hfss9操作及腔体滤波器设计
HFSS3微带滤波器教程
HFSS3微带滤波器教程
HFSS是一种强大的电磁仿真软件，用于设计和分析微波和射频电路。
本文将介绍如何使用HFSS设计和优化微带滤波器。
微带滤波器是一种常
见的射频和微波电路，用于选择性地传输或阻塞特定频率的信号。
下面是
设计微带滤波器的详细步骤。
第一步是确定所需的滤波器规格。
这包括中心频率、带宽、滤波器类
型和阻带衰减等参数。
根据这些参数，我们可以选择适当的滤波器结构。
第二步是建立HFSS模型。
首先，我们需要绘制滤波器的布局，包括
微带线、电容器和电感器等元件。
然后，根据需要调整元件的物理尺寸和
位置。
在HFSS中，我们可以使用其建模工具来完成这些任务。
第三步是设置HFSS模拟器。
我们需要选择仿真的频率范围和分辨率，并设置适当的激励条件。
通常，我们会使用端口激励来激励滤波器的输入端，并设置合适的端口阻抗。
第四步是运行仿真。
一旦设置好模拟器，我们可以运行仿真以计算滤
波器的S参数和其他性能指标。
在HFSS中，我们可以使用不同的分析工
具和图表来查看结果，例如频率响应图和阻带衰减图。
第五步是优化滤波器性能。
如果滤波器的性能不满足需求，我们可以
尝试不同的设计参数或结构，然后重新运行仿真来评估其性能。
通过多次
迭代优化，我们可以得到满足要求的滤波器设计。
最后，我们还可以进行进一步的分析，例如模拟温度效应、探索器件
的灵敏度和稳定性等。
这些分析可以帮助我们更好地理解滤波器的性能和
行为。
HFSS微带低通滤波器的设计
微带低通滤波器的设计一、题目低通滤波器的设计技术参数：截止f = 2.2GHz；f=4GHz时，通过小于30db；特性阻抗Z0=50 Ohm。
波纹系数0.2db材料参数：相对介电常数9.0，厚度h=0.8，Zl=10 0hm，Zh=100 0hm。
仿真软件：HFSS二、设计过程1、参数确定：设计一个微带低通滤波器，其技术参数为f < 2.2GHz；通带插入损耗；特性阻抗Z0=50 Ohm 。
2、设计方法：用高、底阻抗线实现滤波器的设计，高阻抗线可以等效为串联电感，低阻抗线可以等效为并联电容，计算各阻抗线的宽度及长度。
3、设计过程：（1）确定原型滤波器：选择切比雪夫滤波器，Ώs = fs/fc = 1.82，Ώs -1 = 0.82及Lr = 0.2dB，Ls >= 30，查表得N=5，原型滤波器的归一化元件参数值如下：g1 = g5 = 1.3394，g2 = g4 = 1.3370，g3 = 2.1660，gL= 1.0000。
该滤波器的电路图如下图所示：（2）计算各元件的真实值(没用)：终端特性阻抗为Z0=50Ώ，则有C1 = C5 =g1/(2*pi*f0*Z0) = 1.3394/(2*3.1416*2.2*10^9*50) = 1.938 pF，C3 = g3/(2*pi*f0*Z0) = 2.1660/(2*3.1416*2.2*10^9*50) = 3.134 pF，L2 = L4 = Z0*g2/(2*pi*f0) =50*1.3370/(2*3.1416*2.2*10^9) = 4.836 nH。
（3）计算微带低通滤波器的实际物理尺寸：低阻抗（电容）为Zl = 10Ώ，高阻抗（电感）为Zh = 100Ώ。
电长度的计算Le：p357的8.86a和8.86b两个公式。
Le1=g1*Zl*57.3/R0=1.3394*10*57.3/50=15.35°Le2=g2*R0*57.3/Zh=1.337*50*57.3/100=38.3°Le3=24.8° L e4=38.3° Le5=15.35°然后利用小软件求得各部分的具体物理尺寸（长、宽）L1=2.0445mm L2=6.1358mm L3=3.3031mm L4=6.1358mm L5=2.0445mm L=5mm w=0.86mmWl=8.6mm Wh=0.126mm（4）参数修正经过反复优化与调试，最终确定的低通滤波器的各参数如下：L2=L4=5.5mm仿真调试与结果设计的模型。
同轴腔体滤波器设计入门
同轴腔体滤波器设计入门——无交叉耦合结构2009-05-14 21:44:47 阅读518 评论0 字号：大中小仿佛记得射频铁三角是功率、频率、和阻抗。
涉及射频电路设计，总是离不开这三个要素。
那么在滤波器的设计中最关键的因素是什么呢？答案是谐振和耦合。
无论什么样的滤波器，终归离不开谐振和耦合。
以通信系统中常见的同轴腔体带通滤波器为例，谐振就是单腔的谐振，对于对称结构而言，单腔的自耦合为零，换句话说，每一个腔体都谐振在该带通滤波器的中心频率上。
同轴腔体滤波器的单腔可以被看作是一个由同轴传输线和分布电容构成的并联谐振器。
那么很容易理解，在谐振频率的时候，并联谐振器的对地阻抗为无穷大，即满足Z0tan（Bd）=1/wC的条件。
此时，信号可以无衰减的从一个腔耦合到下一个腔。
什么又是耦合呢，耦合指的是谐振器之间电磁场的相互作用，耦合包括级间耦合和输入输出耦合。
对于无交叉耦合的结构来说，级间耦合仅仅包涵非相邻腔之间的耦合。
对于级间耦合，需要理解阻抗变换器的概念，我记得《现代微波滤波器的结构与设计》上有句话是这么描述的，一个理想的阻抗变换器，好像是工作在任意频率上的四分之一波长变换线一样。
换句话说，一个理想的级间耦合在任意频率上都是四分之一波长的。
并不依赖于频率而存在。
实际中的耦合当然不是这样，腔间主耦合常常是磁耦合，而交叉耦合滤波器有时会用到电耦合。
那么通过电路仿真会发现，电耦合和磁耦合对于带外抑制的影响是不同的。
腔间耦合为磁耦合时，阻带高端的抑制度会优于阻带低端。
而电耦合时，恰恰相反。
这是因为磁耦合和电耦合都是依赖于频率的，它们仅仅通带的在中心频率处可等效为四分之一波长线。
而带外则稍有差异。
造成了抑制度的差异。
那么腔间的耦合如何识别呢。
在HFSS中可以通过电磁场来判断腔间耦合。
磁耦合的情况下，在对称面上磁场是连续的，电耦合的情况下呢，对称面上电场是连续的。
这是一种很简单的方法适合初学者。
而对于一个有经验的设计者对于常用的耦合都非常熟悉，可以凭经验判断出耦合的方式。
宽带同轴腔体滤波器的设计
宽带同轴腔体滤波器的设计
宽带同轴腔体滤波器的设计：
宽带同轴腔体滤波器（wideband coaxial cavity filter）是一种用于过滤信号的电路，主要由多个同轴腔体组成。
它通常应用在射频（RF）和微波（microwave）系统之间，用于过滤掉某一特定频率以外的所有不需要的信号。
它能够有效地将某一特定范围内的信号通过，而抑制其他频率范围内的信号。
宽带同轴腔体滤波器的设计主要由以下几个步骤组成：
第一步：定义滤波器的频率范围。
根据不同的应用场景，需要选择恰当的频率范围。
第二步：选择合适的材料。
由于同轴腔体滤波器需要使用电磁相关的材料，因此需要根据应用场景选择合适的材料。
第三步：确定同轴腔体的尺寸。
根据滤波器的频率范围和材料性质，需要确定同轴腔体的尺寸和形状以满足该频率范围的电磁特性。
第四步：确定滤波器的工作电压和阻抗。
为了确保滤波器的正常工作，必须确定滤波器的工作电压和阻抗。
第五步：调整滤波器的特性。
调整滤波器的特性可以通过改变滤波器中的阻抗元件的参数来实现。
最后，宽带同轴腔体滤波器的设计需要充分考虑上述几个因素，以确保滤波器能够正常工作，并达到所需的性能要求。
HFSS滤波器仿真
2012年6月27日星期三
射频电路作业
7
仿真及结果分析
仿真结果对比
论文结果 实际仿真结果
2012年6月27日星期三
射频电路作业
8
仿真及结果分析
结果分析
通过对比可以知道仿真结果存在一定的问题，结果没有完 全吻合。出现的原因可能有以下几点：
论文没有给出激励的长度，仿真使用的是一个估计值 原理图中的切角设计存在误差
原理图
介质板 thickness=0.81mm ε=3.38 Choose Neltec NH9338 (tm)
2012年6月27日星期三
பைடு நூலகம்
射频电路作业
4
滤波器设计
实际设计图
2012年6月27日星期三
射频电路作业
5
滤波器设计（整体图）
2012年6月27日星期三
射频电路作业
6
仿真及结果分析
仿真参数设计
Information of publication:
DOI 10.1002/mop MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS / Vol. 54, No. 5, May 2012
2012年6月27日星期三
射频电路作业
3
设计参数
微带线
L1 =24.5 mm，L2 =16.1 mm L3 =4.95mm，L4 =10.3 mm L5 =9.7 mm，L6 =15.1 mm L7 =4.4 mm ，L8 =8.6 mm W1 =0.8 mm，W2 =1.75 mm W3 =0.8 mm，W4 =1.85 mm g1 =0.17 mm
2012年6月27日星期三
射频电路作业
腔体滤波器工艺流程
腔体滤波器工艺流程
腔体滤波器是一种用于滤除特定频率信号的设备，广泛应用于通信系统、雷达系统和无线网络等领域。
腔体滤波器的制造工艺流程是非常关键的，下面我们来介绍一下腔体滤波器的工艺流程。
1. 设计阶段，腔体滤波器的工艺流程首先从设计阶段开始。
工程师根据滤波器的需求和规格，设计出滤波器的结构、尺寸和材料等参数。
2. 材料准备，根据设计要求，准备好所需的材料，通常包括金属材料、陶瓷材料等。
这些材料需要经过严格的质量检验和筛选，确保滤波器的性能和稳定性。
3. 加工制造，在材料准备好之后，进行加工制造。
这个过程包括切割、焊接、打磨、精密加工等步骤，需要使用各种加工设备和工具，确保滤波器的结构和尺寸符合设计要求。
4. 装配调试，在加工制造完成后，进行装配和调试。
将各个部件组装在一起，进行电路连接和调试，确保滤波器的正常运行和性能稳定。
5. 测试验证，最后，对制造好的腔体滤波器进行严格的测试和验证。
包括频率响应测试、功率损耗测试、温度稳定性测试等，确保滤波器满足设计要求并具有良好的性能指标。
通过以上工艺流程，腔体滤波器可以被制造出来，从而满足各种通信系统和雷达系统对于信号滤波的需求。
这些工艺流程的严谨性和精密度对于腔体滤波器的性能和稳定性至关重要。
微波腔体滤波器设计PPT课件
Fn Un
En2
Pn2
2Fn2 2
Pn
N
1
n 1
1
n
取左半平面的根
-3
-2
-1
-20
-40
-60
1
2
3
注意到，General Chebyshev函数的特性： 带内为等波纹，带外特性和有限传输零点的个数和位置密切相关。
怎样由带外指标确定滤波器的阶数和有限传输零点的位置？ 什么样的General Chebyshev函数是最优的？
microwavecoupledcavityfiltersdesignmicrowavecoupledcavityfiltersdesign苏涛西安电子科技大学20070914电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义1微波滤波器简介2耦合谐振腔滤波器和耦合矩阵3generalchebyshev函数滤波器设计4交叉耦合滤波器实现电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义介质滤波器双工器电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义电感耦合谐振腔滤波器等效电路和其等效滤波网络电气照明是建筑电气技术的基本内容是保证建筑物发挥基本功能的必要条件合理的照明对提高工作效率保证安全生产和保护视力都具有重要的意义根据电压环路定理得到其中lij表示i
腔体滤波器结构
腔体滤波器结构
腔体滤波器是一种常见的微波滤波器，其结构通常由一路或多路独立的滤波器单元组成，主要包括腔体、盖板、连接器、传输主杆、电容耦合片、低通、谐振器、调谐螺杆（即调谐自锁螺钉）、电容耦合杆、介质、紧固螺钉等零部件。
其中，腔体是滤波器结构的主要部分，通常由金属整体切割而成，结构牢固。
这种滤波器通常具有良好的性能，如较高的Q值、优良的散热性等。
此外，由于其体积较小，这种滤波器也适用于小型化的应用，如Massive MIMO
有源天线。
以上内容仅供参考，建议查阅关于腔体滤波器的书籍或者咨询相关技术专家，获取更全面和准确的信息。
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各个几何体
按住ctrl选中代表 谐振杆和盘的两 个几何体,发现 几何体操作 图标 变亮按下合并盘 和谐振杆结合为 一体;同理可以 再减去代表内孔 的圆柱体,树形 栏又发生变化,
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此时的作图区域显示出的就是 一个单腔模型了.
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在树形栏里选择不同的项目点 击右键可以看到以下菜单.
画长方体结束,将跳 出以下属性窗口
起始点坐标
长方体的长宽高
注意:如果此时将他们定义为 变量,那么在驱动模求解 时有可能无法定义端口
在command窗口中可以修 改长方体的起始点坐 标及其长宽高,也可 以将他们定义为变量. 在attribute中窗口中修 改物体的颜色,和透 明度.
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滤波器单腔仿真
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一般来说一个单腔由矩形腔,谐振杆螺 杆组成.选择以坐标原点为起点在 x-y 平面内拖动鼠标既产生一个矩形,再沿 z轴正方向拖动即画出所需要的矩形腔.
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HFSS9.0与腔体滤波器设计
白云鹏 武汉凡谷电子技术有限公司
MSN:white_fish@
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CHale Waihona Puke nfidentialHFSS9.0介绍
HFSS9.0提供了更为简洁直观的用户设计界面,精确自适应的场求解器, 拥有空前电性能分析能力的功能强大后处理器,能计算任意形状三维无 源结构的s-参数和全波电磁场. 提高研发效率的最佳选择 强大的绘图功能 与AutoCAD完全兼容,完全集成ACIS固态建模器. 无限的undo/redo 多个物体组合,相减,相交布尔运算 动态几何旋转 点击物体选择/隐藏 二维物体沿第三维扫描得到三维物体 宏记录/宏文本 锥螺旋,圆柱和立方体的参数化宏 可选的"实表面"几何体 在线关联帮助以加快新功能的应用.
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强大的场计算器
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现有的场计算器具有复数算法,三角法功能,面积分和体积分,曲线的切线 计算和任意曲面的法线计算.功能强大的计算器使用户可直接操纵场来计算 功率耗散,存储能量和空腔Q值.与其他所有接口界面一样,后处理器中亦 具有宏记录/文本及在线帮助.
最优设计解决方案 ANSOFTHFSS支持强大的具有记录和重放功能的宏语言.这使得用户可将 其设计过程自动化和完成包括参数化分析,优化,设计研究等的先进仿真.
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强大的场后处理器
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产生生动逼真的场型动画图,包括矢量图,等高线图,阴影等高线图. 任意表面,包括物体表面,任意剖面,3D物体表面和3D相等面的静态和动 态图形. 动态矢量场,标量场或任何用场计算器推导出的量. 动态的表面动画可使图形能以旋转和移位的方式步进.新的图—3D云图上 有一薄薄的彩色像素层,使你能非常清晰地观察场型特性,用户旋转几何时 图形会实时更新.
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强大的宏
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用户可登录到非常易读完整的作图和仿真的宏文件中.利用置于宏语言中的 自动记录和重放功能,即可执行参数化仿真.在重放时宏即时提示几何尺 寸,使用户能基于名义结构创建几何库,随后对名义结构进行仿真得出设计 曲线,几何敏感性和最优化设计. 强大的天线设计功能 计算天线参量,如增益,方向性,远场方向图剖面,远场3D图和3dB带宽. 绘制极化特性,包括球形场分量,圆极化场分量,Ludwig第三定义场分量和 轴比. 二分之一,四分之一,八分之一对称模型并自动计算远场方向图. 频率扫描技术
让你可以将当前值设置为以后求解方 法的默认值 ,或者将当前值恢复到 HFSS的标准设置
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Confidential
各项设置好后,可以在list中看到你所设定的模型,边界,激励源, 网格设定,求解设定,并在其中对其进行编辑.可以点击 validate来验证设置的各项是否有误.
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Starting HFSS
项目窗口 三维作图区
项目管理
属性窗口
消息提示栏
运算任务栏
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作图:折线,曲线,圆弧,矩形, 圆,椭圆,多边形,长方体,圆柱 体,多边柱体,锥体,球体等
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快捷图标说明
增加参数分析,增加优化分析, 灵敏度分析,统计分析,调试 默认曲线,修改曲线,修改属性 制作动化,计算,删除曲线打,开 曲线,保存曲线,视图改变,隐藏 或显示 坐标变换,作图点捕捉方法选择 模型列表,检查,求解,备注,求 解设置,扫描设置,求解数据,, 图方法:联合,相减,交叉,裂开 ,移动,旋转,镜象,移动复制, 旋转复制,镜象复制
各个参数尺寸记录 求解条件,可以不是同的几种
可以观察到每次运算后的频率 求解过程介绍 收敛参数记录
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单腔激励源问题模型
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先画一个本征模问题的模型
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注意:画曲线或者其他几何 体时要注意选择合适的点捕 捉对象和合适的作图平面, 并结合修改坐标点来实现 (看作图区下方).
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最后我们对模型进行求解,可以得到谐振频率.如果前面做图的时候我 们已经把各个尺寸坐标设置为参数的话,那现在可以方便的在Design properties里面方便的修改参数,来达到产品所要求的频率
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运算结果可以在HFSS=>results=>solution Data打开又或者点击
求解
设置sweep
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运算结果
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Creat Report看S参数
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谐振频率和损耗一目了 然,双击坐标轴或曲 线,或者点右键可以看 到一系列编辑选项
选择要查看的 参数,点击 add trace, done.
例如选择S11,S12
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先进的材料库
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综合的材料数据库包括了常用物质的介电常数,渗透率,电磁损耗正切. 用户在仿真中可分析均匀材料,非均匀材料,各向异性材料,导电材料, 阻性材料和半导体材料.对不可逆设备,标配的 HFSS可直接分析具有均 匀静磁偏的铁氧体问题,用户还可选用ANSOFT 3DFS选件以完成铁氧体静 磁 FEM的解算仿真. 模型库 ANSOFT HFSS含有一宏大的库,用该库可参数化定义标准形状: 微带T行结 宽边耦合线 斜接弯和非斜接弯 半圆弯和非对称弯 圆螺旋和方螺旋 混合T接头 贴片天线 螺旋几何
画一个与内导体同半径 的圆,在需要的位置, 用折线画出抽头路径
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按住ctrl在树形栏里面 同时选定先前画的小 圆和轨迹线
Confidential
ok
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然后画腔体外部抽头部分,为 保证50ohm,首先用appcad算 出与内径匹配的外径.
Confidential
膨胀 塌陷 编辑 定义材料 边界条件 激励源 网格划分 场分布图 网格图
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在HFSS下拉菜单中选 择solution type
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分别表示驱动模,终端驱动,本征 模,此单腔模型没有端口,无激 励源,采用本征模求解
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只求解频率则将腔体设置为空气,边 界条件为pefect E 并将各部件设 置为良导体.树型项目栏变为:
设置激励源, 选择面选取
选取抽头环面
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设置wave port
Confidential
点击next,next, finish可以完成此端口 设置,按同样的方法 可以设置另一端口.
跳出Wave port:Generl窗口
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求解条件设置与 8.0类似
Confidential
在抽头初按照计算出的内外径 尺寸画出两个柱体,用画谐振 杆同样的方法,外园柱减去内 园柱,成为一个环柱.
按同样的方法在相对的面上画 出另外一个抽头,或者用其他 方法在下面将讲到.
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画另外一个抽头可以有几种方 式实现下面分别介绍. 一,用Mirror Duplicate,在树形 栏中选定抽头的两部分.
Confidential
在HFSS下拉菜单中选择Analysis Setup=>Add Solution Setup进行 求解条件设置
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在跳出的Solution Setup窗口 中进行设置
Confidential
输入最小频率(小于单腔谐振频率) 对每一种本征模求解设置, 定义求解结 果的本征模树目如果你输入5, 那么 将计算出最小频率以上的五个本征 模数.本征模求解可以获得达20个本 征解.
在本征模求解的 问题中,我们可 以把各个坐标位 置,尺寸定义为 变量,这样可以 方便修改,调试. 参数可以 HFSS=>design properties里面 修改
Confidential
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Confidential
画谐振杆,选择画圆柱图标,选择捕捉面 的中心,移动鼠标捕捉长方体底面中 心,在平面内拖动鼠标成一圆,在 z方 向拖动鼠标,即可画出圆柱
Confidential
先用鼠标点选镜象 中心,这里镜象中 心是腔体的地面中 心;然后选取另一 点,可以拉动鼠标 体会一下当另一点 在当前抽头方向时 另一抽头正好到位