HFSS中功分器的仿真与版图
HFSS建模时斜切角实现技巧总结及功分器设计
HFSS建模时斜切角实现技巧总结及功分器设计
刘洋
（微波通信安徽省合肥市高新区230088）HFSS13建模时斜切角实现方法经验总结：主要包括二维图形和三维图形的建模斜切角实现方法。
前两种方法适合二维图形，第三种方法适合三维图形。
附功分器设计实例。
方法1：使用SPLITEDIT，布尔运算的方式
1）首先把要旋转的图形沿着Z轴旋转至如图中位置，然后在沿YZ面切割
2）选中要切割的图形，按下图选项设置
下一步：
下一步：OK
再把图形沿Z轴旋转45°：
功分器一个斜切角就可以形成了：
方法2：画三角形闭合曲线法
DRAW/LINE
1）斜切角未完成的图形如下：
2）通过菜单DRAW/LINE画闭合三角形：
回到起点后双击鼠标左键：
方法3：适用于有一定厚度的：“体”图形，使用三维图形：
倒圆角：选中物体的一个棱边，Modeler/Fillet
切成斜面的方法：
功分器实例三维图形：
设置：
初步仿真结果如下：
微波器件2015-02-09 为了获得更好的指标，可以设置变量进行优化，略。
End。
作者简介：刘洋，男，电子信息工程专业，工学学士学位，射频工程师，主要从
事射频电路与系统的设计开发，E-mail: liu3529353@ ；。
HFSS微波仿真实验,实验报告六合一
肇庆学院 12通信2班杨桐烁 4202 实验一 T形波导的内场分析和优化设计实验目的1、熟悉并掌握HFSS的工作界面、操作步骤及工作流程。
2、掌握T型波导功分器的设计方法、优化设计方法和工作原理。
实验仪器1、装有windows 系统的PC 一台2、或更高版本软件3、截图软件T形波导的内场分析实验原理本实验所要分析的器件是下图所示的一个带有隔片的T形波导。
其中，波导的端口1是信号输入端口，端口2和端口3是信号输出端口。
正对着端口1一侧的波导壁凹进去一块，相当于在此处放置一个金属隔片。
通过调节隔片的位置可以调节在端口1传输到端口2，从端口1传输到端口3的信号能量大小，以及反射回端口1的信号能量大小。
实验步骤1、新建工程设置：运行HFSS并新建工程、选择求解类型、设置长度单位2、创建T形波导模型：创建长方形模型、设置波端口源励、复制长方体、合并长方体、创建隔片3、分析求解设置：添加求解设置、添加扫频设置、设计检查4、运行仿真分析5、查看仿真分析计算结果内场分析结果1、图形化显示S参数计算结果8.008.258.508.759.009.259.509.7510.00Freq [GHz]0.130.250.380.500.630.75Y1TeeModalXY Plot 1ANSOFTCurve Infomag(S(P ort1,P ort1))Setup1 : Sw eep1mag(S(P ort1,P ort2))Setup1 : Sw eep1mag(S(P ort1,P ort3))Setup1 : Sw eep1图形化显示S参数幅度随频率变化的曲线2、查看表面电场分布表面场分布图3、动态演示场分布图T 形波导的优化设计实验原理利用参数扫描分析功能。
分析在工作频率为10GHz 时，T 形波导3个端口的信号能量大小随着隔片位置变量Offset 的变化关系。
利用HFSS 的优化设计功能，找出隔片的准确位置，使得在10GHz 工作频点，T 形波导商品3的输出功率是端口2输出功率的两倍。
功分器的设计与仿真
功分器的设计与仿真功分器（power divider）是一种将输入功率均匀分配到多个输出端口上的无源微波器件，广泛应用于无线通信系统和射频设备中。
功分器的设计与仿真是功分器研发过程中非常重要的一步，本文将详细介绍功分器的设计与仿真方法。
首先，功分器的设计需要满足一定的性能指标，如插入损耗、驻波比、功率均衡性等。
根据设计需求选择适当的功分器结构，常见的功分器结构有平面波导功分器和微带功分器。
下面以微带功分器为例，介绍功分器的设计与仿真过程。
Microstrip功分器是一种非常常见的功分器结构，它由一个输入端口和多个输出端口组成，通过微带线和分支线来实现功率的分配。
设计过程分为以下几个步骤：1.确定设计频率和阻抗：根据设计要求选择合适的工作频率和阻抗。
常见的阻抗有50Ω和75Ω，具体选择根据实际需求决定。
2.计算微带线参数：根据设计频率和阻抗，计算微带线的宽度和介质常数。
可以使用常见的微带线宽度计算公式或者专业的仿真工具进行计算。
3.确定功分比：根据需要将输入功率按照一定比例分到输出端口上，可根据功分比公式计算各个输出端口的阻抗和长度。
4.布局设计：根据计算得到的微带线参数和分支线长度，将功分器的布局设计在PCB板上。
5. 仿真验证：使用仿真软件（如ADS、Sonnet、HFSS等）对功分器进行仿真验证。
在仿真过程中，需要注意保持各个端口的阻抗匹配、避免驻波比过大等问题。
6.优化调整：根据仿真结果对功分器进行优化调整，如调整微带线的长度、宽度等。
7.PCB制作和测试：完成优化后的功分器设计后，进行PCB制作，并通过测试验证其性能指标是否符合设计要求。
以上就是功分器的设计与仿真过程。
在实际的设计过程中，需要结合具体的设计要求和目标来进行设计。
同时，合理选择仿真软件和工具也是非常重要的，能够帮助设计人员更准确地分析和优化功分器的性能。
总结起来，功分器的设计与仿真是功分器研发过程中的关键一环。
准确的设计和合理的仿真能够帮助设计人员更好地理解和优化功分器的性能，最终得到满足需求的功分器产品。
HFSS仿真教程-专业低通的仿真
在第一节的单腔仿真学习中我们得到了一个单腔的 两个谐振频率。 其中 f1=0.90344GHz， f2=4.6452GHz 计算值f2为仿真的高次模。
实际测试时发现在仿真的高次模f2=4.64GHz之前约200-300MHz处出现谐 波，即在4.3GHz处出现谐波。
我们来结合客户的规格书中的要求：
（14-2）设置优化
右击工程窗口的“Optimetrics”选项，选择“Add”-“Optimizaion…”。 在弹出的对话框中点击“Add”按钮，再点击“Calculation”按钮。
第一步：电路仿真
（14-3）设置优化
在弹出的对话框中选择 “S11”和“dB”，点 击“Insert Quantity Into Expression”按 钮，再在“name”栏输 入变量名字“mm1”。 同样的方法输入变量 “mm2”为“dB(S21).
第二步：电磁仿真
（2）在HFSS中建立低通模型，按照下表的参数设置建立圆柱体1-7，再将 七个圆柱体联合成一个模型“Cylinder1”。设置其材料为“PEC”
Axis Cylinder1 0，0，0
Radius R0
Height 7mm
说明 低通两端50欧姆传输线
Cylinder2
Cylinder3 Cylinder4 Cylinder5 Cylinder6 Cylinder7
为了更清晰的说明低通的仿真过程，我用一个五级的低通来 进行演示。
第一步：电路仿真
（1）运行Ansoft Designer软件 （2）点击插入电路设计“Insert Circuit Design”图标，见右图 （3）在出现的Layout对话框中点 击“None”，出现一个新的电路模 型图标。
功分器的设计与仿真
U D C：D10621-408-（2015）0544-0 编 号：2011022006
成 都 信 息 工 程 大 学 学 位 论 文
宽带 Wilkinson 功分器的设计
论文作者姓名： 申请学位专业： 申请学位类别： 指导教师姓名 （职称） ： 论文提交日期：
叶建梅 电子信息科学与技术 工学学士 夏运强 2015 年 5 月 22 日
关键词：宽带, Wilkinson 功分器, 奇偶模，仿真
I
The Design of the Broadband Wilkinson Power Dividers
ABSTRACT
Power divider divide one power into two or multiple branches .Traditional Wilkinson power divider bandwidth is very narrow,and often can not meet the application broadband systems.In order to improve the above problems, the article describe wideband power divider’s design. This article aims to research and analysis related components and working principle of power dividers. It describes the use of odd-mode analysis method of a Wilkinson N-way power divider .This Wilkinson power divider’s design have a wideband of 0.8 ~ 2.5GHz.The power divider requires its insertion loss less than 1dB, isolation greater than 20dB and the voltage standing wave ratio (VSWR) less than 1.5.It focuses on the power divider’s design parameters calculation and optimization process.Then using ADS software principle and HFSS simulation of electromagnetic obtained debugging parameters , finally made the PCB in CAD and processed into a kind. In terms of software simulation results under ideal conditions on the test results or physical design diagram show the power divider met the target requirements.Since the required operating frequency is within ISM band, it can be used for wireless LAN, Bluetooth, ZigBee and other wireless networks.
功分器的设计与仿真
功分器的设计与仿真功分器是一种被广泛应用于射频和微波通信系统中的无源分配器件。
它能够将输入功率平均分配到多个输出端口上，同时保持较高的功率分配均匀度和良好的阻抗匹配特性。
功分器的设计与仿真是确保其性能和可靠性的关键步骤。
下面将介绍功分器的设计过程以及在仿真中所需要考虑的内容。
1.功分器设计的基本原理功分器的基本原理是将输入功率平均分配到多个输出端口上。
常见的功分器结构包括两分、三分和四分结构。
其中，两分结构包含一个输入端口和两个输出端口；三分结构包含一个输入端口和三个输出端口；四分结构包含一个输入端口和四个输出端口。
功分器的设计要满足以下几个基本要求：-分配均匀度：要求各输出端口上的功率分配尽可能均衡。
-阻抗匹配：要求输入端口和各输出端口的阻抗匹配，以减小功分器对系统整体的影响。
-衰减损耗：要求功分器的损耗尽可能小，以确保输入功率能够尽量传递给输出端口。
2.功分器设计的流程-确定工作频率：确定功分器所工作的频率范围。
-选择功分器结构：根据应用需求和系统限制选择合适的功分器结构，比如决定是采用两分、三分还是四分结构。
-确定端口阻抗：根据系统要求和端口特性，确定功分器的输入端口和输出端口的特性阻抗。
-计算功分器的设计参数：通过理论计算和仿真工具，计算出功分器的长度和宽度等关键参数。
-优化和调整参数：根据仿真结果，优化和调整功分器的设计参数，以满足系统要求。
-确定材料和工艺：根据功分器的设计参数和要求，选择合适的材料和工艺。
-制备并测试样品：根据设计要求制备功分器样品，并进行实验测试，优化设计。
3.功分器的仿真内容功分器的仿真是设计过程中十分重要的一步，可以通过仿真工具来验证设计效果和参数。
在功分器的仿真中，需要考虑以下内容：-功分器的S参数：通过仿真计算和分析功分器的S参数，包括S11、S21等参数，以评估功分器的性能和阻抗匹配特性。
-功分器的功率分配均匀度：通过仿真计算和分析各输出端口上的功率分配均匀度，以评估功分器的性能。
ADS_HFSS教程
②
③
④
执行菜单命令Momentum ->Component ->Creat/Update,弹出 ”Creat Layout Component“对话框，设置如下图所示。 单击OK按钮，弹出对话框 提示生成成功，如下图所示， 单击OK，此时就可以使用 生成的版图了。 新建原理图在库文件中找 到刚才创建的元件，导入 原理图。并在原理图上添 加所有的分立器件（电 阻）、输入输出端口和运 行所需的控件（图见下 页）。 运行仿真。可以看到软件 调用Momentum窗口进行 网格划分，进行EM仿真。
用于生成版图的原理图
ADS生成的版图
联合仿真设置步骤：
① 版图生成后先要设置微带电路的基本参数(即原理图中 MSUB里的参数)，方法是点击版图窗口菜单中的 Momentum -> Substrate -> Update From Schematic从原 理图中获得这些参数，点击Momentum -> Substrate -> Create/Modify可以修改这些参数。 进行S参数仿真还要给功分器添 加端口（输入、输出以及电阻 连接点），做法是点击工具栏 上的Port 按钮。 添加的端口必须设置成“内置 （Internal）”型，方法是点击版 图窗口菜单中的Momentum -> Ports -> Editor，把端口形式设 成”Internal“。
缺点：
1.仿真速度慢，占用内存大。 2.对射频电路的支持较弱。
3
以一分二功分器为例分别在ADS和 HFSS里建模仿真，功分器设计指标如下。
功分器指标：
工作频段：2GHz-3GHz
输入输出端回波损耗：Return loss≤-20dB
插入损耗：Insertion loss≥-3.2dB 输出端口隔离：Isolation≤-20dB
HFSS中功分器的仿真与版图
前段时间仿了一下8GHz的wilkison的3dB等功分器，写下一些小心得。
一、切记要将贴片的高度设计在Z=0的高度，否则你转为.dxf时文件并不能打开。
二、功分器的关键参数是1/4波长匹配器，在仿真高度的过程中要通过改变它的长度，来取得合适的S参数。
三、首先要将S12,S13参数基本确定下来，使其位于（-3，-3.3）dB之间;四、其次将S11,S22,S33调节到S参数在-25dB以下；五、最后将S23参数调节到-25dB以下即可投入工程应用。
在使用HFSS设计的过程中，如果使用波端口激励，那么端口应该在空气腔的边缘处。
如果使用集总参数激励，那么端口应该在空气腔的内部。
第一步：定义变量第二步：建模空气腔：airbox介质：substrate，Rogers4003, 0.508mm微带线：patch电阻：R波端口激励：port1, port2, port3注意：在直角处要切一刀，否则的话损耗会比较大。
第三步：设置边界及波端口激励一、边界的顺序是很重要的，在这里，电阻R会与微带线patch重叠，所以应该会设置微带线为perfectE, 之后再设计电阻为RLC。
Substrate的底面应该要设为perfectE。
Airbox的不与波端口和substrate接触的面应该要设为radiation。
二、波端口积分方向为从Z=-H到Z=7*H，正中间。
第四步：设置求解频率以及扫描频率第五步：检查是否设计正确由于我们是预先设定微带线的，所以可以忽略此警告。
开始仿真。
第六步：查看仿真结果，若结果不理想，再进行参数扫描。
如下图所示：添加参数扫描范围parametric，查看它的变化规律，仿真出最好的实验结果。
得到扫描范围后，可对其进行优化，optimization，得出理想的结果。
第七步：仿真结果如下图所示仿真效果良好，还有待改善的地方是，S11、S22、S33没有在同一个谐振点。
如果有时间的话可以继续对其进行仿真。
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前段时间仿了一下8GHz的wilkison的3dB等功分器，写下一些小心得。
一、切记要将贴片的高度设计在Z=0的高度，否则你转为.dxf时文件并不能打开。
二、功分器的关键参数是1/4波长匹配器，在仿真高度的过程中要通过改变它的长度，来取得合适的S参数。
三、首先要将S12,S13参数基本确定下来，使其位于（-3，-3.3）dB之间;
四、其次将S11,S22,S33调节到S参数在-25dB以下；
五、最后将S23参数调节到-25dB以下即可投入工程应用。
在使用HFSS设计的过程中，如果使用波端口激励，那么端口应该在空气腔的边缘处。
如果使用集总参数激励，那么端口应该在空气腔的内部。
第一步：定义变量
第二步：建模
空气腔：airbox
介质：substrate，Rogers4003, 0.508mm
微带线：patch
电阻：R
波端口激励：port1, port2, port3
注意：在直角处要切一刀，否则的话损耗会比较大。
第三步：设置边界及波端口激励
一、边界的顺序是很重要的，在这里，电阻R会与微带线patch重叠，所以应该会设置微带线为perfectE, 之后再设计电阻为RLC。
Substrate的底面应该要设为perfectE。
Airbox的不与波端口和substrate接触的面应该要设为radiation。
二、波端口积分方向为从Z=-H到Z=7*H，正中间。
第四步：设置求解频率以及扫描频率
第五步：检查是否设计正确
由于我们是预先设定微带线的，所以可以忽略此警告。
开始仿真。
第六步：查看仿真结果，若结果不理想，再进行参数扫描。
如下图所示：
添加参数扫描范围parametric，查看它的变化规律，仿真出最好的实验结果。
得到扫描范围后，可对其进行优化，optimization，得出理想的结果。
第七步：仿真结果如下图所示
仿真效果良好，还有待改善的地方是，S11、S22、S33没有在同一个谐振点。
如果有时间的话可以继续对其进行仿真。
接下来讲解功分器怎么样投入工程使用。
第一步：将仿真好的功分器输出为.dxf格式
第二步：打开CAXA，导入文件
导入之后把输入的电阻框删掉，写清楚你的板材以及板材的百度就可以做板子了。
廖明
2015.2.8。