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基于HFSS的滤波器设计流程Word下载.docx

1、L0=5mma=6mmb=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-New2.从Project菜单中,选择Insert HFSS Design(二)设计求解模式1.选择菜单HFSS-Solution Type2.在Solution Type窗口,选择Driven Modal,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-Units2.设置模型单位:mm,点击OK3.选择菜单栏 HFSS-Design Properties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

2、R11.在菜单栏中点击Draw-Box,创建Box12.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_1Box,创建Box22.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

3、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R2Box,创建Box32.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R3Box,创建Box42.双击模型窗口左侧的Box4,改名为R3,再点击Material后面按钮

4、,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R4Box,创建Box52.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=7.1m

5、m,宽W2=1.1mm,厚h1=0.018mm。(七)创建金属板R5Box,创建Box62.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_2Box,创建Box72.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

6、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Feed1Box,创建Box82.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

7、建微带馈线Feed2Box,创建Box92.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SubBox,创建Box102.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Rogers 4350,点击确定。3.双击左侧Sub的子目录

8、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-Perfect E,点击OK。(十三)创建空气盒AirBox,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

9、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Port11.在菜单栏中点击Modeler-Grid Plane-XZ,再点击菜单栏中Draw-Rectangle,在模型窗口任意创

10、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-Lumped Port,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Port21.在菜单栏中点击Moderler-Rectangle,在模型窗口任意创建Rectang

11、le2。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-Lumped Port,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-Analysis setup-Add solution se

12、tup,求解频率设为,点击确定。(二)设置扫频点击菜单HFSS-Add frequency sweep,选择sweep type为fast,扫频从2GHz到10GHz,点击OK。(三) 检验参数菜单HFSS-validation check(四) 求解1、HFSS-Analyze All2、观察仿真是否收敛:HFSS-Results-Solution Data,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HF

13、SS网格划分迭代的次数。双击点击setup1,将maximum number of 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-Create Modal Solution-Rectangular plot。2.选择Category目录下的S Parameter,按下Ctrl键同时选择Quantity目录下的S(1,1)和S(2,1),再点击New Repot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-Optimetrics Analysis-A

14、dd parametric,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。Analyze all3. HFSS-Rectangular plot,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ModelerExport,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。

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