Bài tiểu luận mô phỏng anten dipole bằng phần mềm HFSS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN TỬ


ĐỀ TÀI:

MÔ PHỎNG ANTEN DIPOLE
BẰNG PHẦN MỀM HFSS
(WIRE DIPOLE)

GVHD: ThS. Phạm Minh Nam
SVTH:
Lê Hồng Khanh

09086991

Phạm Thế Linh

09193371

Bùi Tấn Vang

09083181

Nguyễn Vũ Châu 09090541
Dương Danh Phú 09220901

Tp. HCM, tháng 10 năm 2012


Nội dung đề tài

Phần I: Tìm hiểu phần mềm HFSS
Phần II: Khảo sát các đặc tính của anten Wire dipole bằng phần mềm HFSS gồm:
o Cường độ bức xạ
o Công suất bức xạ
o Điện trở bức xạ
o Đồ thị bức xạ
o Hướng tính và độ lợi anten

Phần I
TÌM HIỂU PHẦN MỀM HFSS
HFSS là viết tắt của Hight Frequency Structure Simulator. HFSS là phần
mềm mô phỏng trường điện từ theo phương pháp tồn sóng (full wave) để mơ hình
hóa bất kỳ thiết bị thụ động 3D nào. Ưu điểm nổi bật của nó là có giao diện người
dùng đồ họa. Nó tích hợp mơ phỏng, ảo hóa, mơ hình hóa 3D và tự động hóa (tự
động tìm lời giải) trong một mơi trường dễ dàng để học, trong đó lời giải cho các
bài toán điện từ 3D thu được một cách nhanh chóng và chính xác. Ansoft HFSS sử
dụng phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method, FEM), kỹ thuật chia
lưới thích nghi (adaptive meshing) và kỹ thuật đồ họa. Ansoft HFSS có thể được
sử dụng để tính tốn các tham số chẳng hạn như: tham số S, tần số cộng hưởng,
giản đồ trường..


Hình 1. Giao diện thiết kế phần mềm HFSS

Để thuận tiện cho việc thiết kế và tính tốn hãng phần mềm Ansoft cũng đã
cung cấp một công cụ tự tao project cho một số loại anten thơng dụng vói các
thơng số được thiết lập trước. phần mềm này có tên là : HFSS_ADK (HFSSAntenna Design Kit)


Hình 2. Giao diện phần mềm Ansoft HFSS Antenna Design Kit

HFSS_ADK hỗ trợ rất nhiều loại anten như: Monopole, dipole, patch,
horm….
Để tạo một project từ HFSS_ADK ta thực hiện các bước sau:
B1. Khởi động phần mềm HFSS_ADK
B2. Chọn loại anten cần tạo
B3. Chọn các thông số vật lý cho anten như hình sau
và chọn “Create Model”


Hình 3. Nhập thơng số và tạo project cho anten


Phần II
KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CỦA ANTEN WIRE DIPOLE
Các thơng số của anten khảo sát:
o Độ dài l = 15 cm
o Bán kính: 0.25 cm
o Khoảng cách hai nhánh Feed Gap =0.25 cm
o Tần số hoạt động: 0.9 GHz
o Hướng anten theo trục oz
o Cơng suất vào 1W

Hình 5. Các thông số của anten đang khảo sát


Hình 6. ảnh 3D của anten Wire dipole
Tính tốn lý thuyết cho anten
Tần số hoạt động f=0.9 GHz => λ=

Chiều dài l = 15 cm ≈ λ/2

Khi l = λ/2 thay vào công thức trên ta được:

m = 33 cm


| |

∫

Ta có:

∫

| |

=

Hệ số định hướng D:

(

)

|

|

|

|

Độ định hướng tối đa đạt được khi θ = π/2 khi đó

= 1.643

Điện trở bức xạ:

| |

Xem hiệu xuất anten e ≈ 1
Ta có: G(

)≈ (

) => G=1.643
√

( )


| |

(W/SteRadian)

Đồ thị bức xạ:

Hình 7. Đồ thị bức xạ anten wire dipole

Kết quả mô phỏng bằng phần mềm HFSS:
1/ đồ thị bức xạ:

Hình 8. Bức xạ của anten dạng 3D