基于HFSS的濾波器設(shè)計流程樣本

濾波器設(shè)計流程：1.擬定設(shè)計指標規(guī)定2.查閱資料，擬定形狀3.建模，仿真4.優(yōu)化成果5.版圖，加工，測試本例設(shè)計一種帶通濾波器，通過微帶線構(gòu)造實現(xiàn)，工作頻率覆蓋5.4GHz-6.2GHz。選用基板材料為Rogers4350,其相對介電常數(shù)為3.66，厚度為h=0.表1模型初始尺寸W1=0.8mmL1=7.2mmh=0.508mmh1=0.018mmS1=0.14mmS2=0.6mmL2=7.1mmW2=1.1mmW0=1.1mmL0=5mma=6mmb=17mm設(shè)計環(huán)節(jié)（以HFSS13.0為例）一開始（一）建立工程1.在HFSS窗口中，選取菜單File->New2.從Project菜單中，選取InsertHFSSDesign（二）設(shè)計求解模式1.選取菜單HFSS->SolutionType2.在SolutionType窗口，選取DrivenModal,點擊OK二建立3D模型（一）定義單位并輸入?yún)?shù)表1.選取菜單Modeler->Units2.設(shè)立模型單位：mm，點擊OK3.選取菜單欄HFSS->DesignProperties再彈出窗口中，點ADD添加參量，將上面模型參數(shù)表中變量所有添加進去，如下圖：（二）創(chuàng)立金屬板R11.在菜單欄中點擊Draw->Box,創(chuàng)立Box12.雙擊模型窗口左側(cè)Box1，改名為R1，再點擊Material背面按鈕，選取Edit，選取Copper，點擊擬定。3.雙擊左側(cè)R1子目錄Createbox，修改金屬板大小及厚度。Position輸入坐標（0mm,0mm,0mm），金屬板長L1=7.2mm，寬W1=0.8mm，厚h1=0.018mm（三）創(chuàng)立金屬板R1_11.在菜單欄中點擊Draw->Box,創(chuàng)立Box22.雙擊模型窗口左側(cè)Box2，改名為R1_1，再點擊Material背面按鈕，選取Edit，選取Copper，點擊擬定。3.雙擊左側(cè)R1_1子目錄Createbox，修改金屬板大小及厚度。Position輸入坐標（W1+S1,0mm,0mm），S1=0.14mm，金屬板長L1=7.2mm，寬W1=0.8mm，厚h1=0.018mm。點擊擬定。（四）創(chuàng)立金屬板R21.在菜單欄中點擊Draw->Box,創(chuàng)立Box32.雙擊模型窗口左側(cè)Box3，改名為R2，再點擊Material背面按鈕，選取Edit，選取Copper，點擊擬定。3.雙擊左側(cè)R2子目錄Createbox，修改金屬板大小及厚度。Position輸入坐標（W1+S1,L1,0mm），金屬板長L2=7.1mm，寬W2=1.1mm，厚h1=0.018mm。點擊擬定。（五）創(chuàng)立金屬板R31.在菜單欄中點擊Draw->Box,創(chuàng)立Box42.雙擊模型窗口左側(cè)Box4，改名為R3，再點擊Material背面按鈕，選取Edit，選取Copper，點擊擬定。3.雙擊左側(cè)R3子目錄Createbox，修改金屬板大小及厚度。Position輸入坐標（W1+W2+S1+S2,L1,0mm），S2=0.6mm，金屬板長2*L2=14.2mm，寬W2=1.1mm，厚h1=0.018mm。點擊擬定。（六）創(chuàng)立金屬板R41.在菜單欄中點擊Draw->Box,創(chuàng)立Box52.雙擊模型窗口左側(cè)Box5，改名為R4，再點擊Material背面按鈕，選取Edit，選取Copper，點擊擬定。3.雙擊左側(cè)R4子目錄Createbox，修改金屬板大小及厚度。Position輸入坐標（W1+2*W2+S1+2*S2,L1+L2,0mm），金屬板長L2=7.1mm，寬W2=1.1mm，厚h1=0.018mm。點擊擬定。（七）創(chuàng)立金屬板R51.在菜單欄中點擊Draw->Box,創(chuàng)立Box62.雙擊模型窗口左側(cè)Box6，改名為R5，再點擊Material背面按鈕，選取Edit，選取Copper，點擊擬定。3.雙擊左側(cè)R5子目錄Createbox，修改金屬板大小及厚度。Position輸入坐標（W1+3*W2+S1+2*S2,L1+2*L2,0mm），金屬板長L1=7.2mm，寬W1=0.8mm，厚h1=0.018mm。點擊擬定。（八）創(chuàng)立金屬板R5_21.在菜單欄中點擊Draw->Box,創(chuàng)立Box72.雙擊模型窗口左側(cè)Box7，改名為R5_2，再點擊Material背面按鈕，選取Edit，選取Copper，點擊擬定。3.雙擊左側(cè)R5_2子目錄Createbox，修改金屬板大小及厚度。Position輸入坐標（W1+3*W2+2*S1+2*S2，L1+2*L2，0mm），金屬板長L1=7.2mm，寬W1=0.8mm，厚h1=0.018mm。點擊擬定。（九）創(chuàng)立微帶饋線Feed11.在菜單欄中點擊Draw->Box,創(chuàng)立Box82.雙擊模型窗口左側(cè)Box8，改名為Feed1，再點擊Material背面按鈕，選取Edit，選取Copper，點擊擬定。3.雙擊左側(cè)Feed1子目錄Createbox，修改微帶饋線大小及厚度。Position輸入坐標（W1,0mm,0mm），微帶饋線長L0=5.0mm，寬W0=1.1mm，厚h1=0.018mm。點擊擬定。（十）創(chuàng)立微帶饋線Feed21.在菜單欄中點擊Draw->Box,創(chuàng)立Box92.雙擊模型窗口左側(cè)Box9，改名為Feed2，再點擊Material背面按鈕，選取Edit，選取Copper，點擊擬定。3.雙擊左側(cè)Feed2子目錄Createbox，修改微帶饋線大小。Position輸入坐標（W1+3*W2+2*S1+2*S2,2*L1+2*L2,0mm），微帶饋線長L0=5.0mm，寬W0=1.1mm，厚h1=0.018mm。點擊擬定。（十一）創(chuàng)立介質(zhì)板Sub1.在菜單欄中點擊Draw->Box,創(chuàng)立Box102.雙擊模型窗口左側(cè)Box10，改名為Sub，再點擊Material背面按鈕，選取Edit，選取Rogers4350，點擊擬定。3.雙擊左側(cè)Sub子目錄Createbox，修改基板大小。Position輸入坐標（-a,-L0,-h），a=6mm，基板厚度h=0.508mm,基板長為2*L1+2*L2+2*L0，寬為b=17mm。點擊擬定。（十二）設(shè)立金屬地面1.選中介質(zhì)板Sub，在菜單欄中點擊Edit->Select->Faces，然后點擊選中介質(zhì)板下底面。2.在菜單欄中點擊HFSS->Boundaries->Assign->PerfectE,點擊OK。（十三）創(chuàng)立空氣盒Air1.在菜單欄中點擊Draw->Box，在模型窗口任意創(chuàng)立Box11。2.雙擊模型窗口左側(cè)Box11,改名為Air,點擊擬定。3.雙擊模型窗口左側(cè)Air子目錄Createbox,修改空氣盒大小。空氣盒邊界距離濾波器應(yīng)當有四分之一波長，在此咱們以頻率5GHz計算，5GHz空氣中波長為60mm，則空氣盒邊界距離濾波器距離為15mm，由于濾波器下面輻射較少，下面距離空氣盒邊界距離可以小某些。設(shè)立空氣盒位置及大小參數(shù)，如下圖所示：Position輸入坐標（-a-10mm,-L0-10mm,-h-3mmm），空氣盒長為2*L1+2*L2+2*L0+10mm*2，寬為b+10mm*2，高為h+3mm+15mm。4.選中Air空氣盒，設(shè)立為輻射邊界條件。（十四）設(shè)立勉勵端口Port11.在菜單欄中點擊Modeler->GridPlane->XZ，再點擊菜單欄中Draw->Rectangle，在模型窗口任意創(chuàng)立Rectangle1。2.雙擊模型窗口左側(cè)Rectangle1,改名為Port1，點擊擬定。3.雙擊模型窗口左側(cè)Port1子目錄Createrectangle，修改饋電口大小。Position輸入坐標（W1-W0,-L0,-h），饋電口高為h=0.508mm，寬為W0=1.1mm。點擊擬定。4.選中Port1,在菜單欄點擊HFSS->Excitation->Assign->LumpedPort，點擊下一步，畫積分線，積分線由地面金屬層直線微帶線中心，垂直于金屬層，再點擊下一步，選取Renormalize選項，完畢。 （十五）設(shè)立勉勵端口Port21.在菜單欄中點擊Moderler->GridPlane->XZ，再點擊菜單欄中Draw->Rectangle，在模型窗口任意創(chuàng)立Rectangle2。2.雙擊模型窗口左側(cè)Rectangle2,改名為Port2，點擊擬定。3.雙擊模型窗口左側(cè)Port2子目錄Createrectangle，修改饋電口大小。Position輸入坐標（W1+3*W2+2*S1+2*S2,2*L1+2*L2+L0,-h），饋電口高為h，寬為W0。點擊擬定。4.選中Port2,在菜單欄點擊HFSS->Excitation->Assign->LumpedPort，和port1設(shè)立相似，點擊下一步，畫積分線，再點擊下一步，選取Renormalize選項，完畢（十七）保存最后模型如下圖：三求解，仿真（一）設(shè)立求解頻率點擊菜單中HFSS->Analysissetup->Addsolutionsetup，求解頻率設(shè)為5.5GHz，點擊擬定。（二）設(shè)立掃頻點擊菜單HFSS->Analysissetup->Addfrequencysweep，選取sweeptype為fast，掃頻從2GHz到10GHz，點擊OK。(三)檢查參數(shù)菜單HFSS->validationcheck(四)求解1、HFSS->AnalyzeAll2、觀測仿真與否收斂：HFSS->Results->SolutionData，當曲線下降到水平暗紅色線如下，表達到果已經(jīng)收斂，仿真成果達到業(yè)界公認一種精準度。3、由于HFSS對內(nèi)存規(guī)定很高，對于內(nèi)存不大于8G電腦很容易浮現(xiàn)如下問題。此時可以（1）減小模型尺寸（例如空氣盒尺寸），以減小問題求解規(guī)模（2）減少HFSS網(wǎng)格劃分迭代次數(shù)。雙擊點擊setup1，將maximumnumberof設(shè)立為10，或者更小值6，以犧牲精準度辦法來進行仿真，合用于前期對仿真成果精準度規(guī)定不高狀況下。(五)當作果1.選取HFSS->Results->CreateModalSolution->Rectangularplot。2.選取Category目錄下SParameter，按下Ctrl鍵同步選取Quantity目錄下S(1,1)和S(2,1)，再點擊NewRepot按鈕。仿真成果S參數(shù)中懂得，當前濾波器帶寬不夠?qū)?，且頻率偏高。(五)掃參優(yōu)化1.在菜單欄中點擊HFSS->OptimetricsAnalysis->Addparametric，點擊Add，選取變量S2，從0.5mm掃參到0.7mm，步進為0.1mm，點擊Add，OK，擬定。2.HFSS->Analyzeall3.HFSS->Results->CreateModalSolution->Rectangularplot，選取S(1,1)和S(2,1)