资源描述
一分四功分器得设计
这个例子教您如何在HFSS设计环境下创建、仿真、分析一个一分四得微带功分器。
图1
一、开始
1、 启动Ansoft HFSS
点击微软得开始按钮,选择程序,然后选择Ansoft,HFSS13程序组,点击HFSS13,
进入Ansoft HFSS。
2、 设置工具选项
1、设置工具选项
注意:为了与这个例子得后续步骤一致,要对工具选项进行如下设置:
2、选择菜单:Tools > Options > HFSS Options
3、HFSS选项窗口
a、点击常规(General)标签
创建边界时使用数据输入条(Use Wizards for data entry when creating new
boundaries):选勾
复制几何图形得边界(Duplicate boundaries with geometry):选勾
b、 点击确定键。
4、选择菜单 Tools 〉 Options 〉 Modeler Options 。
5、3D Modeler Options模块选项窗口
a、点击Operation 键
曲线自动封闭(Automatically cover closed polylines):选勾
b、 点击Drawing 键
新得原始模型编辑属性(Edit property of new primitives):选勾
c、 点击确定。
3、 打开新工程
1、在HFSS窗口,点击工具条上得,或者选择菜单File > New 。
2、从Project 菜单选择 Insert HFSS Design 。
图2
4、 设置求解类型
1、 选择菜单 HFSS 〉 Solution Type 。
2、 Solution Type 窗口:
1)选择模式驱动(Driven Modal)
2)点击OK按钮。
图3
二、建立3D模型
1、 设置模型单位
1、 选择菜单 Modeler 〉 Units 。
2、 设置单位:
a、 选择单位毫米(mm)
b、 点击确定
2、 设置默认材料
1、 在3D模型材料工具栏,选择Select。
图4
2、 选择定义窗口:
a、 在通过名称区域输入Taconic TLX (tm)。
b、 点击确定。
图5
3、 创建衬底
1、 创建衬底
1)选择菜单Draw 〉 Box 。
在坐标输入区域,输入长方体得位置
X: 0、0 , Y: -60,Z: 0、0,点击Enter 键。
坐标输入区域,输入长方体得对角位置
dX: 37,dY: 120,dZ: 0、79,点击Enter 键。
2) 设置名称
在性质(Properties)窗口点击Box1选择属性(Attribute)。
在名称(Name )处输入:Sub1
在透明度(Transparent)选择0、6
点击确定。
2、 优化视角
选择菜单:View 〉 Fit All 〉All Views 。或者按住CTRL+D 键。如图6所示
图6
三、、创建无限接地板
1、 创建无限接地板
1) 选择菜单Draw 〉 Rectangle
2) 在坐标输入区域,输入矩形位置:
X: -30, Y: -72, Z: 0、0, 点击Enter键。
在坐标输入区域,输入矩形对角位置:
dX: 92、5, dY: 140, dZ: 0、79, 点击Enter键。
2、 设置名称
3) 在性质(Properties)窗口选择属性(Attribute)。
4) 在名称(Name )处输入:GND
5) 在透明度(Transparent)选择0、6
6) 点击确定。
3、 优化视角
选择菜单:View 〉 Fit All 〉All Views 。或者按住CTRL+D 键。如图7所示
图7
4、 给无限接地板设置理想电场边界
1)选择路径:
a、 选择菜单 Edit 〉 Select 〉 By Name 。
b、 选择物体对话框:
选择物体名称:GND 、
点击OK按钮。
2 ) 设置理想电场边界
a、 选择菜单HFSS > Boundaries > Assign > Perfect E
b、 理想电场窗口
a) 名称:PerfE_GND
b) 无限接地板(Infine Ground Plane )选勾
c) 点击OK
四、创建贴片
1、 创建贴片1
1)选择菜单:Draw 〉 Rectangle
2)在坐标输入区输入矩形位置
X: 0、0, Y: -1、099, Z: 0、79, 按Enter键
在坐标输入区属土矩形得对角:
dX: 7、479, dY: 2、198, dZ: 0、0, 按Enter键
3) 设置名称
在属性(Properties)窗口选择特性(Attribute)键
在名称处输入:Patch1
点击确定键
4) 优化视角
选择菜单:View 〉 Fit All 〉All Views
2、 创建贴片2
1)选择菜单:Draw 〉 Rectangle
2)在坐标输入区输入矩形位置
X: 7、479, Y: 0, Z: 0、79, 按Enter键
在坐标输入区属土矩形得对角:
dX: 1、2, dY: 5、3981, dZ: 0、0, 按Enter键
3)设置名称
在属性(Properties)窗口选择特性(Attribute)键
在名称处输入:Patch2
点击确定键
4)优化视角
选择菜单:View 〉 Fit All 〉All Views
3、 创建贴片3
1)选择菜单:Draw 〉 Rectangle
2)在坐标输入区输入矩形位置
X: 6、98, Y: 5、3981, Z: 0、79, 按Enter键
在坐标输入区属土矩形得对角:
dX: 2、198, dY: 21、89, dZ: 0、0, 按Enter键
3)设置名称
在属性(Properties)窗口选择特性(Attribute)键
在名称处输入:Patch3
点击确定键
4)优化视角
选择菜单:View 〉 Fit All 〉All Views
4、 创建贴片4
1)选择菜单:Draw 〉 Rectangle
2)在坐标输入区输入矩形位置
X: 9、178, Y: 27、2881, Z: 0、79, 按Enter键
在坐标输入区属土矩形得对角:
dX: 11, dY:2、198, dZ: 0、0, 按Enter键
3)设置名称
在属性(Properties)窗口选择特性(Attribute)键
在名称处输入:Patch4
点击确定键
4) 优化视角
选择菜单:View 〉 Fit All 〉All Views
5、 创建贴片5
1)选择菜单:Draw 〉 Rectangle
2)在坐标输入区输入矩形位置
X:20、178, Y:28、3881, Z: 0、79, 按Enter键
在坐标输入区属土矩形得对角:
dX:1、4, dY: 11, dZ: 0、0, 按Enter键
3) 设置名称
在属性(Properties)窗口选择特性(Attribute)键
在名称处输入:Patch5
点击确定键
4)优化视角
选择菜单:View 〉 Fit All 〉All Views
6、 创建贴片6
1)选择菜单:Draw 〉 Rectangle
2)在坐标输入区输入矩形位置
X: 19、779, Y: 39、3871, Z: 0、79, 按Enter键
在坐标输入区属土矩形得对角:
dX: 2、198, dY: 3、1, dZ: 0、0, 按Enter键
3) 设置名称
在属性(Properties)窗口选择特性(Attribute)键
在名称处输入:Patch6
点击确定键
4) 优化视角
选择菜单:View 〉 Fit All 〉All Views
7、 创建贴片7
1)选择菜单:Draw 〉 Rectangle
2)在坐标输入区输入矩形位置
X: 21、977, Y: 42、4871, Z: 0、79, 按Enter键
在坐标输入区属土矩形得对角:
dX:15、023, dY:2、06, dZ: 0、0, 按Enter键
3)设置名称
在属性(Properties)窗口选择特性(Attribute)键
在名称处输入:Patch7
点击确定键
4) 优化视角
选择菜单:View 〉 Fit All 〉All Views
图8就就是7个贴片得视图。
图8
8、 创建贴片8
图9
1)选择菜单:Draw 〉 Line
2)将Patch3与Patch4接头处连接起来
将三个顶点以此连接,形成一个封闭得三角形,如图9所示。
3) 设置名称
在属性(Properties)窗口选择特性(Attribute)键
在名称处输入:Line1
点击确定键
4) 优化视角
选择菜单:View 〉 Fit All 〉All Views
9、 创建贴片9
1)选择菜单:Draw 〉 Line
2)将Patch6与Patch7接头得地方连接起来
将三个顶点以此连接,形成一个封闭得三角形
在属性(Properties)窗口选择特性(Attribute)键
在名称处输入:Line2
点击确定键
4) 优化视角
选择菜单:View 〉 Fit All 〉All Views
图10
10、组合导体
1)选择菜单中得编辑(Edit)>选择(Select)>通过名称(By Name)
2)选择对象对话框
a、选择对象名称:依次Patch5,Patch6,Patch7,Line2
注意:用CTRL+鼠标左键可以选择多个对象
b、点击OK按钮
3)选择菜单中得模型(Modeler)>布尔运算(Boolean)>结合(Unite)
图11
组合后得名称为Line2
11、 镜像复制Line2
1) 选择菜单中得编辑(Edit)>选择(Select)>通过名称(By Name)
a. 选择对象名称:Line2
b、点击OK按钮
2) 选择项目菜单 Edit>Duplicate>Mirror
在坐标输入区输入矩形位置
X: 20、178, Y: 28、3881, Z: 0、79, 按Enter键
在坐标输入区属土矩形得对角:
dX:0、0, dY:-1、1, dZ: 0、0, 按Enter键
在名称处输入:Patch5_1
点击确定键
12、组合导体
1)选择菜单中得编辑(Edit)>选择(Select)>通过名称(By Name)
2)选择对象对话框
a、选择对象名称:依次Patch5_1,Patch2,Patch3,Patch4,Line2_1,Line1
注意:用CTRL+鼠标左键可以选择多个对象
b、点击OK按钮
3)选择菜单中得模型(Modeler)>布尔运算(Boolean)>结合(Unite)
组合后得名称为Line1 ,如图13所示
图13
13、 镜像复制Line1
选择组合对象名称:Line1
2)选中组合得图形进行镜像复制
选择菜单中得编辑(Edit)>选择(Select)>通过名称(By Name)
a、选择对象名称:Line1
b、点击OK按钮
3)选择项目菜单 Edit>Duplicate>Mirror
在坐标输入区输入矩形位置
X:7、479, Y: 0、0, Z: 0、79, 按Enter键
在坐标输入区属土矩形得对角:
dX:0、0, dY:-1、099, dZ: 0、0, 按Enter键
在名称处输入:Patch5_1
点击确定键
14、组合所有导体
1)选择菜单中得编辑(Edit)>选择(Select)>通过名称(By Name)
2)选择对象对话框
a、选择对象名称:Patch1,Line1_1,Patch5_1_1,
注意:用CTRL+鼠标左键可以选择多个对象
b、点击OK按钮
3)选择菜单中得模型( Modeler)>布尔运算(Boolean)>结合(Unite)
4)选择菜单:View 〉 Fit All 〉All Views
组合后得图形为Line1_1,如图14所示
图14
五、设置目标为理想电场边界
1. 选择目标:
1) 选择菜单:Edit 〉 Select 〉 By Name
2) 选择对象对话框
a、 选择对象名称:Line1_1
b、 点击确定按钮
2. 设置理想电场边界
1) 选择菜单HFSS > Boundaries > Assign > Perfect E
2) 理想电场窗口
a、 名称:PerfE_Patch1
b、 点击确定按钮
六、设置网格线平面
设置网格线平面
1、选择菜单下拉选项:Modeler > Grid Plane > YZ
a) 创建波端口
建立端口1:
1、选择主菜单下拉选项:Draw > Rectangle
2、应用坐标信息框,输入Rectangle得位置坐标
X:0、0,Y:1、099, Z:0、79, 敲“回车”键
应用坐标信息框,输入Rectangle对角得相对位置
dX:0、0,dY:-2、198, dZ:-0、79, 敲“回车”键
设置名称
1、在“Properties”窗口,选择“Attribute”选项卡
2、 在“Name”项输入:S1
3、点击“OK”按钮
调整视图(to fit the view)
1、 选择菜单:View 〉 Fit All 〉All Views
建立端口2:
1、选择主菜单下拉选项:Draw > Rectangle
2、应用坐标信息框,输入Rectangle得位置坐标
X:37,Y:42、4871, Z:0、79, 敲“回车”键
应用坐标信息框,输入Rectangle对角得相对位置
dX:0、0, dY:2、06, dZ:-0、79, 敲“回车”键
设置名称
1、在“Properties”窗口,选择“Attribute”选项卡
2、 在“Name”项输入:S2
3、点击“OK”按钮
调整视图(to fit the view)
1、 选择菜单:View 〉 Fit All 〉All Views
建立端口3:
镜像复制S2
1) 选择菜单中得编辑(Edit)>选择(Select)>通过名称(By Name)
a、选择对象名称:S2
b、点击OK按钮
2) 选择项目菜单 Edit > Duplicate > Mirror
在坐标输入区输入矩形位置
X: 37, Y: 28、3871, Z: 0、0, 按Enter键
在坐标输入区属土矩形得对角:
dX:0、0, dY:-1, dZ: 0、0, 按Enter键
击确定键
a、 选择树状图中复制后得端口S2_1
b、 在“Properties”窗口,选择“Attribute”选项卡
c、 在“Name”项输入:S3
d、 点击确定键
建立端口4:
镜像复制S3
1) 选择菜单中得编辑(Edit)>选择(Select)>通过名称(By Name)
a、选择对象名称:S3
b、点击OK按钮
2) 选择项目菜单 Edit > Duplicate > Mirror
在坐标输入区输入矩形位置
X: 37, Y: 0、0, Z: 0、79, 按Enter键
在坐标输入区属土矩形得对角:
dX:0、0, dY:-1, dZ: 0、0, 按Enter键
击确定键
a、 选择树状图复制后得端口S3_1
b、 在“Properties”窗口,选择“Attribute”选项卡
c、 在“Name”项输入:S4
d、 点击确定键
建立端口5:
镜像复制S2
1) 选择菜单中得编辑(Edit)>选择(Select)>通过名称(By Name)
a、选择对象名称:S2
b、点击OK按钮
2) 选择项目菜单 Edit > Duplicate > Mirror
在坐标输入区输入矩形位置
X: 37, Y: 0、0, Z: 0、79, 按Enter键
在坐标输入区属土矩形得对角:
dX:0、0, dY:-1, dZ: 0、0, 按Enter键
击确定键
a、 选择树状图中复制后得端口S2_1
b、 在“Properties”窗口,选择“Attribute”选项卡
c、 在“Name”项输入:S5
d、 点击确定键
图15
七、设置激励
1)选择对象S1:
a、选择菜单中得编辑(Edit)>选择(Select)>通过名称(By Name)
b、选择对象对话框
a)选择对象名称:S1
b)点击OK按钮
2)选择菜单中得HFSS>激励(Excitations)>指定(Assign)>波端口(Lumped Port)
3)波端口:常规(General)
a、名称:S1
b、点击下一步(Next)按钮
4)波端口:终端(Terminals)
a、终端(Terminals)数目:1
b、对于T1,点击未定义(Undefined)栏并选择新建线(New Line)
c、利用坐标输入栏,输入向量得位置
X:0、0,Y:0、0,Z:0、79,按回车键
d、利用坐标输入栏,输入向量顶点
dX:0、0,dY:0、0,dZ:-0、79,按回车键
或者直接从要设置激励得端口中间从上往下画如图17所示
e、点击下一步(Next)按钮
5)波端口:差分对
点击下一步(Next)按钮
6)波端口:后加工
参考阻抗:50
7) 点击完成(Finish)按钮
图16
以同样得方法设置其它得端口激励S2、S3、S4、S5
图17
八、创建空气
1、 创建空气
1) 选择菜单 Draw〉Box
2) 在坐标输入区,输入长方体位置
X: -30, Y: -72, Z: 0、0, 点击 Enter 键
3) 在坐标输入区域,输入长方体得对角位置
dX: 92、5, dY: 140, dZ:24, 点击 Enter 键
2、 设置名称
1) 在属性(Properties )窗口选择特性(Attribute)键
2) 在名称处输入:Air
3) 在透明度(Transparent)选择0、8
4) 点击确定按钮
3、 优化视角
选择菜单:View 〉 Fit All 〉All Views
图18
九、创建辐射边界
1、 选择面
1) 选择菜单:Edit 〉 Select 〉 Faces
2) 选择除了在 0、0mm 处(face at Z=0、0mm )得面之外得所有空气得面
2、 创建辐射边界
1) 选择菜单 HFSS 〉 Boundaties 〉 Assign 〉 Radiation
2) 辐射边界窗口
名称:Rad1
点击确定按钮
图19
十、分析设置
一 ) 创建分析设置
1) 选择菜单:HFSS 〉 Analysis Setup 〉 Add Solution Setup
2) 求解设置窗口
a、点击 通用(General )键
求解频率(Solution Frequency):1、268GHz
最大通过数目:20
通过得最大 Delta S:0、02
b、点击 确定按钮
图20
二 ) 增加扫频
1、 增加扫频
1) 选择菜单 HFSS 〉 Analysis Setup 〉 Add Frequency Sweep
a、 选择求解设置:Setup1
b、 点击OK按钮
2) 编辑扫频窗口
a、 扫描类型: 快速(Fast )
b、 频率设置类型: 线形计数(Linear Step )
开始(Start):0、8GHz
结束(Stop):1、8GHz
步长(Line Step t):0、1
保存场:选勾
c、 点击OK按钮
图21
十一、 保存工程
1、 在 Ansoft HFSS 得窗口,选择菜单:File 〉 Save As
2、 在 Save As 窗口,输入文件名称:hfss_probepatch
3、 点击 保存按钮
十二、 分析
一) 模型检查
1、 模型检查
A、 选择菜单:HFSS 〉 Validation Check
B、 点击 关闭(Close )按钮
图22
注意:使用信息管理器可以瞧到任何错误或警告信息。
二) 分析
1、 开始求解过程
A、 选择菜单:HFSS 〉 Analyze All
图23
三)计算结果数据
1、选择菜单中得HFSS>结果(Results)>计算结果数据(Solution Data)
1)查瞧概况(Profile):点击概况(Profile)标签
2)查瞧收敛情况(Convergence):点击收敛情况(Convergence)标签
注意:收敛情况得缺省方式为表格,选择画图(Plot)单选按钮来查瞧收敛数据得绘图表示。
3)查瞧矩阵数据(Matrix Data):点击矩阵数据标签(Matrix Data)
注意:查瞧矩阵数据得实时更新,要建立最近合适(Last Adaptive)得Setup1得仿真
2、点击关闭(Close)按钮
图24
十三、创建报告
一)建立终端S参数(Terminal S Parameters)绘图—幅值
创建报告:
1. 选择菜单中得HFSS>结果(Results)>创建报告(Create Terminal Solution
Report)>直角坐标图(Rectangular plot)
2. 建立报告窗口:
图25
1)解决方案:Setup1:Sweep1
2)范围:Sweep
3)点击Y标签
a、种类(Category):终端S参数(Terminal S Parameters)
b、数量(Quantity):S(S1,S1),S(S1,S2),S(S1,S3),S(S1,S4),S(S1,S5)
c、函数(Function):dB
d、点击(New Report)按钮
4)点击完成(Close)按钮
图26
二) 查瞧驻波比VSWR
1、 选择菜单中得HFSS>结果(Results)>创建报告(Create Terminal Solution
Report)>直角坐标图(Rectangular plot)
2、 建立报告窗口:
图27
1)解决方案:Setup1:Sweep1
2)范围:Sweep
3)点击Y标签
a、种类(Category):终端S参数(Terminal S Parameters)
b、数量(Quantity):VSWR(S1),VSWR(S2),VSWR(S3),VSWR(S4),VSWR(S5)
c、函数(Function):dB
d、点击(New Report)按钮
4) 点击完成(Close)按钮
图28
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