基于HFSS的滤波器设计流程Word下载.docx
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L0=5mm
a=6mm
b=17mm
设计步骤(以为例)
一开始
(一)建立工程
1.在HFSS窗口中,选择菜单File->
New
2.从Project菜单中,选择InsertHFSSDesign
(二)设计求解模式
1.选择菜单HFSS->
SolutionType
2.在SolutionType窗口,选择DrivenModal,点击OK
二建立3D模型
(一)定义单位并输入参数表
1.选择菜单Modeler->
Units
2.设置模型单位:
mm,点击OK
3.选择菜单栏HFSS->
DesignProperties再弹出的窗口中,点ADD添加参量,将上面模型的参数表中的变量全部添加进去,如下图:
(二)创建金属板R1
1.在菜单栏中点击Draw->
Box,创建Box1
2.双击模型窗口左侧的Box1,改名为R1,再点击Material后面按钮,选择Edit,选择Copper,点击确定。
3.双击左侧R1的子目录Createbox,修改金属板大小及厚度。
Position输入坐标(0mm,0mm,0mm),金属板长L1=7.2mm,宽W1=0.8mm,厚h1=0.018mm。
点击确定。
(三)创建金属板R1_1
Box,创建Box2
2.双击模型窗口左侧的Box2,改名为R1_1,再点击Material后面按钮,选择Edit,选择Copper,点击确定。
3.双击左侧R1_1的子目录Createbox,修改金属板大小及厚度。
Position输入坐标(W1+S1,0mm,0mm),S1=,金属板长L1=7.2mm,宽W1=0.8mm,厚h1=0.018mm。
(四)创建金属板R2
Box,创建Box3
2.双击模型窗口左侧的Box3,改名为R2,再点击Material后面按钮,选择Edit,选择Copper,点击确定。
3.双击左侧R2的子目录Createbox,修改金属板大小及厚度。
Position输入坐标(W1+S1,L1,0mm),金属板长L2=7.1mm,宽W2=1.1mm,厚h1=0.018mm。
(五)创建金属板R3
Box,创建Box4
2.双击模型窗口左侧的Box4,改名为R3,再点击Material后面按钮,选择Edit,选择Copper,点击确定。
3.双击左侧R3的子目录Createbox,修改金属板大小及厚度。
Position输入坐标(W1+W2+S1+S2,L1,0mm),S2=0.6mm,金属板长2*L2=14.2mm,宽W2=1.1mm,厚h1=0.018mm。
(六)创建金属板R4
Box,创建Box5
2.双击模型窗口左侧的Box5,改名为R4,再点击Material后面按钮,选择Edit,选择Copper,点击确定。
3.双击左侧R4的子目录Createbox,修改金属板大小及厚度。
Position输入坐标(W1+2*W2+S1+2*S2,L1+L2,0mm),金属板长L2=7.1mm,宽W2=1.1mm,厚h1=0.018mm。
(七)创建金属板R5
Box,创建Box6
2.双击模型窗口左侧的Box6,改名为R5,再点击Material后面按钮,选择Edit,选择Copper,点击确定。
3.双击左侧R5的子目录Createbox,修改金属板大小及厚度。
Position输入坐标(W1+3*W2+S1+2*S2,L1+2*L2,0mm),金属板长L1=7.2mm,宽W1=0.8mm,厚h1=0.018mm。
(八)创建金属板R5_2
Box,创建Box7
2.双击模型窗口左侧的Box7,改名为R5_2,再点击Material后面按钮,选择Edit,选择Copper,点击确定。
3.双击左侧R5_2的子目录Createbox,修改金属板大小及厚度。
Position输入坐标(W1+3*W2+2*S1+2*S2,L1+2*L2,0mm),金属板长L1=7.2mm,宽W1=0.8mm,厚h1=0.018mm。
(九)创建微带馈线Feed1
Box,创建Box8
2.双击模型窗口左侧的Box8,改名为Feed1,再点击Material后面按钮,选择Edit,选择Copper,点击确定。
3.双击左侧Feed1的子目录Createbox,修改微带馈线大小及厚度。
Position输入坐标(W1,0mm,0mm),微带馈线长L0=5.0mm,宽W0=1.1mm,厚h1=0.018mm。
(十)创建微带馈线Feed2
Box,创建Box9
2.双击模型窗口左侧的Box9,改名为Feed2,再点击Material后面按钮,选择Edit,选择Copper,点击确定。
3.双击左侧Feed2的子目录Createbox,修改微带馈线大小。
Position输入坐标(W1+3*W2+2*S1+2*S2,2*L1+2*L2,0mm),微带馈线长L0=5.0mm,宽W0=1.1mm,厚h1=0.018mm。
(十一)创建介质板Sub
Box,创建Box10
2.双击模型窗口左侧的Box10,改名为Sub,再点击Material后面按钮,选择Edit,选择Rogers4350,点击确定。
3.双击左侧Sub的子目录Createbox,修改基板大小。
Position输入坐标(-a,-L0,-h),a=6mm,基板厚度h=0.508mm,基板长为2*L1+2*L2+2*L0,宽为b=17mm。
(十二)设置金属地面
1.选中介质板Sub,在菜单栏中点击Edit->
Select->
Faces,然后点击选中介质板的下底面。
2.在菜单栏中点击HFSS->
Boundaries->
Assign->
PerfectE,点击OK。
(十三)创建空气盒Air
Box,在模型窗口任意创建Box11。
2.双击模型窗口左侧的Box11,改名为Air,点击确定。
3.双击模型窗口左侧Air的子目录Createbox,修改空气盒大小。
空气盒边界距离滤波器应该有四分之一波长,在此我们以频率5GHz计算,5GHz空气中的波长为60mm,则空气盒边界距离滤波器距离为15mm,由于滤波器下面辐射较少,下面距离空气盒边界的距离可以小一些。
设置空气盒位置及大小参数,如下图所示:
Position输入坐标(-a-10mm,-L0-10mm,-h-3mmm),空气盒长为2*L1+2*L2+2*L0+10mm*2,宽为b+10mm*2,高为h+3mm+15mm。
4.选中Air空气盒,设置为辐射边界条件。
(十四)设置激励端口Port1
1.在菜单栏中点击Modeler->
GridPlane->
XZ,再点击菜单栏中Draw->
Rectangle,在模型窗口任意创建Rectangle1。
2.双击模型窗口左侧的Rectangle1,改名为Port1,点击确定。
3.双击模型窗口左侧Port1的子目录Createrectangle,修改馈电口大小。
Position输入坐标(W1-W0,-L0,-h),馈电口高为h=,宽为W0=。
4.选中Port1,在菜单栏点击HFSS->
Excitation->
LumpedPort,点击下一步,画积分线,积分线由地面金属层直线微带线中心,垂直于金属层,再点击下一步,选择Renormalize选项,完成。
(十五)设置激励端口Port2
1.在菜单栏中点击Moderler->
Rectangle,在模型窗口任意创建Rectangle2。
2.双击模型窗口左侧的Rectangle2,改名为Port2,点击确定。
3.双击模型窗口左侧Port2的子目录Createrectangle,修改馈电口大小。
Position输入坐标(W1+3*W2+2*S1+2*S2,2*L1+2*L2+L0,-h),馈电口高为h,宽为W0。
4.选中Port2,在菜单栏点击HFSS->
LumpedPort,和port1的设置相同,点击下一步,画积分线,再点击下一步,选择Renormalize选项,完成
(十七)保存
最终的模型如下图:
三求解,仿真
(一)设置求解频率
点击菜单中HFSS->
Analysissetup->
Addsolutionsetup,求解频率设为,点击确定。
(二)设置扫频
点击菜单HFSS->
Addfrequencysweep,选择sweeptype为fast,扫频从2GHz到10GHz,点击OK。
(三)检验参数
菜单HFSS->
validationcheck
(四)求解
1、HFSS->
AnalyzeAll
2、观察仿真是否收敛:
HFSS->
Results->
SolutionData,当曲线下降到水平暗红色线以下,表示结果已经收敛,仿真结果达到业界公认的一个精确度。
3、由于HFSS对内存要求很高,对于内存小于8G的电脑很容易出现以下问题。
此时可以
(1)减小模型尺寸(比如空气盒的尺寸),以减小问题求解规模
(2)减少HFSS网格划分迭代的次数。
双击点击setup1,将maximumnumberof设置为10,或者更小值6,以牺牲精确度的方法来进行仿真,适用于前期对仿真结果精确度要求不高的情况下。
(五)看结果
1.选择HFSS->
CreateModalSolution->
Rectangularplot。
2.选择Category目录下的SParameter,按下Ctrl键同时选择Quantity目录下的S(1,1)和S(2,1),再点击NewRepot按钮。
仿真结果S参数中知道,目前滤波器带宽不够宽,且频率偏高。
(五)扫参优化
1.在菜单栏中点击HFSS->
OptimetricsAnalysis->
Addparametric,点击Add,选择变量S2,从0.5mm扫参到0.7mm,步进为0.1mm,点击Add,OK,确定。
>
Analyzeall
3.HFSS->
Rectangularplot,选择S(1,1)和S(2,1)
4.不断的反复的进行扫参S1、S2、L0、L1、L2等参数,找出最优的结果。
下图是一个比较好的结果【本例仅为示例,不再进一步优化】。
优化后的最终定型尺寸如下图所示:
说明:
本例仅做示例,优化的最终结果并不一定是最优结果。
CAD制图
(a)在菜单栏中点击Modeler>
Export,保存为dxf文件,注意导出路径不能有中文。
(b)用AutoCAD打开dxf文件,完成制图。
(HFSS导出时,只能导出XOY面视图,多层结构需多次导出)。
(c)绘图>
图案填充>
添加:
拾取对象,点击贴片边框>
Enter>
确定。