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半波偶极子天线工程案例分享——教学案例
本教学案例针对煌沣电磁仿真软件V1.0免费版初学者使用时域瞬态求解器而设计的。本案例通过建模、仿真设置、求解和结果分析等过程来计算半波偶极子天线不同频点在不同角度的辐射特性。根据本案例的指导，你将学会如何应用煌沣电磁仿真软件V1.0免费版完成下面的各项任务。
(1)几何建模
(2)仿真设置
(3)设计检查
(4)计算求解
(5)查看结果
1.1 本案例介绍
本案例采用煌沣电磁仿真软件V1.0免费版的时域瞬态求解器，仿真目标为半波偶极子天线。偶极子天线是在无线电通信中，使用最早、结构最简单的、应用最广泛的一类天线。它由一对对称放置的导体构成，导体相互靠近的两端分别与馈电线相连。最常见的偶极子天线是半波天线，它的总长度近似为工作波长的一半。半波偶极子天线的中心频率为30GHz，工作频段为25-35GHz，分析该天线在不同辐射角度下的辐射特性。本案例主要仿真分析天线的辐射特性即需要计算远区辐射方向图，所以采用开放边界。该案例模型的选择尽量简单，以保证求解时间短，同时又能说明该求解器的仿真方法和步骤，让初学者尽快熟悉用该求解器能解决的问题和使用煌沣电磁仿真软件V1.0免费版仿真的基本流程。
1.2 案例仿真流程
创建和仿真半波偶极子天线的一般流程总结如下：
(1)创建工程
(2)几何建模
(3)仿真设置
单位设置
参数设置
背景设置
边界设置
网格设置
面片化设置
添加离散端口
添加远场监视器
激励选择
(4)启动计算
(5)查看计算结果
启动软件，点击“高频瞬态求解器”，保存工程（快捷键：Ctrl+s）。
(1)点击最左上角的建模，进入建模界面
(2)点击工具栏的表达式，设置表示式（备注：每一次添加完表达式，都要点击表达式旁边的绿色勾，表达式设置完成后，点击应用，再点击确定）
(3)创建圆柱体，点击成型特征中的圆柱体
点击指定点，X和Y方向为0，Z方向，点击“A=B”，弹出下拉框，选择表达式，将Z方向的值设置为-l2/2，再点击绿色勾，点击确定；
参考上一步的表达式设置方法，将底部半径设置为r，长短轴比率设置为1，高度设置为l2，点击确定，圆柱体创建完成。
(4)创建方块，点击成型特征中的方块
点击指定点，X方向为-0.5，Y方向为-0.4，Z方向，点击“A=B”，弹出下拉框，选择表达式，将Z方向的值设置为-d/2，再点击绿色勾，点击确定；
参考上一步的表达式设置方法，将长度设置为0.9，宽度设置为0.8，高度设置为d，点击确定，方块创建完成。
(5)布尔运算，点击特征操作中的布尔运算
选择体选择圆柱体，工具体选择方块，设置的类型选择差运算，保留目标体选择不保留，保留工具体选择不保留，不勾选保留可和并面（非流行拓扑结构），点击确定。
(6)右键点击建模特征导航树的布尔运算-3，在下拉菜单中选择修改材料，在材料库中双击pec材料，完成材料设置。
4.1单位设置
在开始建模前需要设置应用的单位，该功能在煌沣电磁仿真软件V1.0免费版中的位置如图所示
将对话框中的尺寸设置为mm、温度设置为Kelvin、频率设置为GHz、时间设置为ns。完成设置后如下图：
点击确定后即可完成单位参数的设置
4.2 参数设置
点击参数按钮
随后出现如下对话框
将最小频率设置为25，最大频率设置为35。最大求解时间设置为2，时间步长缩放因子设置为1，不勾选硬件加速。将精度设置为-40dB，不勾选只计算端口模式。完成参数设置。
4.3 背景设置
点击背景按钮
随后出现如下对话框：
在该对话框中将背景材料设置为vacuum，不勾选各方向一致，将所有方向设置为0，完成该工程的背景设置。
4.4边界设置
点击边界按钮
将出现如下对话框：
在该对话框中对称面保持默认设置，勾选各方向一致，将所有方向的边界条件修改为完美匹配层边界（open add space），波长的分数为4，点击确定即可完成边界条件的设置。
4.5 端口设置
点击波导端口按钮
端口类型选择阻抗激励，阻抗设置为65，分布方式选择线离散端口，类型选择输入，起点为下圆柱体的上端面圆心，终点为上圆柱体的下端面圆心，不勾选端口反向，点击确定，离散端口设置完成。
4.6 网格设置
点击网格设置按钮
在该对话框中选择
设置方式：设置参数
切平面
法线：Z
位置：0
最大网格设置
选择使用相同设置
模型近区域：30
最大网格步长：最长边的网格数目
模型近区域：15
最小网格步长设置
最小网格步长：最大与最小网格步长的比值
最大与最小网格步长的比值：10
区间过渡数：3
相邻网格步长最大比值：1.45
完成上述设置后点击更新预览
在该对话框的网格信息中出现网格数目等信息。点击确定完成网格设置。
4.7 面片化设置
点击面片化设置按钮
会出现如下对话框
保存默认设置，点击确定，完成面片化设置。
4.8 添加远场监视器
点击场监视器
勾选远场监视器，规范类型选择频率，频率设置为30，点击确认，完成监视器设置。
点击计算按钮
点击激励列表，会出现如下对话框
选择顺序激励端口（S参数），在下方勾选Port1，点击确定，完成激励选择设置。
点击确定后开始计算在右下角的进度条窗口可以查看计算的进度
等待计算结束即可。
点击界面左下角的结果树。
随后在出现的界面中
点击以为结果前的+，将以为结果展开，随后点击端口信号，和散射参数在界面视图区出现所有端口的信号图
点击远场结果的+，可以查看辐射情况。
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1. 概述
本教学案例针对煌沣电磁仿真软件V1.0免费版初学者使用时域瞬态求解器而设计的。本案例通过建模、仿真设置、求解和结果分析等过程来计算半波偶极子天线不同频点在不同角度的辐射特性。根据本案例的指导，你将学会如何应用煌沣电磁仿真软件V1.0免费版完成下面的各项任务。
(1)几何建模
(2)仿真设置
(3)设计检查
(4)计算求解
(5)查看结果
1.1 本案例介绍
本案例采用煌沣电磁仿真软件V1.0免费版的时域瞬态求解器，仿真目标为半波偶极子天线。偶极子天线是在无线电通信中，使用最早、结构最简单的、应用最广泛的一类天线。它由一对对称放置的导体构成，导体相互靠近的两端分别与馈电线相连。最常见的偶极子天线是半波天线，它的总长度近似为工作波长的一半。半波偶极子天线的中心频率为30GHz，工作频段为25-35GHz，分析该天线在不同辐射角度下的辐射特性。本案例主要仿真分析天线的辐射特性即需要计算远区辐射方向图，所以采用开放边界。该案例模型的选择尽量简单，以保证求解时间短，同时又能说明该求解器的仿真方法和步骤，让初学者尽快熟悉用该求解器能解决的问题和使用煌沣电磁仿真软件V1.0免费版仿真的基本流程。
1.2 案例仿真流程
创建和仿真半波偶极子天线的一般流程总结如下：
(1)创建工程
(2)几何建模
(3)仿真设置
单位设置
参数设置
背景设置
边界设置
网格设置
面片化设置
添加离散端口
添加远场监视器
激励选择
(4)启动计算
(5)查看计算结果
2. 创建工程
启动软件，点击“高频瞬态求解器”，保存工程（快捷键：Ctrl+s）。
3. 几何建模
(1)点击最左上角的建模，进入建模界面
(2)点击工具栏的表达式，设置表示式（备注：每一次添加完表达式，都要点击表达式旁边的绿色勾，表达式设置完成后，点击应用，再点击确定）
(3)创建圆柱体，点击成型特征中的圆柱体
点击指定点，X和Y方向为0，Z方向，点击“A=B”，弹出下拉框，选择表达式，将Z方向的值设置为-l2/2，再点击绿色勾，点击确定；
参考上一步的表达式设置方法，将底部半径设置为r，长短轴比率设置为1，高度设置为l2，点击确定，圆柱体创建完成。
(4)创建方块，点击成型特征中的方块
点击指定点，X方向为-0.5，Y方向为-0.4，Z方向，点击“A=B”，弹出下拉框，选择表达式，将Z方向的值设置为-d/2，再点击绿色勾，点击确定；
参考上一步的表达式设置方法，将长度设置为0.9，宽度设置为0.8，高度设置为d，点击确定，方块创建完成。
(5)布尔运算，点击特征操作中的布尔运算
选择体选择圆柱体，工具体选择方块，设置的类型选择差运算，保留目标体选择不保留，保留工具体选择不保留，不勾选保留可和并面（非流行拓扑结构），点击确定。
(6)右键点击建模特征导航树的布尔运算-3，在下拉菜单中选择修改材料，在材料库中双击pec材料，完成材料设置。
4. 仿真设置
4.1单位设置
在开始建模前需要设置应用的单位，该功能在煌沣电磁仿真软件V1.0免费版中的位置如图所示
将对话框中的尺寸设置为mm、温度设置为Kelvin、频率设置为GHz、时间设置为ns。完成设置后如下图：
点击确定后即可完成单位参数的设置
4.2 参数设置
点击参数按钮
随后出现如下对话框
将最小频率设置为25，最大频率设置为35。最大求解时间设置为2，时间步长缩放因子设置为1，不勾选硬件加速。将精度设置为-40dB，不勾选只计算端口模式。完成参数设置。
4.3 背景设置
点击背景按钮
随后出现如下对话框：
在该对话框中将背景材料设置为vacuum，不勾选各方向一致，将所有方向设置为0，完成该工程的背景设置。
4.4边界设置
点击边界按钮
将出现如下对话框：
在该对话框中对称面保持默认设置，勾选各方向一致，将所有方向的边界条件修改为完美匹配层边界（open add space），波长的分数为4，点击确定即可完成边界条件的设置。
4.5 端口设置
点击波导端口按钮
随后出现如下对话框：
端口类型选择阻抗激励，阻抗设置为65，分布方式选择线离散端口，类型选择输入，起点为下圆柱体的上端面圆心，终点为上圆柱体的下端面圆心，不勾选端口反向，点击确定，离散端口设置完成。
4.6 网格设置
点击网格设置按钮
随后出现如下对话框
在该对话框中选择
设置方式：设置参数
切平面
法线：Z
位置：0
最大网格设置
选择使用相同设置
模型近区域：30
最大网格步长：最长边的网格数目
选择使用相同设置
模型近区域：15
最小网格步长设置
最小网格步长：最大与最小网格步长的比值
最大与最小网格步长的比值：10
区间过渡数：3
相邻网格步长最大比值：1.45
完成上述设置后点击更新预览
在该对话框的网格信息中出现网格数目等信息。点击确定完成网格设置。
4.7 面片化设置
点击面片化设置按钮
会出现如下对话框
保存默认设置，点击确定，完成面片化设置。
4.8 添加远场监视器
点击场监视器
会出现如下对话框
勾选远场监视器，规范类型选择频率，频率设置为30，点击确认，完成监视器设置。
5. 计算求解
点击计算按钮
随后出现如下对话框
点击激励列表，会出现如下对话框
选择顺序激励端口（S参数），在下方勾选Port1，点击确定，完成激励选择设置。
点击确定后开始计算在右下角的进度条窗口可以查看计算的进度
等待计算结束即可。
6. 结果分析
点击界面左下角的结果树。
随后在出现的界面中
点击以为结果前的+，将以为结果展开，随后点击端口信号，和散射参数在界面视图区出现所有端口的信号图
点击远场结果的+，可以查看辐射情况。