8.4 HFSS天线仿真设计分析结果

    在实际应用中，通常使用球坐标系来处理天线的辐射问题。对于直角坐标系中三维空间的任一位置 P（x，y，z），用球坐标系可以表示为 P（r，theta，phi）。其中，r 是坐标原点与点 P 之间的径向距离，theta是坐标原点到点 P 的连线与 z 轴正向之间的夹角，phi 是坐标原点到点 P 的连线在 xy 平面的投影与 x 轴正向之间的夹角，可以参考图 8.14。球坐标系中 r、theta、phi 的变化范围分别为 0≤r<+∞，0≤ theta ≤ 180°，0≤phi≤360°。

图 8.14 球面坐标（r，theta，phi）

    在球坐标系下，天线辐射到自由空间的磁场和电场分布可以由下式计算：

     天线辐射能量到自由空间，需要计算远离辐射源处的电磁场分布。HFSS 中定义了辐射边界条件和 PML 边界条件用以模拟开放的自由空间，计算天线的辐射问题。因此，HFSS 在处理天线等辐射问题时，必须使用辐射边界条件或者 PML 边界条件。

    8.4.1 定义远区场辐射表面

    在 HFSS 数据后处理模块，为了能够查看天线方向图、天线方向性系数等参数，首先需要定义远区场辐射表面。

    从主菜单栏选择【HFSS】→【Radiation】→【Insert Far Field Setup】→【Infinite Sphere】 命令；或者右键单击工程树下的 Radiation 节点，从弹出菜单中选择【Insert Far Field Setup】→【Infinite Sphere】命令，打开 “远区场辐射表面设置”对话框，如图 8.15 所示；定义和添加远区场辐射表面。

图 8.15 “远区场辐射表面设置”对话框 

    在该对话框的 Infinite Sphere 选项卡界面的 Name 项输入远区场辐射球面的名称；Phi 栏是定义图 8.14 所示的球坐标系中角坐标Phi的范围和步进值，Theta 栏是定义图 8.14 所示的球坐标系中角坐标Theta 的范围和步进值；二者的角度范围由 Start、Stop 项设置，步进值由 Step Size 项设置，单位可以是角度（°）或者弧度（rad）。 对话框中的Coordinate System选项卡和Radiation Surface选项卡一般保持默认设置不变。 最后单击确定按钮，完成远区场辐射表面设置。设置完成后，Name 项定义的辐射表面的名 称会添加到工程树的 Radiation 节点下。