ANSOFT S HFSS USERS PRESENTATIONS 21 st FEBRUARY, 2003 Los Angeles, CA; Crowne Plaza Hotel, LA International Airport TITLE ANTENNA DESIGN AND VALIDATION WITH ANSOFT S HIGH FREQUENCY SIMULATOR (HFSS) PRESENTED BY AMEDEO LARUSSI
ANSOFT S HFSS USERS PRESENTATIONS SPECIAL THANKS TO RAYTHEON AND DATRON FOR PERMISSION TO SHOW THE ENCLOSED MODELS Raytheon Space and Airborne Systems EW Systems, Goleta, CA Titan Corporation Datron Advanced Technologies Division Simi Valley, CA (Formerly Datron/Transco INC.)
EXAMPLE OF RAYTHEON EW PRODUCTS
Titan Corporation Datron Advanced Technologies Division EXAMPLE OF DATRON PRODUCTS
NUMERICAL TECHNIQUES IN ELECTROMAGNETIC ENGINEERING A BRIEF COMMENTARY THREE BASICS METHODS: Method of Moments ( R. F. Harrington, 1968 ) Finite Difference ( K. S. Yee, 1966 ) Finite Elements ( P. P. Silvester, 1969 ) OTHER TECHNIQUES: -UTD, Mode Matching, etc.
EXAMPLES OF ELECTROMAGNETIC SOLVERS USED TO CONDUCT THEORETICAL MODELING - GEMACS (Air Force Research Laboratory-EXPORT CONTROLLED) USES MOM/UTD/FD METHODS ALONE OR COMBINED. - NEC ( Lawrence Livermore National Laboratory) MOMENT METHOD WIRE CODE - NEC-REFL ( The Ohio State University, Electroscience Lab.) GTD/AI METHODS - ENSEMBLE (Ansoft) MOMENT METHOD - HFSS (Ansoft) FINITE ELEMENT METHOD
EXAMPLES OF FINITE ELEMENT METHOD ACCURACY (HFSS BY ANSOFT ) THEORETICAL VERSUS MEASURED PERFORMANCE
Space and Airborne Systems Electronic Warfare Systems 6380 Hollister Avenue Goleta, CA 93117-3114
EXAMPLE NO 1 12 INCH CABLE MODEL PERFORMANCE (HFSS) VS MEASURED DATA
12 CABLES MODEL (HFSS) ONLY DIELECTRICS SHOWN Z PORT 1 Y 12 PORT 2 TNC CONNECTOR SILICON DIOXIDE BORON NITRATE X GLASS TNC CONNECTOR AIR
THEORETICAL vs MEASURED DATA FOR TWO 6" CABLE IN SERIES THEORETICAL (HFSS) MEASURED DATA 3.5 3.0 VSWR (RATIO) 2.5 2.0 1.5 1.0 6 8 10 12 14 16 FREQUENCY (GHz)
THEORETICAL (HFSS) vs MEASURED DATA OF TWO 6" CABLES (WITH TNC CONNECTORS) IN SERIES ( 12") THEORETICAL (HFSS 100 FREQUENCY POINTS) MEASURED DATA (800 FREQUENCY POINTS) TRANSMISSION LOSS (db) 0-1 -2-3 -4 6 8 10 12 14 16 FREQUENCY (GHz)
EXAMPLE NO. 2 (ANTENNA NOT SHOWN) THEORETICAL AND MEASURED RADIATION PATTERNS PERFORMANCE OF AN ANTENNA, PLUS RADOME AND CABLE.
THEORETICAL (HFSS) vs MEASURED DATA OF A ANTENNA AT 8 GHz VPOL (HFSS) VPOL (MEASURED) 6 4 2 GAIN (dbil) 0-2 -4-6 -8-10 -90-80 -70-60 -50-40 -30-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 ANGLE (DEGREE-PHI-YAW PLANE)
THEORETICAL (HFSS) vs MEASURED DATA OF A ANTENNA AT 8 GHz HPOL (HFSS) HPOL (MEASURED) 6 4 2 GAIN (dbil) 0-2 -4-6 -8-10 -90-80 -70-60 -50-40 -30-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 ANGLE (DEGREE-PHI-YAW PLANE)
THEORETICAL vs MEASURED DATA OF A ANTENNA AT 11 GHz VPOL (HFSS) VPOL (MEASURED) 6 1 GAIN (dbil) -4-9 -14-19 -90-80 -70-60 -50-40 -30-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 ANGLE (DEGREE-PHI-YAW PLANE)
THEORETICAL vs MEASURED DATA OF A ANTENNA AT 11 GHz HPOL (HFSS) HPOL (MEASURED) 6 1 GAIN (dbil) -4-9 -14-19 -90-80 -70-60 -50-40 -30-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 ANGLE (DEGREE-PHI-YAW PLANE)
THEORETICAL (HFSS) vs MEASURED DATA OF A ANTENNA AT 16 GHz VPOL (HFSS) VPOL (MEASURED) 9 4 GAIN (dbil) -1-6 -11-16 -90-80 -70-60 -50-40 -30-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 ANGLE (DEGREE-PHI-YAW PLANE)
THEORETICAL (HFSS) vs MEASURED DATA OF A ANTENNA AT 16 GHz HPOL (HFSS) HPOL (MEASURED) 9 4 GAIN (dbil) -1-6 -11-16 -90-80 -70-60 -50-40 -30-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 ANGLE (DEGREE-PHI-YAW PLANE)
EXAMPLE NO 3 A DUAL RIDGE WAVEGUIDE STRUCTURE MODEL
CABLE PLUS WAVEGUIDE SECTION MODEL (MODEL WAS SOLVED AS A VACUUM) CABLE WAVEGUIDE TRANSFORMER SECTIONS
THEORETICAL (HFSS) VS MEASURED DATA OF A CABLE PLUS A DUAL RIDGE WAVEGUIDE STRUCTURE PREDICTED (HFSS) MEASURED DATA RETURN LOSS (db) 0-5 -10-15 -20-25 7 8 9 10 11 12 FREQUENCY(GHz)
CIRCULAR WAVEGUIDE: EXAMPLE NO 4 TRADITIONAL APPROACH VS. HFSS
TABLE 1 & 2 CAN BE DERIVED FROM: HELMHOLTZ EQUATION, TRANSVERSE LAPLACIAN, AND SEPARATION OF VARIABLE METHOD, A BESSEL DIFFERENTIAL EQUATION IS OBTAINED RESULTING IN TWO SOLUTION. ONLY ONE SOLUTION IS ACCEPTABLE. TABLE 1 &2 IS THEN GENERATED AS SHOWN BELOW. TABLE 1 (CUTOFF CONSTANTS ) TABLE 2 (CUTOFF CONSTANTS)
CIRCULAR WAVEGUIDE MODES FREQUENCIES CUTOFF
CIRCULAR WAVEGUIDE MODES TE11 VERTICAL TE11 HORIZONTAL
CIRCULAR WAVEGUIDE MODES
CIRCULAR WAVEGUIDE MODES NOTE: THIS MODE HAS AN AXIAL ELECTRIC FIELD
Titan Corporation Datron Advanced Technologies Division
Titan Corporation Datron Advanced Technologies Division HOW TO SETUP A MULTIMODE MODEL A CIRCULAR WAVEGUIDE IS USED TO ILLUSTRATE THE SETUP ONLY HALF GEOMETRY IS SHOWN REQUIRES 4 MODES EVALUATION: TE11 VERTICAL, TE11 HORIZONTAL AND 2 ADDITIONAL MODES
Titan Corporation Datron Advanced Technologies Division STEP ONE) 3D MODEL
Titan Corporation Datron Advanced Technologies Division STEP 2) ASSIGNMENT OF MATERIALS
Titan Corporation Datron Advanced Technologies Division Step 3) TE11 MODE VERTICAL
Titan Corporation Datron Advanced Technologies Division Step 4) TE11 MODE HORIZONTAL
Titan Corporation Datron Advanced Technologies Division STEP 5) HOW THE MODE 3,4 NEEDS TO BE SETUP
Titan Corporation Datron Advanced Technologies Division RESULTS AFTER SOLUTION IS OBTAINED, USE SETUP EXECUTIVE PARAMETERS AND CHOOSE PORT IMPEDANCES TE11 VERT.
Titan Corporation Datron Advanced Technologies Division RESULTS TE11 HORIZ.
Titan Corporation Datron Advanced Technologies Division RESULTS TM01
Titan Corporation Datron Advanced Technologies Division RESULTS TE21
Titan Corporation Datron Advanced Technologies Division HEMISPHERICAL LENS ON A GROUND PLANE (EXAMPLE NO 5) LUNEBERG LENSES ARE USUALLY USED FOR WIDE ANGLE SCANNING APPLICATIONS LIKE FOR RADAR REFLECTORS. THE INDEX OF REFRACTION VARIES ALONG THE RADIUS OF THE LENS.
Titan Corporation Datron Advanced Technologies Division HEMISPHERICAL LUNEBURG LENS ON A GROUND PLANE WITH TWO ORTHOGONAL FEED ANTENNA
Titan Corporation Datron Advanced Technologies Division LENS (ONLY HALF SHOWN), HORN ANTENNA AND GROUND PLANE GREEN IS THE CUSTOM MADE RADIATION BOUNDARY GROUND PLANE ORTHOGONAL FEED HORN SHELL LENS FOR A TYPICAL LUNEBERG LENS THE RELATIVE DIELECTRIC CONSTANT (Er) WILL VARY FROM Er =2 AT THE CENTER TO Er=1 AT THE OUTER SURFACE OF THE LENS
Titan Corporation Datron Advanced Technologies Division THEORETICAL (HFSS) VERSUS MEASURED DATA OF A HEMISPHERICAL LUNEBERG LENS, HORN AND GROUND PLANE RED: MEASURED DATA BLUE: HFSS PREDICTED Normalized Gain (db) 0-5 -10-15 -20-25 -30-35 Single Hemispherical Lens Azimuth Patterns (11.7 Ghz; 45-deg elevation angle; 9" physical lens) -40 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 Cir. Mode; vert ; 135 data unshaved HFSS model; simulated source 2-shaved HFSS mode simulated source Azimuth Angle (deg)
Titan Corporation Datron Advanced Technologies Division CROSSED DIPOLES FEED WITH REFLECTOR (EXAMPLE NO 6) THIS IS A TYPICAL DIPOLE REFLECTOR DESIGN
THE REFLECTOR DIPOLE MESHING BY HFSS
Titan Corporation Datron Advanced Technologies Division REFLECTOR FEED WITHOUT DIELECTRIC PLATE
Titan Corporation Datron Advanced Technologies Division REFLECTOR FEED COAXIAL LINES SEEN FROM THE BOTTOM PORT 1 PORT 2
Titan Corporation Datron Advanced Technologies Division DIPOLES FEED COMPONENT WITH A DIELECTRIC DISK THIS SIDE WAS MADE PERFECT E TO SIMULATE DIELECTRIC GROUND PLANE
Titan Corporation Datron Advanced Technologies Division THEORETICAL MODEL VERSUS EXISTING DESIGN MEASURED DATA HFSS MODELS, AZIMUTH PLANE AT 240 MHz MESURED DATA HFSS 15 10 5 GAIN (dbi) 0-150 -100-50 0 50 100 150-5 -10-15 -20 THETA (DEGREES)
易 迪 拓 培 训 专 注 于 微 波 射 频 天 线 设 计 人 才 的 培 养 网 址 :http://www.edatop.com 射 频 和 天 线 设 计 培 训 课 程 推 荐 易 迪 拓 培 训 (www.edatop.com) 由 数 名 来 自 于 研 发 第 一 线 的 资 深 工 程 师 发 起 成 立, 致 力 并 专 注 于 微 波 射 频 天 线 设 计 研 发 人 才 的 培 养 ; 我 们 于 2006 年 整 合 合 并 微 波 EDA 网 (www.mweda.com), 现 已 发 展 成 为 国 内 最 大 的 微 波 射 频 和 天 线 设 计 人 才 培 养 基 地, 成 功 推 出 多 套 微 波 射 频 以 及 天 线 设 计 经 典 培 训 课 程 和 ADS HFSS 等 专 业 软 件 使 用 培 训 课 程, 广 受 客 户 好 评 ; 并 先 后 与 人 民 邮 电 出 版 社 电 子 工 业 出 版 社 合 作 出 版 了 多 本 专 业 图 书, 帮 助 数 万 名 工 程 师 提 升 了 专 业 技 术 能 力 客 户 遍 布 中 兴 通 讯 研 通 高 频 埃 威 航 电 国 人 通 信 等 多 家 国 内 知 名 公 司, 以 及 台 湾 工 业 技 术 研 究 院 永 业 科 技 全 一 电 子 等 多 家 台 湾 地 区 企 业 易 迪 拓 培 训 课 程 列 表 :http://www.edatop.com/peixun/rfe/129.html 射 频 工 程 师 养 成 培 训 课 程 套 装 该 套 装 精 选 了 射 频 专 业 基 础 培 训 课 程 射 频 仿 真 设 计 培 训 课 程 和 射 频 电 路 测 量 培 训 课 程 三 个 类 别 共 30 门 视 频 培 训 课 程 和 3 本 图 书 教 材 ; 旨 在 引 领 学 员 全 面 学 习 一 个 射 频 工 程 师 需 要 熟 悉 理 解 和 掌 握 的 专 业 知 识 和 研 发 设 计 能 力 通 过 套 装 的 学 习, 能 够 让 学 员 完 全 达 到 和 胜 任 一 个 合 格 的 射 频 工 程 师 的 要 求 课 程 网 址 :http://www.edatop.com/peixun/rfe/110.html ADS 学 习 培 训 课 程 套 装 该 套 装 是 迄 今 国 内 最 全 面 最 权 威 的 ADS 培 训 教 程, 共 包 含 10 门 ADS 学 习 培 训 课 程 课 程 是 由 具 有 多 年 ADS 使 用 经 验 的 微 波 射 频 与 通 信 系 统 设 计 领 域 资 深 专 家 讲 解, 并 多 结 合 设 计 实 例, 由 浅 入 深 详 细 而 又 全 面 地 讲 解 了 ADS 在 微 波 射 频 电 路 设 计 通 信 系 统 设 计 和 电 磁 仿 真 设 计 方 面 的 内 容 能 让 您 在 最 短 的 时 间 内 学 会 使 用 ADS, 迅 速 提 升 个 人 技 术 能 力, 把 ADS 真 正 应 用 到 实 际 研 发 工 作 中 去, 成 为 ADS 设 计 专 家... 课 程 网 址 : http://www.edatop.com/peixun/ads/13.html HFSS 学 习 培 训 课 程 套 装 该 套 课 程 套 装 包 含 了 本 站 全 部 HFSS 培 训 课 程, 是 迄 今 国 内 最 全 面 最 专 业 的 HFSS 培 训 教 程 套 装, 可 以 帮 助 您 从 零 开 始, 全 面 深 入 学 习 HFSS 的 各 项 功 能 和 在 多 个 方 面 的 工 程 应 用 购 买 套 装, 更 可 超 值 赠 送 3 个 月 免 费 学 习 答 疑, 随 时 解 答 您 学 习 过 程 中 遇 到 的 棘 手 问 题, 让 您 的 HFSS 学 习 更 加 轻 松 顺 畅 课 程 网 址 :http://www.edatop.com/peixun/hfss/11.html `
易 迪 拓 培 训 专 注 于 微 波 射 频 天 线 设 计 人 才 的 培 养 网 址 :http://www.edatop.com CST 学 习 培 训 课 程 套 装 该 培 训 套 装 由 易 迪 拓 培 训 联 合 微 波 EDA 网 共 同 推 出, 是 最 全 面 系 统 专 业 的 CST 微 波 工 作 室 培 训 课 程 套 装, 所 有 课 程 都 由 经 验 丰 富 的 专 家 授 课, 视 频 教 学, 可 以 帮 助 您 从 零 开 始, 全 面 系 统 地 学 习 CST 微 波 工 作 的 各 项 功 能 及 其 在 微 波 射 频 天 线 设 计 等 领 域 的 设 计 应 用 且 购 买 该 套 装, 还 可 超 值 赠 送 3 个 月 免 费 学 习 答 疑 课 程 网 址 :http://www.edatop.com/peixun/cst/24.html HFSS 天 线 设 计 培 训 课 程 套 装 套 装 包 含 6 门 视 频 课 程 和 1 本 图 书, 课 程 从 基 础 讲 起, 内 容 由 浅 入 深, 理 论 介 绍 和 实 际 操 作 讲 解 相 结 合, 全 面 系 统 的 讲 解 了 HFSS 天 线 设 计 的 全 过 程 是 国 内 最 全 面 最 专 业 的 HFSS 天 线 设 计 课 程, 可 以 帮 助 您 快 速 学 习 掌 握 如 何 使 用 HFSS 设 计 天 线, 让 天 线 设 计 不 再 难 课 程 网 址 :http://www.edatop.com/peixun/hfss/122.html 13.56MHz NFC/RFID 线 圈 天 线 设 计 培 训 课 程 套 装 套 装 包 含 4 门 视 频 培 训 课 程, 培 训 将 13.56MHz 线 圈 天 线 设 计 原 理 和 仿 真 设 计 实 践 相 结 合, 全 面 系 统 地 讲 解 了 13.56MHz 线 圈 天 线 的 工 作 原 理 设 计 方 法 设 计 考 量 以 及 使 用 HFSS 和 CST 仿 真 分 析 线 圈 天 线 的 具 体 操 作, 同 时 还 介 绍 了 13.56MHz 线 圈 天 线 匹 配 电 路 的 设 计 和 调 试 通 过 该 套 课 程 的 学 习, 可 以 帮 助 您 快 速 学 习 掌 握 13.56MHz 线 圈 天 线 及 其 匹 配 电 路 的 原 理 设 计 和 调 试 详 情 浏 览 :http://www.edatop.com/peixun/antenna/116.html 我 们 的 课 程 优 势 : 成 立 于 2004 年,10 多 年 丰 富 的 行 业 经 验, 一 直 致 力 并 专 注 于 微 波 射 频 和 天 线 设 计 工 程 师 的 培 养, 更 了 解 该 行 业 对 人 才 的 要 求 经 验 丰 富 的 一 线 资 深 工 程 师 讲 授, 结 合 实 际 工 程 案 例, 直 观 实 用 易 学 联 系 我 们 : 易 迪 拓 培 训 官 网 :http://www.edatop.com 微 波 EDA 网 :http://www.mweda.com 官 方 淘 宝 店 :http://shop36920890.taobao.com 专 注 于 微 波 射 频 天 线 设 计 人 才 的 培 养 易 迪 拓 培 训 官 方 网 址 :http://www.edatop.com 淘 宝 网 店 :http://shop36920890.taobao.com