Tutorial Antena Patch HFSS Simulação Traduzido, Notas de estudo de Eletrônica

Baixe Tutorial Antena Patch HFSS Simulação Traduzido e outras Notas de estudo em PDF para Eletrônica, somente na Docsity! Tutorial Antena de Plaqueta (Probe Feed Patch Antenna) Janeiro de 2016 Antenas de microfita são também chamadas de antenas de plaqueta. O termo em inglês é patch, e é comum também o termo antenas patch de microfita. As orientações a seguir mostrarão como construir uma antena patch de microfita usando o HFSS. Com o programa HFSS aberto, clique em Project → Insert HFSS Design na barra de ferramentas, da mesma forma que foi feito anteriormente para a antena dipolo. Para definir as opções de ferramenta, vá até Tools → Options → HFSS Options, e na aba “General” marque o seguinte ícone: “Duplicate boundaries/ mesh operations with geometry”. Clique ok. Vá em Tools → Options → Modeler Options, que irá abrir a aba “Operations”. Se o ícone “Automatically cover closed polyline” estiver marcado, vá para a outra aba denominada “Drawing”. Marque a opção “Edit Property of new primitives”. Isso faz com que a janela “Properties” abra automaticamente para novas primitivas. Depois clique ok. O tipo de solução para este exemplo, assim como para o anterior (antena dipolo), será o “Driven Modal”. Como esta opção já vem marcada por default, não é necessário defini-la. Para definir a unidade de medida, vá até Modeler → Units e altere para cm. O resultado é semelhante ao mostrado abaixo. O plano de terra fica imediatamente abaixo do substrato. Vamos definir o nome, da mesma forma que antes. Nomeie o terra infinito de Inf_GND. Atribuindo um limite perfeito E ao terra infinito: Edit → Select → By Name. O objeto “Inf_GND” estará selecionado na caixa de diálogo “Select Object”. Clique em OK. Vá em HFSS → Boundaries → Assign → Perfect E. A caixa de diálogo “Perfect E Boundary” abre. Coloque o nome como: “PerfE1_Inf_GND” Marque “Infinite Ground Plane”. Clique ok. Criando Terra Infinito “Cut Out”. Draw → Circle. Posição central: X: -0.5, Y: 0.0, Z: 0.0. Raio: dX: 0.16 , dY: 0.0, dZ: 0.0. Nomeie como “Cut Out”. Completando o Terra Infinito: Edit → Select → By Name. Na caixa de diálogo “Select Object” selecione “Cut_Out” e “Inf_GND”. OK. Modeler → Boolean → Subtract. Faça as seguintes atribuições: Blank Parts: Inf_GND Tool Parts: Cut_Out Utilize as setas para a direita e para a esquerda para alterar. Deixe a ferramenta “Clone tool objects before operation” desmarcada. Criando a antena Patch: Draw → Rectangle. Primeiro canto diagonal: X: -2.0, Y: -1.5, Z: 0 Segundo canto diagonal: dX: 4.0, dY: 3.0, dZ: 0.0 Mude o nome para “Patch”. Faça as seguintes alterações: Em “Port Name” coloque o nome “p1”. Selecione “Use port object name” na caixa de diálogo “Reference Conductors for Terminals”. Verifique se a opção “Highlight” está marcada. O terminal é criado abaixo de “Excitations” na porta p1, na árvore de projeto. Criando a “Probe”: Draw → Cylinder. Usando as coordenadas de campos de entrada, entre com a posição do cilindro: X: -0.5, Y: 0.0, Z: 0.0 Raio: dX: 0.07, dY: 0.0, dZ: 0.0 Altura: dX: 0.0, dY: 0.0, dZ: 0.32 Coloque o nome de “Probe”. Deixe as seguintes coordenadas. O resultado deve ser semelhante ao mostrado abaixo. Vá na barra de ferramentas 3D Modeler e escolha “vacuum”. Criando uma caixa de Ar.. Draw → Box. Para o primeiro canto diagonal, escolha os pontos de referência: X: -5.0, Y: -4.5, Z: 0.0 Para o segundo canto diagonal, escolha os pontos de referência: dX: 10.0, dY: 9.0, dZ: 0 Para o terceiro ponto, clique em qualquer lugar acima do substrato. Coloque o nome “Air”. Modifique as coordenadas conforme abaixo. Criando limite de radiação: para escolher as faces, vá em Edit → Select → Faces. Graficamente, selecionar todas as faces do objeto “Air”, exceto a face em Z=0.0 cm. (o fundo). Para criar os limites de radiação, vá em HFSS → Boundaries →Assign→ Radiation. A caixa de diálogo “Radiation Boundary” abre. Clique OK se as especificações estiverem conforme acima. Para verificar os limites de radiação, vá em “Project Manager”, no ícone “Boundaries”, em “Rad1” e clique uma vez. O resultado é semelhante à i- magem mostra- da ao lado. Criando a configuração de radiação: para defini-la, clique em HFSS → Radiation → Insert Far Field Setup → Infinite Sphere. A caixa de diálogo “Far Field Radiation Sphere” abre. Coloque o nome “ff_2d”. Para o ângulo phi coloque (Start: 0, Stop: 90, Step Size: 90), e para o ângulo theta coloque (Start: -180, Stop: 180, Step Size: 2). Clique OK. Para salvar o projeto, vá em File → Save As..., e nomeie o arquivo como “Patch_antenna”, ou coloque o nome que desejar. Valide o seu projeto clicando em a partir da barra de ferramentas 3D, ou indo em HFSS → Validation Check... Em seguida analise a estrutura clicando na barra de ferramentas, ou HFSS → Analyze All. O tempo de análise foi de aproximadamente 1 min 25 seg. Para visualizar os dados (solution data): HFSS → Results → Solution Data. A caixa de diálogo “Solutions: Patch_antenna – HFSSDesign1” abre. Para visualizar o perfil: clique em “Profile”. Design Variation: ] Profile | Convergence | Matrix Data | Mesh Statistics | Task Real Time CPU Time Solution Basis Order: 1 Solution Sweep Fast Sweep From 1 GHz to 3.5 GHz, 200 Steps Simulation Setup Disk = 0 KBytes Mai Assembly Disk = 0 KBytes, 6056 tetrahedra . pt: 107 triangles Solver MCS1 Disk = 11232 KB: 35563 Field Recovery Disk = 5 KBytes, 1 excitations Solution Process Elapsed time : 00:00:22 , Hfss ComEngine Memory: 74 Total Time: 02/27/2016 00:48:23, Status: Normal Completion. a Design Variation: ] Profile Convergence | Mat Data | Mesh Statistics | 7 Number of Passes Completed 8 Maximum 20 Minimum 1 | Mas Mag. Dela S Taget 002 Curent 0017981 View: (* Table Pass Number | Total Tetrahedra | Max Mag. Delta 5 Para visualizar “Matrix Data”: “(3 Solutions: Patch antenna - HFSSDesignl = = tolo Es Design'Vaiation: [ E] 4 Profile | Convergence. Matix Data | Mesh Statistics | 7 SMatix [7 Gemma [1 (GH2) =] ExpotMatnDaia. | DvMeie MO Zo m oumpinFiegs. — Edtrieas.. | Equivlent Croui Expor. | TT ZMatix [Haoriude/Prasetdec =] Check Passriy | Terminal Data = Passivity Tolerance: [0001 Freq S:Portl 1 Para visualizar “Mesh Statistics”: “5 Solutions: Patch, antenna - HFSSDesigni. = q bobos Simulation: Setupl - Design Variation: [ E] VA Profile | Convergence | Matrx Data Mesh Statístios | Total number of mesh elements: 6383 NumTets | Min edge length | Max edge length | RMS edge length | Min tet vol Max tet val Coar Coax Pin Probe Epot. | à Cose I |  Selecione o traço no gráfico clicando sobre ele. Ao invés de verde, ele ficará vermelho. Clique com o botão direito do mouse em alguma parte branca do gráfico (como mostrado abaixo) para mostrar o menu. Escolha Marker → Add Minimum. Uma marca de mínimo aparece no gráfico, e tabelas com marcas listam os valores das coordenadas x e y. Plotando gráfico impedância versus frequência: HFSS → Results → Create Terminal Solution Data Report → Rectangular Plot. Escolha “Terminal Z Parameter”, “Zt(Port1_T1, Port1_T1)”, e depois “re”. Clique “New Trace”. Depois repita e ao invés de “re” coloque “im”. Clique “Add Trace” para que a parte real e imaginária sejam plotadas no mesmo gráfico. O resultado será semelhante ao mostrado abaixo. Criando Campo Distante: para criar um gráfico 2D de campo distante, vá em HFSS → Results → Create Far Fields Report → Radiation Pattern. A caixa de diálogo “Report” abre. Entre com as seguintes especificações. Clique em “New Report”. Depois em “Close”. O seguinte gráfico 2D é criado. Criando o gráfico 3D: HFSS → Results → Create Far Fields Report → 3D Polar Plot. Marque conforme abaixo, e depois clique em “New Report”. O resultado aparece logo em seguida.