射頻和微波工程實踐入門-第1章用HFSS仿真微波傳輸線和元件

1、.wd.wd.wd. TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc365974564第一章用HFSS仿真微波傳輸線和元件 圖1.6.12所示。圖1.6.12 T型接頭上外表的場覆蓋圖修改三維場的繪制屬性：在工程樹中選擇Field OverlavsE Field節(jié)點，點擊右鍵選擇Modify Attributes，那么出現屬性對話框，可以設置場的顯示類型、參量等參數。3動態(tài)演示場覆蓋圖在工程樹的Mag_E1上點右鍵選擇Animate。在彈出對話窗的Swpt Variable標簽頁，在Swpt Variable列選擇Phase,定義范圍：O1 60deg，步長8，點OK完成在出

2、現的Animation對話框，可以控制動畫演示的進程，包括開場、停頓、演示速度、幀順序等。注意觀察場分布的情況，重點比較2、3端口的場分布差異。停頓演示。定義間隔位置并重新演示：在工程樹中選擇T_waveguide_design1項，在Property窗口的Variables標簽頁中，在Offset變量的Value欄內輸入0.2。重新演示，注意觀察此時2、3端口的場分布差異，并比較場分布悄況和前一個演示有何不同，停頓演示。4保存并退出HFSS主菜單項選擇File Save或工具欄選擇Save，保存該工程。主菜單項選擇File Close，關閉工程。主菜單項選擇File Exit，退出HFSS軟

3、件。1.7 HFSS設計實例4雙T型波導的設計本例以bj-100為例，height=10.160mm，width=22.860mm，采用單模傳輸，主模頻率范圍8.2012.5Ghz，衰減頻率9.84Ghz，也可以自行設定尺寸，具體參考微波技術p229附錄A。1.7.1初始設置一啟動Ansoft HFSS點擊微軟的開場按鈕，選擇程序，然后選擇Ansoft HFSS11程序組，點擊HFSS11，進入Ansoft HFSS.設置工具選項注意：為了按照本例中概述的步驟，應核實一下工具選項已設置；選擇菜單中的toolsoptionsHFSS OptionsHFSS選項窗口：1點擊常規(guī)General標簽建

4、設新邊界時，使用數據登記項的向導即在boundary options中的Use wizards for data entry when creating new boundaries：勾上用幾何形狀復制邊界duplicate boundaries with geometry：勾上2點擊ok按鈕。選擇菜單中的工具toolsoptionsmodeler options3D modeler options：1點擊operation標簽自動覆蓋閉合的多段線automatically cover closed polylines：勾上。2點擊畫圖drawing標簽編輯新建原始構造的屬性edit prop

5、etry of new primitives：勾上。3點擊ok按鈕二打工一個新工程1.在窗口，點擊標準工具欄中的新建圖標，或者選擇菜單中的filenew.2.或者從工程project菜單中選擇insert HFSS design.三設置解決方案類型set solution type1.選擇菜單中的HFSSsolution type2.解決方案類型窗口： 1選擇模式驅動driven modal 2點擊ok按鈕。1.7.2建設三維模型一模型單位設置： 1選擇菜單項：modelerunits 2選擇模型單位：mm 3點擊確定二選擇缺省材料即模型內填充物用三維模型材料工具欄，選擇真空即在右上角的三創(chuàng)立

6、頂臂1.建設頂臂：1選擇菜單項：drawboxdraw 2選擇起始位置軟件右下角輸入，絕對坐標：X：11.430 Y：-5.080 Z：-5.080 回車 3選擇相對坐標：dX：-22.860 Dy：10.160 Dz：33.020 回車圖1.7.1 創(chuàng)立項臂2.重命名：從材料窗口選擇屬性平臺； 1名字的命名類型：ARM 2點擊確定3.適合觀看的調整： 3選擇菜單項：viewfir allactive viewview.或者ctrl+d鍵四創(chuàng)立臂2：1.選擇菜單項：editselect all visableedit 或者ctrl+A2.選擇菜單項：editduplicatearound ax

7、isedit選擇以x為軸，旋轉90度，數目2，點擊確定鍵3是和觀看的調整：選擇菜單項：viewfit allactive view 或者ctrll+d五建設臂3和4：1.選擇物體框：1選擇物體臂1；2點擊確定2.建設臂3和4； 1editduplicatearound axis 2以z為軸旋轉90度，總數為三個，點擊確定鍵六連接各個臂： 1.連接各個臂： 3選擇菜單項：editselect all visible：或者按ctrl+A鍵 4選擇菜單項：modelerbooleanunite七建設波導端口鼓勵1.選擇端口面： 1選擇菜單項：editselectfaces 2選擇頂部的面2.設計波端

8、口鼓勵： 1選擇菜單項：HFSSEXCITATIONSASSIGNwave port 2波端口：general 名字：p1 點擊next鍵 3波端口：models 點擊next鍵，點擊完畢鍵依此類推，設置另外三個端口鼓勵p2，p3，p4；注：雖然將四個端口都設置為了鼓勵，但是系統(tǒng)默認的是第一個鼓勵端口有輸入功率，其他端口無鼓勵輸入，如果需要設置，可在HFSSfieldsedit sources中修改設置，如果不設置鼓勵的話，系統(tǒng)會默認端口為理想的電邊界；注意：兩個設置的wave port的電場方向可能不是一致的，會導致錯誤的結果，所以在設置完鼓勵后需檢查一下他們的電場方向，如果不對或者不清楚就

9、自己設定電場的積分線。具體步驟如下： 找到軟件左邊的project manager窗口，在樹狀構造中找到excitations，分別雙擊p1，p2，選擇modes，點擊integtation line下的項，選擇new line，這時將鼠標移動到設計窗口中的p1，p2面上自行設置積分線方向，注意兩個積分線應保持方向一致。圖1.7.2連接各個臂1.7.3分析設置一建設分析設置： 1.建設一個分析設置： 1選擇菜單項：HFSSANALYSIS SETUPADD SOLUTION SETUP 2.完成設置窗口：點擊綜合表 1設置頻率：9.84GHZ 2設置最多步數：5 3設置步長為0.02 3.點擊

10、確定鍵二(選作項增加一個頻率掃描 1.選擇菜單項：HFSSanalysis setupadd freguency sweep 2.選擇設置：setup1； 3.點擊確定鍵三編輯掃頻窗口： 1.掃頻類型：fast 2.掃頻設置類型：linear count，起始頻率8.20ghz，完畢頻率12.5ghz，計數1001次，選上保存場。 3.點擊確定鍵1.7.4保存工程一保存工程： 1.在HFSS軟件窗口選擇菜單項filesave as 2.從save as 窗口鍵入文件名：hfss_magic_t 3.點擊保存鍵1.7.5分析一模型確認 1.選擇菜單項：HFSSValidation check 2

11、.點擊關閉鍵。注意有任何錯誤和警告信息，請使用信息管理器二分析 1.選項菜單項：HFSSanalysis三求解數據 觀看求解數據：選擇菜單項：HFSSresultssolution data觀看s矩陣值matix data：點擊圖1.7.3S矩陣點擊關閉鍵從上述s參量中很好的驗證了雙T接頭的理論矩陣1.7.6生成報告一產生s參數圖，和適應性傳輸1.注意報告在求解過程之前或者之中，一個實時的數據會呈現。2.產生報告：注意報告在求解過程之前或者之中，一個實時的數據會呈現3.產生報告：1選擇菜單項：HFSSresultscreate model solution data reportrectang

12、ular plot；產生2維報告；2產生報告窗口：報告類型：modal s parameters；顯示類型：rectangula；3點擊確定鍵4.描述窗口：1求解：如果只觀看9.84GHZ的s圖選擇setup1：lastadaptive，如果要觀看整個頻率就選擇setup1：sweep；2點擊x項：freq；種類：all；3點擊y項：種類：s parameter；量：s(p1，p1，s(p1，p2，s(p1，p3，s(p1，p4；單位：db：點擊增添極限4點擊完成鍵注：s(p1，p2與s(p1，p3重合二產生s參數圖 1.產生一個報告： 1菜單項：HFSS：Resultscreate repo

13、rt 2產生報告窗口：報告類型：modal s parameters；顯示類型：rectangular；點擊確定鍵 3描述窗口：求解：setup1：sweep1；范圍：掃頻；選擇y項：類型s參數；量：s(p1，p1，s(p1，p2，s(p1，p3，s(p1，p4；單位：db；點擊add trace鍵 4點擊完成鍵圖1.7.4S參數圖三產生場覆蓋圖 1.選擇一個物體： 1選擇菜單項：editselectby name 2選擇菜單項：HFSSfieldsfieldsemag_e 3產生場圖窗口：求解：setup1：lastadaptive；量：mag_e；體積：all； 點擊完成鍵 2.修正場圖的

14、屬性： 1選擇菜單項：HFSSfieldsmodify plot attributes 2選擇場文件窗口； 選擇e field：點擊確定鍵。 3e-field窗口；點擊colormap項，推薦選擇spetrum中的rainbow項，然后雙擊樹狀欄中的box1，點擊transparent的值，1為透明，0為全覆蓋，自行設置；點擊plot項；isovaltype：isovalsurface；點擊apply鍵 4點擊close鍵圖1.7.5場覆蓋圖 3.場圖顯示：顯示一個全面的場圖 1選擇菜單項：viewanimate 2在掃頻變量項：選擇默認設置；掃頻變量：phase：開場：0deg；完畢：180

15、deg；步數：9 3點擊確定鍵1.8 HFSS設計實例5魔T型波導的設計在以上雙T的根基上需要匹配一膜片和一金屬桿即可；或者是底面上一錐形體加上錐形上面的金屬圓桿也行。由于時間因素，所以只做了膜片與金屬圓桿來匹配；圖1.8.1 魔T構造圖1.8.1建設匹配膜片與金屬桿1點選菜單項drawrectangle在雙T頂臂中畫一膜片，材料選為pec(理想電外表)；2點選菜單項drawcylinder在雙T地面中心附件畫一圓柱體，材料選為pec；3注：如果4個臂不夠長的話可能無法匹配，所以建議4個臂的長度不小于三個波長；4畫出的兩個模型，都要在軟件左邊的屬性框中勾上models選項，否側將對元件內場沒有

16、影響；1.8.2分析設置1由于匹配的位置不知道，所以需要用到參數掃描這項功能，在模型建設區(qū)點擊鼠標右鍵，選擇select object，選擇膜片，在軟件左側的屬性框中選中xsize，此時的數值應該是一具體數值，為膜片的長度，將這一具體數值設置為字母如w，此時會彈出一對話框，設置初始數值，注意必須加上單位。圖1.8.2添加變量2同樣設置圓柱體的高度和半徑為兩個參數注：本來應該是六個參數的，膜片的位置，膜片的長度，圓桿的位置是2維的，兩個參數，圓桿的半徑，圓桿的高度；但由于如果這么設置的話即使掃描的范圍再小也會花去大量的時間，所以就要盡量減小掃描范圍和步長，以及減少參數。經過大量的實驗，6個參數都

17、是相互影響的，所以應選擇對其他參量影響最小的那個參數固定，最終我選擇了先將圓桿的位置固定在底面的中間，而不參與掃描。3在模型建設區(qū)點擊鼠標右鍵，選擇editarrangemove，將膜片和金屬圓柱體置于正確的位置上，依次點選樹狀圖中的move，選擇膜片的zsize即移動量為參數；4如果需要更準確的話可以再設置一個圓柱體的移動參數，我并沒有設置是因為參數越多掃描的時間也就越長，即使是4參量，每個參量的掃描個數只有4個的話也會花去幾個小時的掃描時間。5選擇菜單項hfssdesign properties，點擊optimization，將設置的參量依次勾上，并設置他們的初值min與終值max圖1.8

18、.3掃描參數設置6選擇菜單項hfssoptimetrics analysisadd parametric點擊add添加各個參量，選擇linear step，設置初值，終值，步長；建議步長不要大于0.2mm，否側沒有分辨性了。步數是4步的話，掃描的時間在2個小時左右，所以建議步數不宜太多，否那么掃描的時間將大的驚人。添加完畢后點擊ok找到軟件左側的project manager窗口中的optimetrics，點擊右鍵，選擇analysisall最后觀看結果找到p33，p44都為0的結果即可。注：為了更好的說明結果，我設置了端口1輸入功率，其他端口都無功率輸入，這樣按照M-T的性質，S21也應該為

19、0.所以應該觀察到S21，S33，S44都為0即是最優(yōu)解。在這個最優(yōu)解的附近進展進一步的掃描。找到最好的那一個數據。這樣4參數掃描完畢后，可能以上的S參量達不到0，甚至誤差很大，我做的時候只能匹配到0.15最低了，不過沒關系；接著把這個最優(yōu)解的4個參數都固定了。然后將圓桿位置的兩個參數設置掃描，觀察數據，這時應該已經很小了，可以到達20db以上，接著再設置成6個參數，在他們周圍很小的范圍內掃描即可到達工程上要求的30db。由于時間因素，我沒有進展更準確的掃描，只到達了23db。下面給出M-T的具體屬性數據： 左端口為1口，右端口為2口，E臂為3口，H臂為4口；在上面的雙T的構造上四個臂都延長2

20、0mm；圓柱半徑為W=1.55mm，高度U=11mm，膜片長度K=6.3mm，膜片距離端口dZ=29.43mm圓桿底面中心坐標為：X=-4mm，Y=0mm，Z=-5mm下面是所得S矩陣圖1.8.4S矩陣圖1.8.5場覆蓋圖此為側臂輸入時，功率同相等分的進入E臂與H臂；從s矩陣中看出當從1口輸入功率時，s21，s44幾乎為0，s33已經很小。我掃描的不夠細，故結果不是很準確，相信大量的實驗掃描會得出更準確的結論的。1.9 HFSS設計實例6圓波導的設計本例以by-104為例，height=100mm，R=10.122mm，采用單模傳輸，主模頻率范圍8.6811.3Ghz，選用頻率10Ghz進展分

21、析，也可以自行設定尺寸，具體參考微波技術p230。1.9.1初始設置一啟動Ansoft HFSS點擊微軟的開場按鈕，選擇程序，然后選擇Ansoft HFSS11程序組，點擊HFSS11，進入Ansoft HFSS.設置工具選項注意：為了按照本例中概述的步驟，應核實一下工具選項已設置；選擇菜單中的toolsoptionsHFSS OptionsHFSS選項窗口：點擊常規(guī)General標簽建設新邊界時，使用數據登記項的向導即在boundary options中的Use wizards for data entry when creating new boundaries：勾上用幾何形狀復制邊界du

22、plicate boundaries with geometry：勾上點擊ok按鈕。選擇菜單中的工具toolsoptionsmodeler options3D modeler options：1點擊operation標簽自動覆蓋閉合的多段線automatically cover closed polylines：勾上。2點擊畫圖drawing標簽編輯新建原始構造的屬性edit propetry of new primitives：勾上。3點擊ok按鈕二打工一個新工程1.在窗口，點擊標準工具欄中的新建圖標，或者選擇菜單中的filenew.2.或者從工程project菜單中選擇insert HFS

23、S design.三設置解決方案類型set solution type1.選擇菜單中的HFSSsolution type2.解決方案類型窗口： 1選擇模式驅動driven modal 2點擊ok按鈕。1.9.2建設三維模型一模型單位設置： 1選擇菜單項：modelerunits 2選擇模型單位：mm 3點擊確定二選擇缺省材料即模型內填充物用三維模型材料工具欄，選擇真空即在右上角的三創(chuàng)立頂臂1.建設波導：選擇菜單項：drawboxdraw 2選擇坐標系為cylindrical 起始位置軟件右下角輸入，絕對坐標：R：0 PHi：-0 Z：0回車 3選擇相對坐標：dR：10.122 Dphi ：0

24、Dz：100回車圖1.9.1 建設波導2.重命名：從材料窗口選擇屬性平臺； 1名字的命名類型：ARM 2點擊確定3.適合觀看的調整： 3選擇菜單項：viewfir allactive viewview.或者ctrl+d鍵四調整位置：1.選擇物體框：1選擇物體；2點擊確定2.調整位置； 1editarrengerotate 2以x為軸旋轉-90度，點擊確定鍵圖1.9.2調整波導位置五建設波導端口鼓勵1.選擇端口面： 1選擇菜單項：editselectfaces 2選擇左側的面2.設計波端口鼓勵： 1選擇菜單項：HFSSEXCITATIONSASSIGNwave port 2波端口：general

25、 名字：p1 點擊next鍵 3波端口：models 點擊next鍵，點擊完畢鍵依此類推，設置另外三個端口鼓勵p2；注：雖然將兩個端口都設置為了鼓勵，但是系統(tǒng)默認的是第一個鼓勵端口有輸入功率，其他端口無鼓勵輸入，如果需要設置，可在HFSSfieldsedit sources中修改設置，如果不設置鼓勵的話，系統(tǒng)會默認端口為理想的電邊界；注意：兩個設置的wave port的電場方向可能不是一致的，會導致錯誤的結果，所以在設置完鼓勵后需檢查一下他們的電場方向，如果不對或者不清楚就自己設定電場的積分線。具體步驟如下： 找到軟件左邊的project manager窗口，在樹狀構造中找到excitatio

26、ns，分別雙擊p1，p2，選擇modes，點擊integtation line下的項，選擇new line，這時將鼠標移動到設計窗口中的p1，p2面上自行設置積分線方向，注意兩個積分線應保持方向一致。1.9.3分析設置一建設分析設置： 1.建設一個分析設置： 1選擇菜單項：HFSSANALYSIS SETUPADD SOLUTION SETUP 2.完成設置窗口：點擊綜合表 1設置頻率：10GHZ 2設置最多步數：5 3設置步長為0.02 3.點擊確定鍵二(選作項增加一個頻率掃描 1.選擇菜單項：HFSSanalysis setupadd freguency sweep 2.選擇設置：setu

27、p1； 3.點擊確定鍵三編輯掃頻窗口： 1.掃頻類型：fast 2.掃頻設置類型：linear count，起始頻率8.68ghz，完畢頻率11.3ghz，計數1001次，選上保存場。 3.點擊確定鍵1.9.4保存工程 一保存工程： 1.在HFSS軟件窗口選擇菜單項filesave as 2.從save as 窗口鍵入文件名：hfss_magic_t 3.點擊保存鍵1.9.5分析一模型確認 1.選擇菜單項：HFSSValidation check 2.b.點擊關閉鍵。注意有任何錯誤和警告信息，請使用信息管理器二分析 1.選項菜單項：HFSSanalysis三求解數據 觀看求解數據：選擇菜單項：

28、HFSSresultssolution data觀看s矩陣值matix data：點擊圖1.9.3S矩陣簡單分析：從s矩陣中可以看出，由于兩端口是電場方向一致的鼓勵，波可以幾乎無反射的傳輸過去。點擊關閉1.9.6生成報告一產生s參數圖，和適應性傳輸 1.注意報告在求解過程之前或者之中，一個實時的數據會呈現。 2.產生報告：注意報告在求解過程之前或者之中，一個實時的數據會呈現二產生報告：選擇菜單項：HFSSresultscreate model solution data reportrectangular plot；產生2維報告；產生報告窗口：報告類型：modal s parameters；顯

29、示類型：rectangula； 點擊確定鍵三描述窗口：求解：如果只觀看10GHZ的s圖選擇setup1：lastadaptive，如果要觀看整個頻率就選擇setup1：sweep；點擊x項：freq；種類：all；點擊y項：種類：s parameter；量：s(p1，p1，s(p1，p2；單位：db：點擊增添極限點擊完成鍵注：s(p1，p2與s(p1，p3重合四產生s參數圖 1.產生一個報告： 1菜單項：HFSS：Resultscreate report 2產生報告窗口：報告類型：modal s parameters；顯示類型：rectangular；點擊確定鍵 3描述窗口：求解：setup1

30、：sweep1；范圍：掃頻；選擇y項：類型s參數；量：s(p1，p1，s(p1，p2；單位：db；點擊add trace鍵 4點擊完成鍵圖1.9.4Smith圓圖五產生場覆蓋圖 1.選擇一個物體： 1選擇菜單項：editselectby name 2選擇菜單項：HFSSfieldsfieldsemag_e 3 產生場圖窗口：求解：setup1：lastadaptive；量：mag_e；體積：all； 點擊完成鍵 2.修正場圖的屬性： 1選擇菜單項：HFSSfieldsmodify plot attributes 2 選擇場文件窗口； 選擇e field：點擊確定鍵。 3e-field窗口；點擊

31、colormap項，推薦選擇spetrum中的rainbow項，然后雙擊樹狀欄中的box1，點擊transparent的值，1為透明，0為全覆蓋，自行設置；點擊plot項；isovaltype：isovalsurface；點擊apply鍵 4點擊close鍵圖1.9.5場覆蓋圖 3.場圖顯示：顯示一個全面的場圖 1選擇菜單項：viewanimate 2在掃頻變量項：選擇默認設置；掃頻變量：phase：開場：0deg；完畢：180deg；步數：93點擊確定鍵1.左端和右端都為鼓勵即perfect E時矩形波導中可能用幅度場無法更好的理解書中的 基本概念，也可以采用方向場的形式觀察場圖選擇菜單項h

32、fssfieldsplot fieldsevector e圖1.9.6方向場圖2.左端為鼓勵p1，右端為prefect H(即電場與邊界相切時選擇菜單項：HFSSboundariesassignperfect H 1波端口：general 名字：p2 點擊next鍵 2波端口：models 點擊next鍵，點擊完畢鍵重做以上分析圖1.9.7S矩陣簡單分析：由于p1是pe，電場方向與外表垂直，磁場與外表相切，而p2是ph，電場方向與外表相切，磁場與外表垂直，故p1輸入時，全反射圖1.9.8S參數圖圖1.9.9場覆蓋圖矩形波導中可能用幅度場無法更好的理解書中的 基本概念，也可以采用方向場的形式觀察

33、場圖選擇菜單項hfssfieldsplot fieldsevector e圖1.9.10方向場圖3.左端為鼓勵p1，右端為輻射邊界時選擇菜單項：HFSSboundariesassignradiation 1波端口：general 名字：p2 點擊next鍵 2波端口：models 點擊next鍵，點擊完畢鍵重做以上分析圖1.9.11S矩陣簡單分析：輻射邊界可以吸收電磁波，可以看作是無限遠處的空間，但是并不是完全吸收的。圖1.9.12Smith圓圖分析：輻射邊界可以吸收電磁波，本質上可以把輻射邊界看成是延伸到空間無限遠處矩形波導中可能用幅度場無法更好的理解書中的 基本概念，也可以采用方向場的形式

34、觀察場圖選擇菜單項hfssfieldsplot fieldsevector e圖1.9.13方向場圖1.10 HFSS設計實例7同軸線的設計本例以微波書中p231中附錄B中的特性阻抗為75歐，外導體內直徑35mm，內導體外直徑10mm，最短安全傳輸波長7.8cm為例同軸線中傳輸的是tem波，為了保證tem波單模傳輸，波長1.73D+d，為了便于分析，取10ghz分析，詳情請參考微波原理p96。1.10.1 初始設置一啟動Ansoft HFSS點擊微軟的開場按鈕，選擇程序，然后選擇Ansoft HFSS11程序組，點擊HFSS11，進入Ansoft HFSS.設置工具選項注意：為了按照本例中概述

35、的步驟，應核實一下工具選項已設置；選擇菜單中的toolsoptionsHFSS OptionsHFSS選項窗口：點擊常規(guī)General標簽建設新邊界時，使用數據登記項的向導即在boundary options中的Use wizards for data entry when creating new boundaries:勾上用幾何形狀復制邊界duplicate boundaries with geometry:勾上點擊ok按鈕。選擇菜單中的工具toolsoptionsmodeler options3D modeler options:點擊operation標簽自動覆蓋閉合的多段線automa

36、tically cover closed polylines:勾上。點擊畫圖drawing標簽編輯新建原始構造的屬性edit propetry of new primitives:勾上。點擊ok按鈕二打工一個新工程1.在窗口，點擊標準工具欄中的新建圖標，或者選擇菜單中的filenew.2.或者從工程project菜單中選擇insert HFSS design.三設置解決方案類型set solution type1.選擇菜單中的HFSSsolution type2.解決方案類型窗口： 1選擇模式驅動driven modal 2點擊ok按鈕。1.10.2 建設三維模型一模型單位設置： 1選擇菜單項

37、:modelerunits 2選擇模型單位：mm 3點擊確定二選擇缺省材料即模型內填充物用三維模型材料工具欄，選擇下拉菜單，點擊select 找到copper，點擊確定健即在右上角的圖1.10.1 選擇缺省材料三創(chuàng)立內導體1.建設波導：1選擇菜單項：drawboxdraw 2選擇坐標系為cylindrical 起始位置軟件右下角輸入，絕對坐標：R:0 PHi:0 Z:0回車 3選擇相對坐標：dR:5 Dphi ：0 Dz：100 回車四創(chuàng)立外導體 用三維模型材料工具欄，選擇vacuum即真空，點擊確定健1選擇菜單項：drawboxdraw 2選擇坐標系為cylindrical 起始位置軟件右下

38、角輸入，絕對坐標：R:0 PHi:0 Z:0回車 3選擇相對坐標：dR:17.5 Dphi ：0 Dz：100 回車圖1.10.2同軸線三維模型2.重命名：從材料窗口選擇屬性平臺； 1名字的命名類型：ARM 2點擊確定3.適合觀看的調整： 3選擇菜單項：viewfir allactive viewview.或者ctrl+d鍵注：雖然將四個端口都設置為了鼓勵，但是系統(tǒng)默認的是第一個鼓勵端口有輸入功率，其他端口無鼓勵輸入，如果需要設置，可在HFSSfieldsedit sources中修改設置，如果不設置鼓勵的話，系統(tǒng)會默認端口為理想的電邊界；注意：兩個設置的wave port的電場方向可能不是一

39、致的，會導致錯誤的結果，所以在設置完鼓勵后需檢查一下他們的電場方向，如果不對或者不清楚就自己設定電場的積分線。具體步驟如下： 找到軟件左邊的project manager窗口，在樹狀構造中找到excitations，分別雙擊p1，p2，選擇modes，點擊integtation line下的項，選擇new line，這時將鼠標移動到設計窗口中的p1，p2面上自行設置積分線方向，注意兩個積分線應保持方向一致。五建設波導端口鼓勵1.選擇端口面： 1選擇菜單項：editselectfaces 2選擇頂部的面2.設計波端口鼓勵： 1選擇菜單項：HFSSEXCITATIONSASSIGNwave por

40、t 2波端口：general 名字：p1 點擊next鍵 3波端口：models 點擊next鍵，點擊完畢鍵依此類推，設置另外三個端口鼓勵p2；注：雖然將兩個端口都設置為了鼓勵，但是系統(tǒng)默認的是第一個鼓勵端口有輸入功率，其他端口無鼓勵輸入，如果需要設置，可在HFSSfieldsedit sources中修改設置，如果不設置鼓勵的話，系統(tǒng)會默認端口為理想的電邊界；1.10.3 分析設置一建設分析設置： 1.建設一個分析設置： 1選擇菜單項：HFSSANALYSIS SETUPADD SOLUTION SETUP 2.完成設置窗口：點擊綜合表 1設置頻率：10GHZ 2設置最多步數：5 3設置步長

41、為0.02 3.點擊確定鍵二選作項增加一個頻率掃描 1.選擇菜單項：HFSSanalysis setupadd freguency sweep 2.選擇設置：setup1； 3.點擊確定鍵三編輯掃頻窗口： 1.掃頻類型：fast 2.掃頻設置類型：linear count，起始頻率8.68ghz，完畢頻率11.3ghz，計數1001次，選上保存場。 3.點擊確定鍵1.10.4 保存工程一保存工程： 1.在HFSS軟件窗口選擇菜單項filesave as 2.從save as 窗口鍵入文件名：hfss_magic_t 3.點擊保存鍵1.10.5 分析一模型確認 1.選擇菜單項：HFSSValid

42、ation check2.點擊關閉鍵。注意有任何錯誤和警告信息，請使用信息管理器二分析 1.選項菜單項：HFSSanalysis三求解數據 觀看求解數據：選擇菜單項：HFSSresultssolution data觀看s矩陣值matix data:點擊圖1.10.3S矩陣點擊關閉1.10.6 生成報告一產生s參數圖，和適應性傳輸 1.注意報告在求解過程之前或者之中，一個實時的數據會呈現。 2.產生報告： 1注意報告在求解過程之前或者之中，一個實時的數據會呈現二產生報告：選擇菜單項：HFSSresultscreate model solution data reportrectangular p

43、lot；產生2維報告；產生報告窗口：報告類型：modal s parameters；顯示類型：rectangula； 點擊確定鍵三描述窗口：求解：如果只觀看10GHZ的s圖選擇setup1:lastadaptive，如果要觀看整個頻率就選擇setup1:sweep；點擊x項：freq；種類：all；點擊y項：種類：s parameter；量：sp1，p1，sp1，p2；單位：db:點擊增添極限點擊完成鍵圖1.10.4S參數圖注：sp1，p2與sp1，p3重合四產生s參數圖 1.產生一個報告： 1菜單項：HFSS:Resultscreate report 2產生報告窗口：報告類型：modal s

44、 parameters；顯示類型:rectangular；點擊確定鍵 3描述窗口：求解：setup1:sweep1；范圍：掃頻；選擇y項：類型s參數；量：sp1，p1，sp1，p2；單位：db；點擊add trace鍵 4點擊完成鍵五產生場覆蓋圖 1.選擇一個物體： 1選擇菜單項：editselectby name 2選擇菜單項：HFSSfieldsfieldsemag_e 3 產生場圖窗口：求解：setup1:lastadaptive；量：mag_e；體積：all； 點擊完成鍵 2.修正場圖的屬性： 1選擇菜單項：HFSSfieldsmodify plot attributes 2 選擇場文

45、件窗口； 選擇e field:點擊確定鍵。 3e-field窗口；點擊colormap項，推薦選擇spetrum中的rainbow項，然后雙擊樹狀欄中的box1，點擊transparent的值，1為透明，0為全覆蓋，自行設置；點擊plot項；isovaltype:isovalsurface；點擊apply鍵 4點擊close鍵圖1.10.5場覆蓋圖 3.場圖顯示：顯示一個全面的場圖 1選擇菜單項：viewanimate 2在掃頻變量項：選擇默認設置；掃頻變量：phase:開場：0deg；完畢：180deg；步數：93點擊確定鍵1.頂部和底部都為鼓勵即perfect E時矩形波導中可能用幅度場無

46、法更好的理解書中的 基本概念，也可以采用方向場的形式觀察場圖選擇菜單項hfssfieldsplot fieldsevector e圖1.10.6方向場圖2.頂部為鼓勵p1，底部為prefect H即電場與邊界相切時選擇菜單項：HFSSboundariesassignperfect H 1波端口：general 名字：p2 點擊next鍵 2波端口：models 點擊next鍵，點擊完畢鍵重做以上分析圖1.10.7S矩陣圖1.10.8S參數圖矩形波導中可能用幅度場無法更好的理解書中的 基本概念，也可以采用方向場的形式觀察場圖選擇菜單項hfssfieldsplot fieldsevector e圖

47、1.10.9方向場圖3.頂部為鼓勵p1。底部為輻射邊界時選擇菜單項：HFSSboundariesassignradiation 1波端口：general 名字：p2 點擊next鍵 2波端口：models 點擊next鍵，點擊完畢鍵重做以上分析圖1.10.10S矩陣簡單分析：由于p1是pe，電場方向與外表垂直，磁場與外表相切，而p2是ph，電場方向與外表相切，磁場與外表垂直，故p1輸入時，全反射圖1.10.11S參數圖圖1.10.12場覆蓋圖分析：輻射邊界可以吸收電磁波，本質上可以把輻射邊界看成是延伸到空間無限遠處矩形波導中可能用幅度場無法更好的理解書中的 基本概念，也可以采用方向場的形式觀察

48、場圖選擇菜單項hfssfieldsplot fieldsevector e圖1.10.13方向場圖1.11 HFSS設計實例8微帶線的設計本例以基片為百分之96的氧化鋁為例，基片厚度=0.635mm,width=22.860mm，6ghz進展仿真分析。1.11.1 初始設置一啟動Ansoft HFSS點擊微軟的開場按鈕，選擇程序，然后選擇Ansoft HFSS11程序組，點擊HFSS11,進入Ansoft HFSS.設置工具選項注意：為了按照本例中概述的步驟，應核實一下工具選項已設置；選擇菜單中的toolsoptionsHFSS Options二HFSS選項窗口：點擊常規(guī)General標簽建設

49、新邊界時，使用數據登記項的向導即在boundary options中的Use wizards for data entry when creating new boundaries：勾上用幾何形狀復制邊界duplicate boundaries with geometry：勾上點擊ok按鈕。選擇菜單中的工具toolsoptionsmodeler options3D modeler options：點擊operation標簽自動覆蓋閉合的多段線automatically cover closed polylines：勾上。點擊畫圖drawing標簽編輯新建原始構造的屬性edit propetry

50、 of new primitives：勾上。點擊ok按鈕三打工一個新工程1.在窗口，點擊標準工具欄中的新建圖標，或者選擇菜單中的filenew.2.或者從工程project菜單中選擇insert HFSS design.四設置解決方案類型set solution type1.選擇菜單中的HFSSsolution type2.解決方案類型窗口： 1選擇模式驅動driven modal 2 點擊ok按鈕。1.11.2 建設三維模型1.模型單位設置： 1選擇菜單項：modelerunits 2選擇模型單位：mm 3點擊確定二選擇缺省材料即模型內填充物用三維模型材料工具欄，選擇真空即在右上角的材料下拉

51、菜單中選擇select，找到alumina_96pct 三創(chuàng)立介質基片1.建設頂臂：1選擇菜單項：drawboxdraw 2選擇起始位置軟件右下角輸入，絕對坐標：X：0 Y：0 Z：0 回車 3選擇相對坐標：dX：20 Dy：100 Dz：0.635 回車2.重命名：從材料窗口選擇屬性平臺； 1名字的命名類型：ARM 2點擊確定3.適合觀看的調整： 3選擇菜單項：viewfir allactive viewview.或者ctrl+d鍵四創(chuàng)立導體帶：1選擇菜單項：drawrectangle 2選擇起始位置軟件右下角輸入，絕對坐標：X：5 Y：0 Z：0.635 回車 3選擇相對坐標：dX：10

52、Dy：100 Dz：0 回車圖1.11.1 創(chuàng)立導體帶五創(chuàng)立空氣盒在hfss中與背景相接觸的局部都默認為理想電邊界，所以為了模擬微帶線，需要創(chuàng)立一個很大的空氣盒注：空氣盒的面到微帶線相應面的距離應不小于四分之一的波長，將微帶線包含其中，邊界設為輻射邊界，模擬無限大的背景環(huán)境。1選擇菜單項：drawboxdraw 2選擇起始位置軟件右下角輸入，絕對坐標：X：-50 Y：-50 Z：-50 回車 3選擇相對坐標：dX：120 Dy：200 Dz：100 回車六選中空氣盒，命名，然后點擊軟件左邊的properies中的meterial，選擇air1.11.3 建設波導端口鼓勵1.選擇端口面： 1選擇

53、菜單項：editselectfaces 2選擇微帶線的左側面2.設計波端口鼓勵： 1選擇菜單項：HFSSEXCITATIONSASSIGNlumped port注：當端口處在導體模型的內部時或者傳輸波導的空間高度遠小于波長時不能選擇waved port而要選擇集總端口。 2波端口：general 名字：p1 點擊next鍵 3波端口：models 點擊next鍵；點擊完畢鍵 4以此類推，設置微帶右側的端口鼓勵p23.設置導體帶和接地板 1單擊右鍵，點擊select faces選擇微帶線上的導體帶，選擇菜單項的hfssboundriesassignperfect E 2同理選擇微帶線的地面，選擇

54、菜單項的hfssboundriesassignperfect E，并且在infinite ground plane選項勾上。4.設置空氣盒的邊界 1單擊右鍵，點擊select faces依次選擇空氣盒的外表，選擇菜單項的hfssboundriesassignrediation注：輻射邊界可以吸收電磁波，相當于無限遠處的背景。注：雖然將兩個端口都設置為了鼓勵，但是系統(tǒng)默認的是第一個鼓勵端口有輸入功率，其他端口無鼓勵輸入，如果需要設置，可在HFSSfieldsedit sources中修改設置，如果不設置鼓勵的話，系統(tǒng)會默認端口為理想的電邊界；注意：兩個設置的lumped port的電場方向要設置

55、成一致的，否那么會導致錯誤的結果，所以在設置完鼓勵后需檢查一下他們的電場方向，如果不對或者不清楚就自己設定電場的積分線。具體步驟如下： 找到軟件左邊的project manager窗口，在樹狀構造中找到excitations，分別雙擊p1,p2，選擇modes，點擊integtation line下的項，選擇new line,這時將鼠標移動到設計窗口中的p1,p2面上自行設置積分線方向，注意兩個積分線應保持方向一致。1.11.4 分析設置一建設分析設置： 1.建設一個分析設置： 1選擇菜單項：HFSSANALYSIS SETUPADD SOLUTION SETUP二完成設置窗口：點擊綜合表 1

56、設置頻率：6GHZ 2設置最多步數：5 3設置步長為0.02 3.點擊確定鍵1.11.5 保存工程一保存工程： 1.在HFSS軟件窗口選擇菜單項filesave as 2.從save as 窗口鍵入文件名：hfss_magic_t 3.點擊保存鍵1.11.6 分析一模型確認 1.選擇菜單項：HFSSValidation check 2.點擊關閉鍵。注意有任何錯誤和警告信息，請使用信息管理器二分析 1.選項菜單項：HFSSanalysis三求解數據 觀看求解數據：選擇菜單項：HFSSresultssolution data觀看s矩陣值matix：點擊圖1.11.2S矩陣點擊關閉鍵1.11.7 生

57、成報告 一產生s參數圖，和適應性傳輸 1.注意報告在求解過程之前或者之中，一個實時的數據會呈現。 2.產生報告：注意報告在求解過程之前或者之中，一個實時的數據會呈現產生報告：選擇菜單項：HFSSresultscreate model solution data report；產生報告窗口：報告類型：modal s parameters；顯示類型：rectangula； 點擊確定鍵描述窗口：求解：setup1：adaptive1點擊x項,freq；種類：all點擊y項：種類：s parameter；量：slumped port1,lumped port1,slumped port1,lumped

58、 port2；單位：db：點擊增添極限點擊完成鍵圖1.11.3S參數圖1.11.8 產生場覆蓋圖1.選擇一個物體： 1選擇菜單項：editselectby name,選擇微帶線 2選擇菜單項：HFSSfieldsfieldsevector_E 再選擇空氣盒，選擇菜單項：HFSSfieldsfieldsevector_E 3 產生場圖窗口：求解：setup1：lastadaptive；量：vector_E；體積：all；點擊完成鍵2.修正場圖的屬性： 1選擇菜單項：HFSSfieldsmodify plot attributes 2 選擇場文件窗口； 選擇e field：點擊確定鍵。 3使場圖清

59、晰化：e-field窗口；點擊colormap項,推薦選擇spetrum中的rainbow項，然后選擇plots項，在vector plot里勾上uniform,將spcing項拖至最左端，將min中的數值設置在02之間，具體數值視配置而定，數值越小越清晰，但是機器也會越卡。然后雙擊樹狀欄中的box1，點擊transparent的值，1為透明，0為全覆蓋，自行設置；點擊plot項；isovaltype：isovalsurface；點擊apply鍵 4點擊close鍵圖1.11.4方向場圖圖1.11.5方向場圖3.場圖顯示：顯示一個全面的場圖 1選擇菜單項：viewanimate 2 在掃頻變量

60、項：選擇默認設置；掃頻變量：phase：開場：0deg；完畢：180deg；步數：93點擊確定鍵 1.12 HFSS設計實例9單極子天線的設計1.12.1創(chuàng)立工程1運行HFSS后，自動創(chuàng)立一個新工程：Project1由主菜單項選擇FileSave as，保存并命名danjizi.2插入HFSS設計由主菜單項選擇ProjectInsert HFSS Design，那么一個新的工程自動參加到工程列表中，同時會出現3D畫圖窗口。3選擇求解類型從HFSS菜單項選擇擇解類型Solution Type為Driven Model4設置單位從3D Modeler菜單項選擇擇cm1.12.2創(chuàng)立模型1繪制貼片選