HFSS13微带滤波器教程.docx

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1、HFSS13微带滤波器教程本例设计一个带通滤波器，通过微带线构造实现，工作频率覆盖5.4GHz62GHz。选用基板材料为Rogers4350,其相对介电常数为3.66,厚度为h=0.508mm,金属覆铜厚度h1=0.018mm,表1模型初始尺寸W1=O.8mm11=7.2mmh=0.508mmh1=0.018mmS1=0.14mmS2=0.6mm12=7.1mmW2=1.1mmWO=11mm10=5mma=6mmb=17mm设计步骤（以HFSSI3.0为例）一开场（一）建设工程1 .在HFSS窗口中，选择菜单Fi1e-New2 .从Project菜单中，选择InsertHFSSDesign（二

2、）设计求解模式1选择菜单HFSS-So1utionType3 .在So1utionType窗口，选择DrivenModaI,点击OK二建设3D模型（一）定义单位并输入参数表1 .选择菜单Mode1er-Units2 .设置模型单位：mm,点击OK3 .选择菜单栏HFSS-DesignProperties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，如以以以下图：（二）创立金属板R11在菜单栏中点击DraW-Box,创立Box14 .双击模型窗口左侧的Box1,改名为R1,再点击Materia1后面按钮，选择Edit,选择COPPer,点击确定。5 .双击左侧R1的子

3、目录Createbox,修改金属板大小及厚度。Position输入坐标（0mm,0mm,Omm）,金属板长11=7.2mm,宽W1=O.8mm,厚h1=0.018mm。点击确定。（三）创立金属板R11在菜单栏中点击DraW-Box,创立Box26 .双击模型窗口左侧的Box2,改名为R1，再点击Materia1后面按钮，选择Edit,选择COPPer,点击确定。7 .双击左侧R1_1的子目录Createbox,修改金属板大小及厚度。Position输入坐标（W1+S1,0mm,Omm）,S1=0.14mm,金属板长11=7.2mm,宽W1=O.8mm,厚h1=0.018mm。点击确定。（四）创

4、立金属板R21在菜单栏中点击DraW-Box,创立Box32 .双击模型窗口左侧的Box3,改名为R2,再点击Materia1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fW1+S1,119Omm）,金属板长12=7.1mm,宽W2=11mm,厚h1=0.018mm点击确定。（五）创立金属板R31在菜单栏中点击DraW-Box,创立Box43 .双击模型窗口左侧的Box4,改名为R3,再点击Materia1后面按钮，选择Edit,选择COPPer,点击确定。4 .双击左侧R3的子目录Createb

5、ox,修改金属板大小及厚度。PoSitiOn输入坐标W1+W2+S1+S2,11,0mm）,S2=0.6mm,金属板长2*12=14.2mm,宽W2=1.1mm,厚h1=0.018mmo点击确定。（六）创立金属板R41在菜单栏中点击DraW-Box,创立Box55 .双击模型窗口左侧的Box5,改名为R4,再点击Materia1后面按钮，选择Edit,选择COPPer,点击确定。6 .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*S2,11+12,0mm）,金属板长12=7.1mm,宽W2=1.1mm,厚h1=0.018mm0点

6、击确定。（七）创立金属板R51在菜单栏中点击DraW-Box,创立Box62.双击模型窗口左侧的Box6,改名为R5,再点击Materia1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*S2,11+2*12,0mm）,金属板长11=7.2mm,宽W1=0.8mm,厚h1=0.018mm。点击确定。（八）创立金属板R5_21在菜单栏中点击DraW-Box,仓IJ立Box72.双击模型窗口左侧的Box7,改名为R5_2,再点击Materia1后面按钮，选择Edit,选择COPP

7、er,点击确定。3,双击左侧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*S2,11+2*12,0mm）,金属板长11=7.2mm,宽WI=O.8mm,厚h1=0.018mm0点击确定。（九）创立微带馈线FeedI1在菜单栏中点击DraW-Box,创立Box82.双击模型窗口左侧的Box8,改名为Feed1,再点击Materia1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,Omm）,微带馈线长1o=5.0m

8、m,宽WO=1Imm,厚h1=0.018mm。点击确定。（十）创立微带馈线Feed21在菜单栏中点击DraW-Box,创立Box92 .双击模型窗口左侧的Box9,改名为Feed2,再点击Materia1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*11+2*12,0mm）,微带馈线长1o=5.0mm,宽Wo二1Imm,厚h1=0.018mm0点击确定。（HJ创立介质板SUb1在菜单栏中点击DraW-Box,创立Box1O4 .双击模型窗口左侧的BOX10

9、,改名为Sub,再点击Materia1后面按钮，选择Edit,选择RogerS4350,点击确定。5 .双击左侧Sub的子目录Createbox,修改基板大小。Position输入坐标-a,-1O,-h）,a=6mm,基板厚度h=0508mm,基板长为2*11+2*12+2*1O,宽为b=17mm。点击确定。（十二）设置金属地面1 .选中介质板SUb,在菜单栏中点击Edit-Se1ect-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-PerfectE,点击OK。（十三）创立空气盒Air1.在菜单栏中点击Draw-Box,在模型窗口任意

10、创立Box11o2.双击模型窗口左侧的BOXII,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，如以以以下图所示：Position输入坐标(-a-IOmm,-1O-IOmm,-h-3mmm),空气盒长为2*11+2*12+2*10+10mm*2,宽为b+10mm*2,高为h3mm+15mmo4.选中Air空气盒，设置为辐射边界

11、条件。(十四)设置鼓励端口Port11在菜单栏中点击ModeIer-GridP1ane-XZ,再点击菜单栏中DraW-Rectang1e,在模型窗口任意创立Rectang1e1。2 .双击模型窗口左侧的ReCtang1e1改名为Port1,点击确定。3 .双击模型窗口左侧Port1的子目录Createrectang1e,修改馈电口大小。PoSition输入坐标(W1-Wo,-1O,-h),馈电口高为h=0.508mm,宽为WO=11mm。点击确定。4 .选中Port1,在菜单栏点击HFSS-Excitation-Assign-1umpedPort,点击下一步，画积分线，积分线由地面金属层直线微

12、带线中心，垂直于金属层,再点击下一步，选择Renorma1iZe选项，完成。(十五)设置鼓励端口Port21在菜单栏中点击Moder1er-GridP1ane-XZ,再点击菜单栏中Draw-Rectang1e,在模型窗口任意创立Rectang1e2o2 .双击模型窗口左侧的ReCtang1e2,改名为Port2,点击确定。3 .双击模型窗口左侧Port2的子目录Createrectang1e,修改馈电口大小。Position输入坐标（W1+3*W2+2*S1+2*S2,2*11+2*12+1O,-h）,馈电口高为h,宽为W0。点击确定。4 .选中Port2,在菜单栏点击HFSS-Excitat

13、ion-Assign-1umpedPort,和POrt1的设置一样，点击下一步，画积分线，再点击下一步，选择Renorma1ize选项，完成（十七）保存最终的模型如以以以下图：三求解，仿真（一）设置求解频率点击菜单中HFSS-Ana1ysissetup-Addso1utionsetup,求解频率设为5.5GHz,点击确定。（二）设置扫频点击菜单HFSS-Ana1ysissetup-Addfrequencysweep,选择SWeePtyPe为fast,扫频从2GHz至IJ1OGHz,点击OK。（三）检验参数菜单HFSS-va1idationcheck（四）求解1、HFSS-Ana1yzeA112

14、、观察仿真是否收敛：HFSS-Resu1ts-So1utionData,当曲线下降到水平暗红色线以下，表示结果已经收敛，仿真结果到达业界公认的一个准确度。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（比方空气盒的尺寸），以减小问题求解规模2）减少HFSS网格划分迭代的次数。双击点击SetUP1,将maximumnumberof设置为10,或者更小值6,以牺牲准确度的方法来进展仿真，适用于前期对仿真结果准确度要求不高的情况下。（五）看结果1 .选择HFSS-Resu1ts-CreateModa1So1ution-Rectangu1arp1o

15、to2 .选择Category目录下的SParameter,按下Ctr1键同时选择Quantity目录下的S（IJ）和S（2,1）,再点击NewRepot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-OptimetricsAna1ysis-Addparametric,点击Add,选择变量S2,从0.5mm扫参到0.7mm,步进为01mm,点击Add,OK,确定。2 .HFSS-Ana1yzea113 .HFSS-Resu1ts-CreateModa1So1ution-Rectangu1arp1ot,选择S(11)和S(2,1)45 .不断的反复的进展扫参SI、S2、1O、1K12等参数，找出最优的结果。以以以下图是一个比照好的结果【本例仅为例如，不再进一步优化】。优化后的最终定型尺寸如以以以下图所示:说明：本例仅做例如，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Mode1erExport,保存为dxf文件，注意导出路径不能有中文。(b)用AutoCAD翻开dxf文件，完成制图。(HFSS导出时，只能导出X