一分四功分器仿真案例.docx
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一分四功分器仿真案例
一分四功分器的设计
这个例子教你如何在HFSS设计环境下创建、仿真、分析一个一分四的微带功分器。
图1
一、开始
1.启动AnsoftHFSS
点击微软的开始按钮,选择程序,然后选择Ansoft,HFSS13程序组,点击HFSS13,
进入AnsoftHFSS。
2.设置工具选项
1、设置工具选项
注意:
为了与这个例子的后续步骤一致,要对工具选项进行如下设置:
2、选择菜单:
Tools>Options>HFSSOptions
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〔UseWizardsfordataentrywhencreatingnew
boundaries〕:
选勾
复制几何图形的边界〔Duplicateboundarieswithgeometry〕:
选勾
b、点击确定键。
4、选择菜单Tools〉Options〉ModelerOptions。
5、3DModelerOptions模块选项窗口
a、点击Operation键
曲线自动封闭〔Automaticallycoverclosedpolylines〕:
选勾
b、点击Drawing键
新的原始模型编辑属性〔Editpropertyofnewprimitives〕:
选勾
c、点击确定。
3.打开新工程
1、在HFSS窗口,点击工具条上的
,或者选择菜单File>New。
2、从Project菜单项选择择InsertHFSSDesign。
图2
4.设置求解类型
1.选择菜单HFSS〉SolutionType。
2.SolutionType窗口:
1〕选择模式驱动〔DrivenModal〕
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TaconicTLX(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,输入长方体的位置
X:
0.0,Y:
-60,Z:
0.0,点击Enter键。
坐标输入区域,输入长方体的对角位置
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〉FitAll〉AllViews。
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〉FitAll〉AllViews。
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〉ByName。
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>PerfectE
b.理想电场窗口
a)名称:
PerfE_GND
b)无限接地板(InfineGroundPlane)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的对角:
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〉FitAll〉AllViews
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的对角:
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〉FitAll〉AllViews
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的对角:
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〉FitAll〉AllViews
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的对角:
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〉FitAll〉AllViews
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的对角:
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〉FitAll〉AllViews
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的对角:
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〉FitAll〉AllViews
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的对角:
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〉FitAll〉AllViews
图8是7个贴片的视图。
图8
8.创建贴片8
图9
1〕选择菜单:
Draw〉Line
2〕将Patch3和Patch4接头处连接起来
将三个顶点以此连接,形成一个封闭的三角形,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〉FitAll〉AllViews
9.创建贴片9
1〕选择菜单:
Draw〉Line
2〕将Patch6和Patch7接头的地方连接起来
将三个顶点以此连接,形成一个封闭的三角形
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〉FitAll〉AllViews
图10
10.组合导体
1〕选择菜单中的编辑〔Edit〕>选择〔Select〕>通过名称〔ByName〕
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〕选择菜单中的模型〔Modeler〕>布尔运算〔Boolean〕>结合〔Unite〕
图11
组合后的名称为Line2
11.镜像复制Line2
1)选择菜单中的编辑〔Edit〕>选择〔Select〕>通过名称〔ByName〕
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的对角:
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〕选择菜单中的编辑〔Edit〕>选择〔Select〕>通过名称〔ByName〕
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〕选择菜单中的模型〔Modeler〕>布尔运算〔Boolean〕>结合〔Unite〕
组合后的名称为Line1,如图13所示
图13
13.镜像复制Line1
选择组合对象名称:
Line1
2〕选中组合的图形进行镜像复制
选择菜单中的编辑〔Edit〕>选择〔Select〕>通过名称〔ByName〕
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的对角:
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〕选择菜单中的编辑〔Edit〕>选择〔Select〕>通过名称〔ByName〕
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〕选择菜单中的模型〔Modeler〕>布尔运算〔Boolean〕>结合〔Unite〕
4〕选择菜单:
View〉FitAll〉AllViews
组合后的图形为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〉ByName
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>PerfectE
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>GridPlane>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的位置坐标
X:
0.0,Y:
1.099,Z:
0.79,敲“回车”键
应用坐标信息框,输入Rectangle对角的相对位置
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(tofittheview)
1.选择菜单:
View〉FitAll〉AllViews
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的位置坐标
X:
37,Y:
42.4871,Z:
0.79,敲“回车”键
应用坐标信息框,输入Rectangle对角的相对位置
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(tofittheview)
1.选择菜单:
View〉FitAll〉AllViews
建立端口3:
镜像复制S2
1)选择菜单中的编辑〔Edit〕>选择〔Select〕>通过名称〔ByName〕
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的对角:
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的端口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)选择菜单中的编辑〔Edit〕>选择〔Select〕>通过名称〔ByName〕
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的对角:
dX:
0.0,dY:
-1,dZ:
0.0,按Enter键
击确定键
a.选择树状图复制后的端口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)选择菜单中的编辑〔Edit〕>选择〔Select〕>通过名称〔ByName〕
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的对角:
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的端口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.选择菜单中的编辑〔Edit〕>选择〔Select〕>通过名称〔ByName〕
b.选择对象对话框
a〕选择对象名称:
S1
b〕点击OK按钮
2〕选择菜单中的HFSS>激励〔Excitations〕>指定〔Assign〕>波端口〔LumpedPort〕
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〔NewLine〕
c.利用坐标输入栏,输入向量的位置
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的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
以同样的方法设置其它的端口激励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,输入长方体的对角位置
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〉FitAll〉AllViews
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〔faceatZ=0.0mm〕的面之外的所有空气的面
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〉AnalysisSetup〉AddSolutionSetup
2)求解设置窗口
a、点击通用〔General〕键
求解频率〔SolutionFrequency〕:
1.268GHz
最大通过数目:
20
通过的最大DeltaS:
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〉AnalysisSetup〉AddFrequencySweep
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〔LinearStep〕
开始(Start):
0.8GHz
结束〔Stop〕:
1.8GHz
步长〔LineStept〕:
0.1
保存场:
选勾
c、点击OK按钮
图21
十一、保存工程
1.在AnsoftHFSS的窗口,选择菜单:
File〉SaveAs
2.在SaveAs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〉ValidationCheck
B、点击关闭〔Close〕按钮
图22
注意:
使用信息管理器可以看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〉AnalyzeAll
图23
三〕计算结果数据
1.选择菜单中的HFSS>结果〔Results〕>计算结果数据〔SolutionData〕
1〕查看概况〔Profile〕:
点击概况〔Profile〕标签
2〕查看收敛情况〔Convergence〕:
点击收敛情况〔Convergence〕标签
注意:
收敛情况的缺省方式为表格,选择画图〔Plot〕单项选择按钮来查看收敛数据的绘图表示。
3〕查看矩阵数据〔MatrixData〕:
点击矩阵数据标签〔MatrixData〕
注意:
查看矩阵数据的实时更新,要建立最近合适〔LastAdaptive〕的Setup1的仿真
2.点击关闭〔Close〕按钮
图24
十三、创建报告
一〕建立终端S参数〔TerminalSParameters〕绘图—幅值
创建报告:
1.选择菜单中的HFSS>结果〔Results〕>创建报告〔CreateTerminalSolution
Report〕>直角坐标图〔Rectangularplot〕
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〔TerminalSParameters〕
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〔NewReport〕按钮
4〕点击完成〔Close〕按钮
图26
二)查看驻波比VSWR
1.选择菜单中的HFSS>结果〔Results〕>创建报告〔CreateTerminalSolution
Report〕>直角坐标图〔Rectangularplot〕
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〔TerminalSParameters〕
b.数量〔Quantity〕:
VSWR〔S1〕,VSWR〔S2〕,VSWR〔S3〕,VSWR〔S4〕,VSWR〔S5〕
c.函数〔Function〕:
dB
d.点击〔NewReport〕按钮
4)点击完成〔Close〕按钮
图28