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  • 前言
  • 1. Assign Boundary > Radiation
  • 2. Create Open Region > Radiation
  • 3. Auto-Open Region > Radiation


前言

在HFSS中进行天线仿真时需要设置Radiation边界,本文对比了三种设置方式:自定义Assign Boundary、开放区域Open Region和自动开放区域Auto-Open Region,对仿真结果的影响。

关键词:开放边界,自定义,开放区域,自动开放区域


1. Assign Boundary > Radiation

绘制一个单臂长2.375mm的Dipole天线,并以dipole中心绘制边长Ra的方柱;

hfss rem和re结果输出 hfss region_自定义

将方柱设置为辐射边界;

hfss rem和re结果输出 hfss region_hfss rem和re结果输出_02

当Ra取不同值时得到的S11曲线;

hfss rem和re结果输出 hfss region_ANSYS_03

通过对比,Boundary大小设置不当会导致结果不准确。理论上,Open Region设置越大,仿真的结果越可信,但仿真耗时会延长。对于上述的Dipole天线,方柱边长小于5mm时极大地影响到仿真结果,当边长超过5mm时仿真结果趋于稳定。
建议:自定义的辐射边界与辐射体的距离应大于中心频率对应波长的1/4。以本例计算,Dipole的中心频点在27GHz附近,则边界距离Dipole的中心至少为2.7mm,Ra取值应在5.5mm以上。如果是宽带天线,要取低频计算。

2. Create Open Region > Radiation

建好模型后,选择Create Open Region;

hfss rem和re结果输出 hfss region_HFSS仿真_04

自动生成的Open Region,大小与上面设置的Operating Frequency有关,27GHz对应边长为7.47mm。按此计算,Create Open Region默认边界距离辐射体的边缘为1/3波长,即自生成的Open Region距离天线的距离(mm)*Operating Frequency(GHz)=100;

hfss rem和re结果输出 hfss region_ANSYS_05

Open Region仿真得到的S11与前面自定义的Ra=[7,9,10,20]mm仿真结果相接近;

hfss rem和re结果输出 hfss region_hfss rem和re结果输出_06

3. Auto-Open Region > Radiation

在Solution Type中选择自动生成Radiation Boundary,这时Boundary默认由系统设置,用户无需操作;

hfss rem和re结果输出 hfss region_hfss rem和re结果输出_07

若要观测被隐藏了的Radiation Boundary的大小,可以将上述操作中的Auto-Open Region前的√号去掉,即可看到系统之前生成的边界大小。这个边界的大小与仿真所设置的自适应求解频率有关,也是距离也是1/3波长的关系。

hfss rem和re结果输出 hfss region_天线仿真_08

Auto-Open Region与Open Region的结果是一样的,区别在于Solution Frequency与Operating Frequency的设置。

hfss rem和re结果输出 hfss region_自定义_09