LineL1" und stellen seine Größe Xsize - "W", Ysize - "L1", Position - "-H, PortY + W, 0mm" ein.
- Wir zeichnen ein zweites Rechteck und nennen es "Ver1" und stellen seine Größe Xsize - "H-H2", Ysize - "W", Position - "-H, PortY + W + L1, 0mm" ein.
- Wir zeichnen das dritte Rechteck und nennen es "LineL2" und geben ihm die Größe Xsize - "W", Ysize - "L2", Position - "-H + H2-W, PortY + L1 + 2 * W, 0 mm".
- «Ver2» Xsize — «H-H2», Ysize — «W», Position — "-H, PortY+L1+L2+2*W, 0mm".
- «LineL3» Xsize — «W», Ysize — «L3», Position — "-H ,PortY+L1+L2+3*W, 0mm".
- «Ver3» Xsize — «H-H2», Ysize — «W», Position — "-H, PortY+L1+L2+L3+3*W, 0mm".
- «LineL4» Xsize — «W», Ysize — «L4», Position — "-H+H2-W, PortY+L1+L2+L3+4*W, 0mm".
- «Ver4» Xsize — «H-H2», Ysize — «W», Position — "-H, PortY+L1+L2+L3+L4+4*W, 0".
- «LineL5» Xsize — «W», Ysize — «L5», Position — "-H, PortY+L1+L2+L3+L4+5*W, 0".
- «Ver5» Xsize — «H-H2», Ysize — «W», Position — "-H, PortY+L1+L2+L3+L4+L5+5*W, 0".
- «LineL6» Xsize — «W», Ysize — «L6», Position — "-H+H2-W, PortY+L1+L2+L3+L4+L5+6*W, 0mm".
- «Ver6» Xsize — «H-H2», Ysize — «W», Position — "-H, PortY+L1+L2+L3+L4+L5+L6+6*W, 0".
- «LineL7» Xsize — «W», Ysize — «L7», Position — "-H, PortY+L1+L2+L3+L4+L5+L6+7*W, 0".
- Wir zeichnen das vierzehnte Rechteck und nennen es "VerLEnd" und geben ihm die Größe Xsize - "LEnd", Ysize - "W", Position - "-H, PortY + L1 + L2 + L3 + L4 + L5 + L6 + L7 + 7 * W, 0 ".
Vergessen Sie nicht, die Farben und Eigenschaften eines idealen Leiters aufzuschreiben. Es sollte sich wie im Bild unten herausstellen.Halten Sie nun Strg gedrückt und klicken Sie auf "LMB" auf "Oben" und dann auf andere Leiter in der oberen Ebene der Platine. Alle Objekte werden hervorgehoben. Klicken Sie anschließend auf "Top" RMB -> Bearbeiten -> Boolescher Wert -> Vereinen . Jetzt werden diese Objekte kombiniert. Wenn Sie im Arbeitsbereich auf eines davon klicken, werden sie alle als ein Objekt ausgewählt. Schauen Sie sich auch den Entwurfsbaum an. Dort wird die Registerkarte Vereinigen im oberen Objekt angezeigt, auf der alle kombinierten Komponenten angezeigt werden.Jetzt müssen Sie den Port hinzufügen. Zeichnen Sie dazu ein Rechteck zwischen dem Eingangskanal und dem Grundpolygon entsprechend der Größe des Eingangskanals. Stellen Sie das Port-Rechteck auf Xsize - "PortW", Ysize - "W", Position - "-PortW, PortY, 0". Klicken Sie anschließend auf dieses RMB-Rechteck und wählen Sie " Zuweisung zuweisen -> Zusammengefasster Port". Klicken Sie auf Weiter, wählen Sie Integrationslinie -> Neue Linie und zeichnen Sie eine Linie wie in der folgenden Abbildung gezeigt. Klicken Sie dann auf Weiter und Fertig stellen.Jetzt erweitern HFSSDesign auf dem durch einen Klick Pluszeichen , und in der Erregungen Registerkarte wird Ihr Port angezeigt, und es wird auch in der erscheinen Sheets Registerkarte im Design Baum.Und der letzte Schritt: Sie müssen das Volumen hinzufügen, in dem die Berechnungen durchgeführt werden. Erstellen Sie dazu eine Box mit den Abmessungen Xsize = 400 mm, Ysize = 200 mm, Zsize = 200 mm und Position "-200, -100, -100". Transparenz festlegen 1. Sie können die Sichtbarkeit auch vollständig deaktivieren. Klicken Sie dazu im oberen Bereich auf Ansicht -> Sichtbarkeit -> Sichtbarkeit der aktiven Ansicht und deaktivieren Sie dieses Kontrollkästchen. Klicken Sie anschließend im Entwurfsbaum mit der rechten Maustaste auf Ihre Box, wählen Sie Grenze zuweisen -> Strahlung und klicken Sie auf OK.Herzlichen Glückwunsch, fertig! Das Bild unten zeigt die endgültige Version des MIFA-Modells.3. Richten Sie ein Projekt zur Analyse ein
Zuerst müssen Sie unter Analyse -> Lösungssetup hinzufügen auf RMB klicken . Da die Antenne in diesem Projekt auf eine Frequenz von 868 MHz abgestimmt ist, geben wir die Frequenz von 0,868 GHz ein. Sie werden Ihre eigene Frequenz haben. Wir geben sofort die maximale Anzahl von Durchgängen = 36 an. Die Berechnung ist also so genau wie möglich. OK klicken. Wir klickenauf Setup1 auf der Registerkarte Analyse auf RMB , wählen dann Frequenzdurchlauf hinzufügen , Interpolationstyp , LinearStep und stellen den Bereich von 750 MHz bis 1100 MHz in Schritten von 1 MHz ein.Klicken Sie anschließend im Projektbaum links unter Strahlung -> Fernfeld-Setup einfügen -> Unendliche Kugel auf RMB. Sie können nichts ändern, d. H. Lassen Sie die Phi-Winkel von 0 bis 360 in Schritten von 10 Grad und Theta von 0 bis 180 in Schritten von 10 Grad und klicken Sie auf OK.Klicken Sie im oberen Bereich auf HFSS -> Lösungstyp und wählen Sie Modal .Erledigt!4. Erstoptimierung
Es ist eine Optimierung erforderlich, mit deren Hilfe das Programm selbst die erforderlichen geometrischen Parameter auswählt.Sie müssen Bereiche für jede zu ändernde Variable angeben. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf HFSSDesign -> Design Properties , wählen Sie die Registerkarte Optimization , auf der Sie die Spalte Include neben den zu optimierenden Variablen überprüfen und mithilfe der Spalten Min und Max einen bestimmten Bereich festlegen müssen.Da der Austrittspunkt des HF-Pfades häufig bereits festgelegt ist, bleiben die PortY-Variable und die Parameter der Deponie konstant und werden nicht in die Optimierung einbezogen. Alle geometrischen Mäanderparameter sowie der Abstand zwischen dem Eingangs- und dem Erdkanal ändern sich.Manchmal wird die maximale Antennenhöhe durch die Abmessungen der entwickelten Platine bestimmt, dann sollte auch der Parameter H konstant bleiben.Einige Antennendaten: H, () . , , H. , H , , H, , H , , , 50 .
.
, YG.
Deshalb setzen wir die notwendigen Häkchen und bestimmen den Variablenbereich. OK klicken.Klicken Sie nun links in der Projektstruktur auf RMB unter Optimetrics und dann auf Hinzufügen -> Optimierung . Sie müssen einen Optimierungsalgorithmus auswählen (Sie sollten keinen "quasi-Newtonschen" Algorithmus wählen, da dieser Algorithmus den Gradienten der S-Parameteränderung verwendet und in ein lokales Minimum fallen kann). Sie können beispielsweise einen "genetischen" Algorithmus auswählen.Klicken Sie anschließend im selben Fenster auf Berechnungen berechnen , wählen Sie die Parameter in der Spalte S aus, wählen Sie rechts S (1,1) und rechts dB aus. Gehen Sie zur Registerkarte Berechnungsbereich und überprüfen Sie die Frequenz.Überprüfen Sie auf der Registerkarte Variablen die Mindestschritte zum Ändern des ParametersMin ste p, machen sie mindestens 0,1 oder weniger, so dass die Optimierung Genauigkeit höher sein wird, aber die Optimierung kann länger dauern.Klicken Sie auf Berechnung hinzufügen . Korrigieren Sie die Bedingung auf "<=", geben Sie in Ziel beispielsweise -40 ein, geben Sie in Gewicht 1 ein. Somit wird die Optimierung fortgesetzt, bis eine Lösung vorliegt, bei der der Reflexionskoeffizient S (1,1) kleiner oder gleich - ist 40 dB OK klicken.Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das OptimizationSetup1 , das links auf der Registerkarte Optimetrics -> Analyze angezeigt wird . Die Optimierung beginnt. Die Anzahl der Iterationen kann mehrere Tausend erreichen. Auf einem Computerkern (wenn Sie keine HPC-Lizenz haben) kann die Optimierungszeit Stunden oder Tage betragen, sodass Sie sie über Nacht ablegen können.Während des Optimierungsprozesses können Sie auch unter OptimizationSetup1 -> Analyseergebnis anzeigen auf RMB klicken . Es gibt zwei Registerkarten: Plot und Tabelle . Auf der Registerkarte Plot wird eine grafische Darstellung der Ergebnisse angezeigt. Je niedriger der Wert der Kosten , desto besser. Nachdem die Optimierung abgeschlossen ist oder nach der Optimierungsprozess beendet wird, können Sie auf die Schaltfläche Tabelle Registerkarte , sortiert nach Kostenwert , indem Sie auf die entsprechende Spalte klicken, wählen Sie die Option mit einer der niedrigsten Werte und klicken Sie auf Übernehmen . Sie übernehmen die ausgewählte Konfiguration.Jetzt können Sie die Analyse durchführen. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf Setup1 auf der Registerkarte Analyse -> Analysieren .Nach der Berechnung müssen Sie die Ergebnisse anzeigen. Erstellen Sie dazu die folgenden „Berichte“:RMB nach Ergebnisse im Projektbaum -> Modalen Lösungsdatenbericht erstellen -> Rechteckiges Diagramm , wählen Sie den Parameter S (1,1) in dB Frequenz. Klicken Sie auf Neuer Bericht . Und wir haben eine Registerkarte in den Ergebnissen , und es wird auch ein Diagramm der Frequenzabhängigkeit des Reflexionskoeffizienten S (1,1) angezeigt. Das Bild unten zeigt ein Beispiel für dieses Diagramm zum Lösen nach der anfänglichen Optimierung, die 1060 Iterationen dauerte (Parameter H beträgt hier 14 mm).Wie aus der Grafik ersichtlich ist, beträgt der Reflexionskoeffizient bei einer Frequenz von 868 MHz -7,46 dB, was ziemlich klein ist. Ein gutes Ergebnis beginnt bei -20 dB. Darüber hinaus gibt es rechts ein zweites Minimum, das reduziert werden muss.Erstellen wir den folgenden Bericht: Klicken Sie dazu erneut mit der rechten Maustaste auf Ergebnisse -> Fernfeldbericht erstellen -> 3D- Polardiagramm und wählen Sie Verstärkung -> GainTotal in dB in allen Winkeln. Klicken Sie auf Neuer Bericht. Unten sehen Sie eine Grafik von KU für dieselbe Lösung.Die maximale KU in der horizontalen Ebene beträgt 1,5 dB.Fügen Sie die Diagramme des aktiven Eingangs und der Reaktanz der Antenne hinzu: Klicken Sie unter Ergebnisse -> Bericht über modale Lösungsdaten erstellen -> Rechteckiges Diagramm auf RMB , wählen Sie Z-Parameter -> Z (1,1) -> erneut und klicken Sie auf Neuer Bericht . Klicken Sie nun im selben Fenster auf im und Add Trace . Eine weitere Kurve wird demselben Diagramm hinzugefügt. Das Bild unten zeigt die Diagramme des Wirkens und der Reaktanz der Antenne.Der Antennenwiderstand beträgt 21,59 Ohm und die Reaktanz 11,74 Ohm. Die Koordinationsaufgabe besteht darin, einen aktiven Widerstand von 50 Ohm und eine Reaktanz von 0 Ohm zu haben.5. Ein Beispiel für eine Geometrieänderung
Erinnern Sie sich, was "ein bisschen Antennendaten" im Spoiler waren? Wenn wir beispielsweise den Parameter H um 2 mm erhöhen, erhalten wir die folgenden Daten:Und die Änderung von S (1,1) wird durch die Tatsache verursacht, dass sich die aktiven und reaktiven Widerstände geändert haben, deren Diagramme in der folgenden Abbildung gezeigt sind. Die KU hat sich geändert, weil die Abmessungen der Antenne zugenommen haben.6. Wir führen eine parametrische Analyse durch
Um näher an die volle Antennenanpassung zu erhalten, sollten Sie eine parametrische Analyse tun (Sie durch Parametrierung der Abstand zwischen den Kanälen beginnen): Klick RMB auf Optimetrics -> Add -> Parametric im Sweep Definitionen Registerkarte auf der rechten Seite klicken Hinzufügen , wählen Sie den Parameter YG -> Linear Schritt und Geben Sie einen Bereich ein, z. B. 0,2 mm bis 12 mm (der Maximalwert wird so gewählt, dass ein Abstand zum Rand der Platine besteht, z. B. 0,5 mm). Auf der Registerkarte Tabelle sind alle berechneten Werte (es stellte sich heraus, 60). Aktivieren Sie auf der Registerkarte Optionen das Kontrollkästchen Felder speichern und MeshDies ist notwendig, um dann viele Kurven in einem Diagramm zu zeichnen und das richtige auszuwählen. OK klicken. RMB-Analyse -> Analysieren .Geben Sie nach Abschluss der Berechnungen im ersten Diagramm die Kurvenfamilie S (1,1) für jede berechnete Variation aus. Öffnen Sie dazu die Registerkarte XY-Diagramm 1 (falls Sie den Namen nicht geändert haben), doppelklicken Sie auf dB (S (1,1)) oder RMB auf XY-Diagramm 1 -> Bericht ändern , öffnen Sie die Registerkarte Familien , wählen Sie die gewünschte Familie aus, indem Sie beispielsweise klicken Klicken Sie auf die Schaltfläche in der Spalte Bearbeiten gegenüber der Variablen YG -> Aktivieren Sie Alle Werte verwenden . Klicken Sie anschließend auf Trace anwenden. Vor Ihnen wird ein Diagramm angezeigt. Wählen Sie die am besten geeignete Kurve aus, indem Sie darauf zeigen oder darauf klicken. Denken Sie daran: Mit welchem Parameter dieses Diagramm erstellt wird, und ändern Sie es in allen Projektparametern. Unten sehen Sie ein Diagramm der parametrischen Analyse für einen der geometrischen Parameter.Aus dem Diagramm ist ersichtlich, dass es eine violette Kurve gibt, bei der S (1,1) -40 dB erreicht. Wählen Sie einfach den Wert dieses Parameters aus, ändern Sie unseren Parameter und optimieren Sie ihn gegebenenfalls weiter.Sie können solche kurzen parametrischen Analysen für beliebige geometrische Parameter durchführen.Übrigens, wenn Sie mehrere geometrische Parameter gleichzeitig ändern möchten, können Sie einfach eine Variable erstellen, z. B. k, und sie zu all diesen geometrischen Parametern hinzufügen und eine parametrische Analyse für die Variable k durchführen. Sie können auch versuchen, diese Variable von verschiedenen geometrischen Parametern zu addieren und zu subtrahieren. Dann nimmt einer mit zunehmendem k zu und der andere ab. Vergessen Sie nicht, nach dem digitalen Wert im Feld Wert "mm" einzufügengeometrischer Parameter, andernfalls tritt bei Einheiten ein Fehler auf. Klicken Sie beispielsweise in HFSSDesign auf RMB -> Design Properties -> erstellen Sie einen Parameter k und setzen Sie ihn mit 0 (Länge) gleich. Klicken Sie dann auf einen beliebigen geometrischen Parameter -> Edit und geben Sie im Feld Value "15mm + k" ein. Jetzt wird es keine Fehler mehr geben.7. Endgültige Optimierung
Wenn Sie nach der Parametrierung das beste geometrische Design ausgewählt haben, können Sie maximale Ergebnisse erzielen. Zu diesem Zweck werden wir eine weitere Optimierung in der Nähe der Werte der bereits erhaltenen geometrischen Parameter durchführen, d. H. Es ist erforderlich, den Bereich der Parameteränderungen in HFSSDesign -> Design Properties für alle veränderlichen Variablen zu reduzieren .Klicken Sie im Projektbaum links mit der rechten Maustaste auf Optimetrics und dann auf Add -> Optimization . Sie müssen eine auswählen Pattern Search Optimierungsalgorithmus . Fügen Sie die Variable S (1,1) erneut wie bei der anfänglichen Optimierung hinzu. Fügen Sie nun die zweite Variable hinzu, indem Sie auf Setup Calculation klicken . Und die Auswahl Far Felder in der auf der linken Berichtstyp Feld , klicken Sie aufGain -> GainTotal in dB. Als nächstes hinzufügen Add Berechnung im und geben Sie Bedingung Feld „> =“ im Tor Feld „10“, im Gewicht Feld „0“, so dass die erste Variable in Gewicht wichtiger ist, da die Abstimmung für uns wichtiger als KU ist.Überprüfen Sie auf der Registerkarte Variablen die Mindestschritte zum Ändern des Parameters Min ste p, je kleiner desto besser, da die Optimierungsgenauigkeit höher ist, die Optimierung jedoch möglicherweise länger dauert.Wir beginnen mit der Analyse. Höchstwahrscheinlich wird die Optimierung schnell durchgeführt, und Sie erhalten automatisch das Ergebnis, d. H. Ihre geometrischen Parameter selbst werden in neue geändert, da auf der Registerkarte Allgemein der Optimierungsanalyse ein Häkchen zum Aktualisieren der Parameter nach der Optimierung angezeigt wird.Herzlichen Glückwunsch, Ihre MIFA ist fertig!Ein Beispiel für eine vollständig optimierte Antenne:Sowie das Smith-Diagramm.
Aber wie strahlt die Antenne aus?
Sie können eine Animation der Strahlung des E-Felds erstellen: Öffnen Sie Ebenen -> drücken Sie XY oder XZ und klicken Sie dann im Arbeitsbereich auf RMB -> Felder zeichnen -> E -> Mag E -> Fertig . Nach erweitern das Feld Overlays Registerkarte , RMB durch Mag_E1 -> Animate .Sie können eine Animation der Strahlung des H-Felds erstellen: Öffnen Sie Ebenen -> drücken Sie XY oder XZ und klicken Sie dann mit der rechten Maustaste auf den Arbeitsbereich -> Plotfelder -> H -> Mag H -> Fertig . Nach erweitern das Feld Overlays Registerkarte , RMB durch Mag_H1 -> Animate .Die GIFs zeigen starke elektromagnetische Strahlung. Der Strom am Ende der Mäanderseite der Antenne ist minimal.Fazit
Ich möchte hinzufügen, dass die genaueste Simulation der MIFA-Antenne darin besteht, dass die Leiter voluminös sind und beispielsweise Kupfereigenschaften aufweisen, wenn Sie das realistischste Modell mit allen auf der Platine installierten Durchkontaktierungen, elektronischen Komponenten und anderen in der Nähe befindlichen Objekten erstellen.Wie die Praxis zeigt, reichen oft vereinfachte und idealisierte Modelle oft aus. Es ist besser, die Kontaktflächen unter den Filter- oder Anpassungsschaltungen zu legen, das SWR und andere Eingangseigenschaften der Antenne mit dem Gerät zu messen, die Werte der Filterkomponenten für eine maximale tatsächliche Anpassung zu berechnen und die Komponenten auf diesen Feldern zu installieren.Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Ich hoffe, Ihnen hat dieser Artikel gefallen.