HFSS13微帶濾波器教程

...wd......wd......wd...HFSS13微帶濾波器教程本例設(shè)計(jì)一個(gè)帶通濾波器，通過(guò)微帶線構(gòu)造實(shí)現(xiàn)，工作頻率覆蓋5.4GHz-6.2GHz。選用基板材料為Rogers4350,其相對(duì)介電常數(shù)為3.66，厚度為h=0.表1模型初始尺寸W1=0.8mmL1=7.2mmh=0.508mmh1=0.018mmS1=0.14mmS2=0.6mmL2=7.1mmW2=1.1mmW0=1.1mmL0=5mma=6mmb=17mm設(shè)計(jì)步驟〔以HFSS13.0為例〕一開(kāi)場(chǎng)〔一〕建設(shè)工程1.在HFSS窗口中，選擇菜單File->New2.從Project菜單中，選擇InsertHFSSDesign〔二〕設(shè)計(jì)求解模式1.選擇菜單HFSS->SolutionType2.在SolutionType窗口，選擇DrivenModal,點(diǎn)擊OK二建設(shè)3D模型〔一〕定義單位并輸入?yún)?shù)表1.選擇菜單Modeler->Units2.設(shè)置模型單位：mm，點(diǎn)擊OK3.選擇菜單欄HFSS->DesignProperties再?gòu)棾龅拇翱谥?，點(diǎn)ADD添加參量，將上面模型的參數(shù)表中的變量全部添加進(jìn)去，如以以以下圖：〔二〕創(chuàng)立金屬板R11.在菜單欄中點(diǎn)擊Draw->Box,創(chuàng)立Box12.雙擊模型窗口左側(cè)的Box1，改名為R1，再點(diǎn)擊Material后面按鈕，選擇Edit，選擇Copper，點(diǎn)擊確定。3.雙擊左側(cè)R1的子目錄Createbox，修改金屬板大小及厚度。Position輸入坐標(biāo)〔0mm,0mm,0mm〕，金屬板長(zhǎng)L1=7.2mm，寬W1=0.8mm，厚h1=0.018mm〔三〕創(chuàng)立金屬板R1_11.在菜單欄中點(diǎn)擊Draw->Box,創(chuàng)立Box22.雙擊模型窗口左側(cè)的Box2，改名為R1_1，再點(diǎn)擊Material后面按鈕，選擇Edit，選擇Copper，點(diǎn)擊確定。3.雙擊左側(cè)R1_1的子目錄Createbox，修改金屬板大小及厚度。Position輸入坐標(biāo)〔W1+S1,0mm,0mm〕，S1=0.14mm，金屬板長(zhǎng)L1=7.2mm，寬W1=0.8mm，厚h1=0.018mm。點(diǎn)擊確定。〔四〕創(chuàng)立金屬板R21.在菜單欄中點(diǎn)擊Draw->Box,創(chuàng)立Box32.雙擊模型窗口左側(cè)的Box3，改名為R2，再點(diǎn)擊Material后面按鈕，選擇Edit，選擇Copper，點(diǎn)擊確定。3.雙擊左側(cè)R2的子目錄Createbox，修改金屬板大小及厚度。Position輸入坐標(biāo)〔W1+S1,L1,0mm〕，金屬板長(zhǎng)L2=7.1mm，寬W2=1.1mm，厚h1=0.018mm。點(diǎn)擊確定?！参濉硠?chuàng)立金屬板R31.在菜單欄中點(diǎn)擊Draw->Box,創(chuàng)立Box42.雙擊模型窗口左側(cè)的Box4，改名為R3，再點(diǎn)擊Material后面按鈕，選擇Edit，選擇Copper，點(diǎn)擊確定。3.雙擊左側(cè)R3的子目錄Createbox，修改金屬板大小及厚度。Position輸入坐標(biāo)〔W1+W2+S1+S2,L1,0mm〕，S2=0.6mm，金屬板長(zhǎng)2*L2=14.2mm，寬W2=1.1mm，厚h1=0.018mm。點(diǎn)擊確定。〔六〕創(chuàng)立金屬板R41.在菜單欄中點(diǎn)擊Draw->Box,創(chuàng)立Box52.雙擊模型窗口左側(cè)的Box5，改名為R4，再點(diǎn)擊Material后面按鈕，選擇Edit，選擇Copper，點(diǎn)擊確定。3.雙擊左側(cè)R4的子目錄Createbox，修改金屬板大小及厚度。Position輸入坐標(biāo)〔W1+2*W2+S1+2*S2,L1+L2,0mm〕，金屬板長(zhǎng)L2=7.1mm，寬W2=1.1mm，厚h1=0.018mm。點(diǎn)擊確定。〔七〕創(chuàng)立金屬板R51.在菜單欄中點(diǎn)擊Draw->Box,創(chuàng)立Box62.雙擊模型窗口左側(cè)的Box6，改名為R5，再點(diǎn)擊Material后面按鈕，選擇Edit，選擇Copper，點(diǎn)擊確定。3.雙擊左側(cè)R5的子目錄Createbox，修改金屬板大小及厚度。Position輸入坐標(biāo)〔W1+3*W2+S1+2*S2,L1+2*L2,0mm〕，金屬板長(zhǎng)L1=7.2mm，寬W1=0.8mm，厚h1=0.018mm。點(diǎn)擊確定?！舶恕硠?chuàng)立金屬板R5_21.在菜單欄中點(diǎn)擊Draw->Box,創(chuàng)立Box72.雙擊模型窗口左側(cè)的Box7，改名為R5_2，再點(diǎn)擊Material后面按鈕，選擇Edit，選擇Copper，點(diǎn)擊確定。3.雙擊左側(cè)R5_2的子目錄Createbox，修改金屬板大小及厚度。Position輸入坐標(biāo)〔W1+3*W2+2*S1+2*S2,L1+2*L2,0mm〕，金屬板長(zhǎng)L1=7.2mm，寬W1=0.8mm，厚h1=0.018mm。點(diǎn)擊確定?！簿拧硠?chuàng)立微帶饋線Feed11.在菜單欄中點(diǎn)擊Draw->Box,創(chuàng)立Box82.雙擊模型窗口左側(cè)的Box8，改名為Feed1，再點(diǎn)擊Material后面按鈕，選擇Edit，選擇Copper，點(diǎn)擊確定。3.雙擊左側(cè)Feed1的子目錄Createbox，修改微帶饋線大小及厚度。Position輸入坐標(biāo)〔W1,0mm,0mm〕，微帶饋線長(zhǎng)L0=5.0mm，寬W0=1.1mm，厚h1=0.018mm。點(diǎn)擊確定?！彩硠?chuàng)立微帶饋線Feed21.在菜單欄中點(diǎn)擊Draw->Box,創(chuàng)立Box92.雙擊模型窗口左側(cè)的Box9，改名為Feed2，再點(diǎn)擊Material后面按鈕，選擇Edit，選擇Copper，點(diǎn)擊確定。3.雙擊左側(cè)Feed2的子目錄Createbox，修改微帶饋線大小。Position輸入坐標(biāo)〔W1+3*W2+2*S1+2*S2,2*L1+2*L2,0mm〕，微帶饋線長(zhǎng)L0=5.0mm，寬W0=1.1mm，厚h1=0.018mm。點(diǎn)擊確定。〔十一〕創(chuàng)立介質(zhì)板Sub1.在菜單欄中點(diǎn)擊Draw->Box,創(chuàng)立Box102.雙擊模型窗口左側(cè)的Box10，改名為Sub，再點(diǎn)擊Material后面按鈕，選擇Edit，選擇Rogers4350，點(diǎn)擊確定。3.雙擊左側(cè)Sub的子目錄Createbox，修改基板大小。Position輸入坐標(biāo)〔-a,-L0,-h〕，a=6mm，基板厚度h=0.508mm,基板長(zhǎng)為2*L1+2*L2+2*L0，寬為b=17mm。點(diǎn)擊確定?！彩吃O(shè)置金屬地面1.選中介質(zhì)板Sub，在菜單欄中點(diǎn)擊Edit->Select->Faces，然后點(diǎn)擊選中介質(zhì)板的下底面。2.在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS->Boundaries->Assign->PerfectE,點(diǎn)擊OK。〔十三〕創(chuàng)立空氣盒Air1.在菜單欄中點(diǎn)擊Draw->Box，在模型窗口任意創(chuàng)立Box11。2.雙擊模型窗口左側(cè)的Box11,改名為Air,點(diǎn)擊確定。3.雙擊模型窗口左側(cè)Air的子目錄Createbox,修改空氣盒大小。空氣盒邊界距離濾波器應(yīng)該有四分之一波長(zhǎng)，在此我們以頻率5GHz計(jì)算，5GHz空氣中的波長(zhǎng)為60mm，則空氣盒邊界距離濾波器距離為15mm，由于濾波器下面輻射較少，下面距離空氣盒邊界的距離可以小一些。設(shè)置空氣盒位置及大小參數(shù)，如以以以下圖所示：Position輸入坐標(biāo)〔-a-10mm,-L0-10mm,-h-3mmm〕，空氣盒長(zhǎng)為2*L1+2*L2+2*L0+10mm*2，寬為b+10mm*2，高為h+3mm+15mm。4.選中Air空氣盒，設(shè)置為輻射邊界條件?！彩摹吃O(shè)置鼓勵(lì)端口Port11.在菜單欄中點(diǎn)擊Modeler->GridPlane->XZ，再點(diǎn)擊菜單欄中Draw->Rectangle，在模型窗口任意創(chuàng)立Rectangle1。2.雙擊模型窗口左側(cè)的Rectangle1,改名為Port1，點(diǎn)擊確定。3.雙擊模型窗口左側(cè)Port1的子目錄Createrectangle，修改饋電口大小。Position輸入坐標(biāo)〔W1-W0,-L0,-h〕，饋電口高為h=0.508mm，寬為W0=1.1mm。點(diǎn)擊確定。4.選中Port1,在菜單欄點(diǎn)擊HFSS->Excitation->Assign->LumpedPort，點(diǎn)擊下一步，畫(huà)積分線，積分線由地面金屬層直線微帶線中心，垂直于金屬層，再點(diǎn)擊下一步，選擇Renormalize選項(xiàng)，完成。〔十五〕設(shè)置鼓勵(lì)端口Port21.在菜單欄中點(diǎn)擊Moderler->GridPlane->XZ，再點(diǎn)擊菜單欄中Draw->Rectangle，在模型窗口任意創(chuàng)立Rectangle2。2.雙擊模型窗口左側(cè)的Rectangle2,改名為Port2，點(diǎn)擊確定。3.雙擊模型窗口左側(cè)Port2的子目錄Createrectangle，修改饋電口大小。Position輸入坐標(biāo)〔W1+3*W2+2*S1+2*S2,2*L1+2*L2+L0,-h〕，饋電口高為h，寬為W0。點(diǎn)擊確定。4.選中Port2,在菜單欄點(diǎn)擊HFSS->Excitation->Assign->LumpedPort，和port1的設(shè)置一樣，點(diǎn)擊下一步，畫(huà)積分線，再點(diǎn)擊下一步，選擇Renormalize選項(xiàng)，完成〔十七〕保存最終的模型如以以以下圖：三求解，仿真〔一〕設(shè)置求解頻率點(diǎn)擊菜單中HFSS->Analysissetup->Addsolutionsetup，求解頻率設(shè)為5.5GHz，點(diǎn)擊確定?！捕吃O(shè)置掃頻點(diǎn)擊菜單HFSS->Analysissetup->Addfrequencysweep，選擇sweeptype為fast，掃頻從2GHz到10GHz，點(diǎn)擊OK。(三)檢驗(yàn)參數(shù)菜單HFSS->validationcheck(四)求解1、HFSS->AnalyzeAll2、觀察仿真是否收斂：HFSS->Results->SolutionData，當(dāng)曲線下降到水平暗紅色線以下，表示結(jié)果已經(jīng)收斂，仿真結(jié)果到達(dá)業(yè)界公認(rèn)的一個(gè)準(zhǔn)確度。3、由于HFSS對(duì)內(nèi)存要求很高，對(duì)于內(nèi)存小于8G的電腦很容易出現(xiàn)以下問(wèn)題。此時(shí)可以〔1〕減小模型尺寸〔比方空氣盒的尺寸〕，以減小問(wèn)題求解規(guī)?！?〕減少HFSS網(wǎng)格劃分迭代的次數(shù)。雙擊點(diǎn)擊setup1，將maximumnumberof設(shè)置為10，或者更小值6，以犧牲準(zhǔn)確度的方法來(lái)進(jìn)展仿真，適用于前期對(duì)仿真結(jié)果準(zhǔn)確度要求不高的情況下。(五)看結(jié)果1.選擇HFSS->Results->CreateModalSolution->Rectangularplot。2.選擇Category目錄下的SParameter，按下Ctrl鍵同時(shí)選擇Quantity目錄下的S(1,1)和S(2,1)，再點(diǎn)擊NewRepot按鈕。仿真結(jié)果S參數(shù)中知道，目前濾波器帶寬不夠?qū)?，且頻率偏高。(五)掃參優(yōu)化1.在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS->OptimetricsAnalysis->Addparametric，點(diǎn)擊Add，選擇變量S2，從0.5mm掃參到0.7mm，步進(jìn)為0.1mm，點(diǎn)擊Add，OK，確定。2.HFSS->Analyzeall3.HFSS->Results->CreateModalSolution->Rectangularplot，選擇S(1,1)和S(2,