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-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：
选择菜单File>New。
2、从Project菜单选择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）单选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
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