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一分四功分器 仿真案例.doc

1、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

2、       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

3、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 Mod

4、al)       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   

5、     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

6、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:Vie

7、w 〉 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

8、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 View

9、s  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、

10、 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

11、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 〉 Recta

12、ngle 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

13、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: 2

14、1、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Pa

15、tch3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

16、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

17、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 1

18、2、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

19、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(Se

20、lect)>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 Nam

21、e 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, 

22、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:

23、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

24、) 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(

25、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

26、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

27、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(U

28、ndefined)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

29、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:V

30、iew 〉 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 〉 A

31、dd 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

32、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2

33、2 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(Matr

34、ix 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

35、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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