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8.4 HFSS天線仿真設(shè)計(jì)分析結(jié)果

    在實(shí)際應(yīng)用中，通常使用球坐標(biāo)系來(lái)處理天線的輻射問(wèn)題。對(duì)于直角坐標(biāo)系中三維空間的任一位置 P（x，y，z），用球坐標(biāo)系可以表示為 P（r，theta，phi）。其中，r 是坐標(biāo)原點(diǎn)與點(diǎn) P 之間的徑向距離，theta是坐標(biāo)原點(diǎn)到點(diǎn) P 的連線與 z 軸正向之間的夾角，phi 是坐標(biāo)原點(diǎn)到點(diǎn) P 的連線在 xy 平面的投影與 x 軸正向之間的夾角，可以參考圖 8.14。球坐標(biāo)系中 r、theta、phi 的變化范圍分別為 0≤r<+∞，0≤ theta ≤ 180°，0≤phi≤360°。

圖 8.14 球面坐標(biāo)（r，theta，phi）

    在球坐標(biāo)系下，天線輻射到自由空間的磁場(chǎng)和電場(chǎng)分布可以由下式計(jì)算：

     天線輻射能量到自由空間，需要計(jì)算遠(yuǎn)離輻射源處的電磁場(chǎng)分布。HFSS 中定義了輻射邊界條件和 PML 邊界條件用以模擬開(kāi)放的自由空間，計(jì)算天線的輻射問(wèn)題。因此，HFSS 在處理天線等輻射問(wèn)題時(shí)，必須使用輻射邊界條件或者 PML 邊界條件。

    8.4.1 定義遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)輻射表面

    在 HFSS 數(shù)據(jù)后處理模塊，為了能夠查看天線方向圖、天線方向性系數(shù)等參數(shù)，首先需要定義遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)輻射表面。

    從主菜單欄選擇【HFSS】→【Radiation】→【Insert Far Field Setup】→【Infinite Sphere】 命令；或者右鍵單擊工程樹(shù)下的 Radiation 節(jié)點(diǎn)，從彈出菜單中選擇【Insert Far Field Setup】→【Infinite Sphere】命令，打開(kāi) “遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)輻射表面設(shè)置”對(duì)話框，如圖 8.15 所示；定義和添加遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)輻射表面。

圖 8.15 “遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)輻射表面設(shè)置”對(duì)話框 

    在該對(duì)話框的 Infinite Sphere 選項(xiàng)卡界面的 Name 項(xiàng)輸入遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)輻射球面的名稱；Phi 欄是定義圖 8.14 所示的球坐標(biāo)系中角坐標(biāo)Phi的范圍和步進(jìn)值，Theta 欄是定義圖 8.14 所示的球坐標(biāo)系中角坐標(biāo)Theta 的范圍和步進(jìn)值；二者的角度范圍由 Start、Stop 項(xiàng)設(shè)置，步進(jìn)值由 Step Size 項(xiàng)設(shè)置，單位可以是角度（°）或者弧度（rad）。 對(duì)話框中的Coordinate System選項(xiàng)卡和Radiation Surface選項(xiàng)卡一般保持默認(rèn)設(shè)置不變。 最后單擊確定按鈕，完成遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)輻射表面設(shè)置。設(shè)置完成后，Name 項(xiàng)定義的輻射表面的名 稱會(huì)添加到工程樹(shù)的 Radiation 節(jié)點(diǎn)下。