微波课设2Word格式文档下载.docx

1、1、运行HFSS并新建工程 双击桌面上的HFSS快捷方式 ，启动HFSS软件。HFSS运行后，会自动新建一个工程文件，选择主菜单栏【File】 【Save As】命令，把工程文件另存为RingHybrid.hfss；然后右 键单击工程树下的设计文件名HFSSDesign1，从弹出菜单中选择【Rename】命令项，把设计文件重新命名为Coupler。2、设置求解类型 设置当前设计为终端驱动求解类型。4、创建环形定向耦合器模型 1、设置当前设计在创建模型是使用的默认长度单位为毫米 从主菜单栏中选择【tools】 命令，打开【options】对话框。单击对话框的Drawing选项卡，选中 复选框，如

2、图所示。然后单击【确定】 按钮，退出对话框，完成设置 。2、定义一个设计变量length设置其初始值为24.5mm。3、向材料库中添加新的介质材料，并设置其为建模时使用的默认材料；新添加材料的相对介电常数为2.33，介质损耗正切为0.000429。 4、创建一个正六边体模型作为带状线的介质层，其材料属性为My_Sub，正六边体外接圆半径长度为length/cos（30deg）高度为2.286mm并命名为Substrate 。单击工具栏的【ok】 按钮，在3D模型窗口的任一位置单击鼠标左键确定一个点；然后再xy面移动鼠标光标，绘制出一个圆形后，单击鼠标左键确定第二个点；最后沿着z轴方向移动鼠标光

3、标，绘制出一个圆柱形后单击鼠标左键确定第三个点。此时，弹出对话框，在对话框中输入数字6，表示创建的是正六边体模型，然后单击【ok】 按钮结束。 单击按钮后，弹出所创建的正六边体模型的“属性”对话框的command 选项卡，在center position 项对应的value 值处输入正六边形的底面圆心坐标 （0，0，-1.143） ；在 start position项对应的value 值处输入坐标值（length/cos（30deg）,0mm,-1.143mm）设置正六边形的半径为length/cos（30deg） 然后，单击属性对话框的 attribute选项卡，在 name 项对应的val

4、ue 值处输入正六边体的名称 substrate；单击 transparent 项对应的 value 值处的按钮，设置正六边体的透明度为0.4。5、创建图所示的矩形面 单击工具栏按钮，进入创建矩形面模型的状态，在三维模型窗口任意位置单击鼠标左键确定一个点；然后再xy面移动鼠标光标，绘制出一个矩形后单击鼠标左键确定第二个点，此时弹出矩形面“属性”对话框。单击该对话框的 command 选项卡，在 position 项对应的 value 值处输入矩形面起始点坐标（-0.89,0,0） 在Xsize项对应的 value 值处输入矩形面的宽度1.78，Ysize项对应的value值处输入矩形面的长度变

5、量 然后单击对话框的attribute选项卡，在 name 项对应的 value 值处输入矩形面的名称trace 最后单击确定 按钮，生成如图所示的矩形面。 复制矩形面 从操作历史树中单击选中新建的矩形面Trace，单击工具栏的 按钮，打开如图所示的对话框，执行沿坐标轴旋转复制操作。在该对话框中，Axis 项选择Z单选按钮， Angle 项输入 60deg ，Total number项输入4，然后单击 ok 按钮。此时会弹出复制操作生成的物体的“属性”对话框，直接单击对话框的 确定 按钮，完成复制操作，在x0y面复制生成夹角为60 的3个同样大小的矩形面。 创建图所示模型 单击工具栏的 按钮，

6、进入创建圆面模型的状态，在3D模型窗口任一位置单击鼠标左键确定一个点；然后再xy面移动鼠标光标，在绘制出一个圆形后单击鼠标左键确定第二个点，此时弹出圆面“属性”对话框。单击对话框的 command 选项卡，在项对应的 value 值处输入圆面的圆心坐标 ,在项对应的 value 值处输入圆面的半径12.22；然后单击对话框的 attribute选项卡，在name 项对应的值处输入圆面的名称 outer ；最后单击确定 按钮，生成该圆面。按住ctrl 键，同时从操作历史树中按先后顺序单击选择 trace、trace1 trace2、trace3 、outer ，或单击工具栏的 按钮，执行合并操作

7、；把上面选中的5个面模型合并成一个模型。 生成完整的环形带状线模型 再次单击 按钮，单击该对话框的command选项卡，在 center项对应的value 值处输入圆面的圆心坐标（0,0,0），在 项对应的value 值处输入圆面半径11.24；然后单击对话框的 选项卡，在 项对应的 值处输入圆面的名称inner ；单击确定 按钮，生成该圆面。 按住ctrl 键，同时从操作历史树中按先后顺序单击选中outer 和inner ； 按钮，执行相减操作。 至此，就创建好了完整的耦合器环形带状线模型。五、 分配边界条件和激励 设置环形带状线Trace为理想导体边界条件，设置其4个输入/输出端口的激励方

8、式为波端口激励。1.设置环形带状线Trace为理想导体边界 在操作历史树下选中环形带状线Trace,选中后的环形带状线模型会高亮显示；然后右键单击工程树下的Boundaries节点，从弹出菜单中选择【Assign】【Perfect E】，打开Perfect E Boundary对话框，如图9.18所示。直接单击对话框的 OK 按钮，设置选中的环形带状线Trace为理想导体边界。2.设置耦合器4个端口为波端口激励 耦合器4个端口的编号如图9.19所示，4个端口的激励方式都设置为波端口激励。首先设置端口1为波端口激励。 单击F键，切换到面选择状态。在介质层Substrate的上表面靠近端口1处，单

9、击鼠标，选中物体Substrate的上表面，然后按下快捷键Ctrl+B，此时会选中端口1所在的表面。选中端口1表面后，右键单击工程树下的Excitations节点，从弹出菜单中选择【Assign】【Wave Port】，打开如图9.20所示的“终端线设置”对话框，单击该对话框的 OK按钮，设置端口1的激励方式为波端口激励。端口1的激励方式设置完成后，默认的端口激励名称Waveport1和终端线名称Trace_T1会添加到工程树的Boundaries节点下。右键单击工程树Boundaries节点下的端口激励名称Waveport1，从弹出菜单中选择【Rename】命令，重新命名激励名称为P1；在工

10、程树下，单击P1左侧的按钮，展开P1，会看到默认的终端线名称Trace_T1；右键单击终端线名称Trace_T1，在弹出菜单中选择【Rename】命令，重新命名终端线名称为T1。 双击工程树Boundaries节点下的端口激励P1，打开Wave Port对话框，选中对话框中的Post Processing选项卡，确认其端口阻抗为50，如图9.21所示；然后单击 确认 按钮，关闭该对话框。 使用相同的操作，分别设置端口2、端口3、端口4的激励方式为波端口激励，并把波端口激励和终端线的名称分别命名为P2、P3、P4和T2、T3、T4。波端口设置后之后，工程树下的Boundaries节点如图所示。说

11、明在终端驱动求解类型下，HFSS11版本和HFSS11之前的版本关于波端口激励的设置操作是完全不同的。在HFSS11之前的版本中，终端驱动求解类型在定义波端口激励时需要用户手动设置终端线（Terminal Lines）作为电压的积分路径，HFSS根据设置的终端线计算端口节点电压。在HFSS11版本中，由用户手动设置终端线作为电压积分路径计算节点电压，改为由系统自动设置终端线作为磁场的积分路径计算节点电流。本章是基于HFSS11版本操作讲解的，对于之前版本的操作，读者可以参考相关版本软件自带的帮助文档。六、 求 解 设 置 本章设计的环形耦合器工作频率为4GHz,所以设置自适应网格剖分频率为4G

12、Hz。另外，为了查看设计的环形耦合器在工作频率两侧的频率响应，需要设置17GHz的扫频分析。1.求解设置 右键单击工程树下的Analysis节点，从弹出菜单中选择【Add Solution Setup】命令，打开如图9.23所示的Solution Setup对话框。在该对话框中，Setup Name项保留默认名称Setup1；Solution Frequency项输入4GHz，即设置求解频率为4GHz；Maximum Number of Passes项输入20，即设置HFSS软件进行网格剖分的最大迭代次数为20；Maximum Delta S项输入0.02，即设置收敛误差为0.02；其他项保持

13、默认设置。然后单击 确认 按钮，完成求解设置，退出对话框。设置完成后，求解设置的名称Setup1会添加到工程树的Analysis节点下。2.扫频设置 展开工程树的Analysis节点，选中求解设置Setup1，单击右键，从弹出菜单中选择【Add Frequency Sweep】，打开如图9.24所示的Edit Sweep对话框，进行扫频设置。 在该对话框中，Sweep Name项保留默认的名称Sweep1；Sweep Type项选择Fast，设置扫频类型为快速扫频；在Frequency Setup栏，Type项选择LinearStep，Start项输入1GHz，Stop项输入7GHz，Step

14、项输入0.05GHz，即设置扫频范围为17GHz，频率步进为0.05GHz。然后单击对话框的 OK 按钮，完成扫频设置，退出对话框。设置完成后，扫频设置的名称Sweep1会添加到工程树Analysis节点的Setuo1项下面，如图9.25所示。七、 设计检查和运行仿真分析 通过前面的操作，我们已经完成了模型创建和求解设置等HFSS设置的前期工作，接下来就可以运行仿真计算，并查看分析结果了。在运行仿真计算之前，通常需要进行设计检查，检查设计的完整性和正确性。 单击工具栏的按钮，进行设计检查。此时，会弹出如图9.26所示的“检查结果显示”对话框，该对话框中的每一项都显示图标，表示当前的HFSS设计

15、正确、完整。单击 Close 关闭对话框，准备运行仿真计算。 右键单击工程树下的Analysis节点，从弹出菜单中选择【Analyze All】命令，或者单击工具栏按钮，运行仿真计算。 仿真计算过程中，工作界面上的进度条窗口会显示出求解进度，信息管理窗口也会有相应的信息提示，并会在仿真计算完成后，给出完成提示信息。八、 查看仿真分析结果 设计的环形耦合器工作频率为4GHz，设计中仿真分析了耦合器17GHz频段的扫频特性。在分析结果中，我们主要查看两个指标：一是17GHz频带内S参数的扫频特性；二是在4GHz工作频点上的S参数矩阵。 查看S参数扫频结果 右键单击工程树下的Results节点，从弹

16、出菜单中选择【Create Terminal Solution Data Report】【Rectangular Plot】命令，打开“结果报告设置”对话框。在该对话框中，Category项选中Terminal S Parameter，Quantity项按住Ctrl键的同时选中St（T1,T1）、St（T1，T2）、St（T1，T3）和St（T1，T4），在Funcion栏选中dB，如图9.27阴影部分所示。点击ok绘图，结果如下：图为端口1输入时的插入损耗，回波损耗和隔离度的幅频曲线图，s11和s13为插入损耗，s12为隔离度，s14为回波损耗。在2.5G到5.5GHz内性能良好。图为端口2

17、输入时的插入损耗，回波损耗和隔离度的幅频曲线图，s21和s23为插入损耗，s22为隔离度，s24为回波损耗。图为端口3输入时的插入损耗，回波损耗和隔离度的幅频曲线图，s31和s33为插入损耗，s32为隔离度，s34为回波损耗。图为端口4输入时的插入损耗，回波损耗和隔离度的幅频曲线图，s41和s43为插入损耗，s42为隔离度，s44为回波损耗。图为信号从端口1输入时，端口1，2，3，4的相位关系图，从图上可以看出端口1的相位变化最快，端口3的相位变化次之，端口2，4的相位变化最慢。端口1，3的斜率也比2，4大。图为信号从端口2输入时，端口1，2，3，4的相位关系图，从图上可以看出端口2的相位变化

18、最快，端口3，4的相位变化次之，端口1的相位变化最慢。端口1，2的斜率比3，4大。图为信号从端口3输入时，端口1，2，3，4的相位关系图，从图上可以看出端口3的相位变化最快，端口1，2的相位变化次之，端口4的相位变化最慢。端口3的斜率也比1，2，4大。图为信号从端口4输入时，端口1，2，3，4的相位关系图，从图上可以看出端口4的相位变化最快，端口2的相位变化次之，端口1，3的相位变化最慢。端口1，3的斜率比2，4大。由于环形耦合器是个互易器件则 图1跟图2中 端口1对端口2和端口2对端口1的S曲线一致 图1跟图3中 端口1对端口3和端口3对端口1的S曲线一致 图1跟图4中 端口1对端口4和端口

19、4对端口1的S曲线一致 在4GHz处端口2和端口4的输出功率是端口1输入功率的一半（约为-3dB） 端口3和端口1互相隔离（隔离度40dB） 环形定向耦合器特性：当信号从端口1输入时，端口4隔离无信号输出，端口2和端口3等功率反相输出。当信号从端口4输入时，从端口2和端口3等功率同相输出，端口1成为隔离端，无信号输出，端口1和端口4是隔离的 又对称性也可知，端口2和端口3也是隔离的 从波程差角度来看：当信号从端口1输入时，端口2的相位为90，到端口3为270，故端口3比端口2滞后180；而端口1信号经过端口2到达端口4的相位为180，经端口3到达端口4的为360，两路信号相位相反，在端口4抵消

20、无信号输出，而在端口2和端口3反相等功率输出 当信号从端口4输入时，在端口2和端口3的相位为90，端口2和端口3相位相等；而端口4的信号经过端口2到达端口1的相位为180，经端口3到达端口1的相位为360，在端口1抵消无信号输出，而在端口2和端口3同相等功率输出 九、课程设计心得 经过这几天的课程设计，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。设计中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。