[入门指引]HFSS软件中仿真板载天线

1 环境

软件：Win7 64bit + ANSYS HFSS 15.0 64位。必应搜索HFSS 15.0可以获得64位版本的软件。

学习书籍：《HFSS天线设计_李明洋》。这本书Amazon已经下架了。网上可以下载电子书，但是电子书少了两个章节，分别是《第8章微带阵列天线设计》和《第9章HFSS-IE天线设计实例》。直觉认为是这些内容触犯某些相关利益者了……

再给一份Cypress的RF天线设计指引，《AN91445_-_Antenna_Design_and_RF_Layout_Guidelines_Chinese.pdf》，中文的。

2 仿真画图

仿照学习书籍，一步步的把PCB画出来、配置PCB材质、画出天线铜箔、设置激励、设置辐射范围。

一步步仿照《HFSS天线设计》的第3.4节。画出WIFI双频天线（2.4GHz+5.8Hz）。天线长度是信号波长/4。

PCB材质采用RO4003。这是一块双层板。GND层在PCB背面。激励点连接了背面的GND和正面的铜箔天线。激励点和匹配网络之间的阻抗应该匹配到50欧姆。

然后经过漫长的仿真运算（i5的笔记本也需要10多分钟了）。可以通过后续的操作获得各种仿真参数曲线。这里软件应该处理的是每个频率下的增益。书本教需要设置1GHz-8GHz，扫描间隔是0.02GHz（目标频率是2.4G和5.8G，我们需要知道天线对特定频率段的增益，对其他频率段的衰减）。

3 仿真结果

软件仿真支持把一下参数做出曲线显示：回波损耗S11、电压驻波比VSWR、Smith圆图（我还没学会看）、输入阻抗、方向图、

以下是S11参数曲线。

CYPRESS的天线设计文档中，给出了我们S11的意义。S11的单位是DB。范围是负无穷到0。越接近0，代表信号反射越严重，信号即越差。S11越小，代表天线效率越高。一般，S11低于-10db的频率是可以有效传输的。从上图，也可得到对于2.4G信号，天线带宽是2310MHz-2040MHz约为300MHz。

下图来自《AN91445_-_Antenna_Design_and_RF_Layout_Guidelines_Chinese》，可配合认识S11：

接下来是仿真图，三维天线方向图：

 

 从上面的S11图看出，在初始化参数下2.4G的谐振频点是2.15GHz，还需要优化一下天线的几何参数。最后这里给出了调节不同的天线长度时，S11参数图。这里的计算量较大，消耗时间也长。

这样调参就方便了。