HFSS13微带滤波器教程苍松书屋

1、hfss13微带滤波器教程本例设计一个带通滤波器，通过微带线结构实现，工作频率覆盖5.4ghz-6.2ghz。选用基板材料为rogers 4350,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=0.8mml1=7.2mmh=0.508mmh1=0.018mms1=0.14mms2=0.6mml2=7.1mmw2=1.1mmw0=1.1mml0=5mma=6mmb=17mm设计步骤（以hfss13.0为例）一 开始（一）建立工程1.在hfss窗口中，选择菜单file->new2.从project菜单中，选择insert hfs

2、s design（二）设计求解模式1.选择菜单hfss->solution type2.在solution type窗口，选择driven modal,点击ok二 建立3d模型（一）定义单位并输入参数表1.选择菜单modeler->units2.设置模型单位：mm，点击ok3.选择菜单栏 hfss->design properties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，如下图：（二）创建金属板r11.在菜单栏中点击draw->box,创建box12.双击模型窗口左侧的box1，改名为r1，再点击material后面按钮，选择edit

3、，选择copper，点击确定。3.双击左侧r1的子目录createbox，修改金属板大小及厚度。position输入坐标（0mm,0mm,0mm），金属板长l1=7.2mm，宽w1=0.8mm，厚h1=0.018mm。点击确定。（三）创建金属板r1_11.在菜单栏中点击draw->box,创建box22.双击模型窗口左侧的box2，改名为r1_1，再点击material后面按钮，选择edit，选择copper，点击确定。3.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,0mm），s1=0.14mm，金属板长l1=7.2mm

4、，宽w1=0.8mm，厚h1=0.018mm。点击确定。（四）创建金属板r21.在菜单栏中点击draw->box,创建box32.双击模型窗口左侧的box3，改名为r2，再点击material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（w1+s1,l1,0mm），金属板长l2=7.1mm，宽w2=1.1mm，厚h1=0.018mm。点击确定。（五）创建金属板r31.在菜单栏中点击draw->box,创建box42.双击模型窗口左侧的box4，改名为r3，再点击material后面按钮

5、，选择edit，选择copper，点击确定。3.双击左侧r3的子目录createbox，修改金属板大小及厚度。position输入坐标（w1+w2+s1+s2 ,l1 ,0mm），s2=0.6mm，金属板长2*l2=14.2mm，宽w2=1.1mm，厚h1=0.018mm。点击确定。（六）创建金属板r41.在菜单栏中点击draw->box,创建box52.双击模型窗口左侧的box5，改名为r4，再点击material后面按钮，选择edit，选择copper，点击确定。3.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

6、,l1+l2,0mm），金属板长l2=7.1mm，宽w2=1.1mm，厚h1=0.018mm。点击确定。（七）创建金属板r51.在菜单栏中点击draw->box,创建box62.双击模型窗口左侧的box6，改名为r5，再点击material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,l1+2*l2,0mm），金属板长l1=7.2mm，宽w1=0.8mm，厚h1=0.018mm。点击确定。（八）创建金属板r5_21.在菜单栏中点击draw->box,创建

7、box72.双击模型窗口左侧的box7，改名为r5_2，再点击material后面按钮，选择edit，选择copper，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, l1+2*l2, 0mm），金属板长l1=7.2mm，宽w1=0.8mm，厚h1=0.018mm。点击确定。（九）创建微带馈线feed11.在菜单栏中点击draw->box,创建box82.双击模型窗口左侧的box8，改名为feed1，再点击material后面按钮，选择edit，选择copper，点击确定。3.双击左侧feed

8、1的子目录createbox，修改微带馈线大小及厚度。position输入坐标（w1,0mm,0mm），微带馈线长l0=5.0mm，宽w0=1.1mm，厚h1=0.018mm。点击确定。（十）创建微带馈线feed21.在菜单栏中点击draw->box,创建box92.双击模型窗口左侧的box9，改名为feed2，再点击material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*l1+2*l2,0mm），微带馈线长l0=5.0mm，宽w0=1.1mm

9、，厚h1=0.018mm。点击确定。（十一）创建介质板sub1.在菜单栏中点击draw->box,创建box102.双击模型窗口左侧的box10，改名为sub，再点击material后面按钮，选择edit，选择rogers 4350，点击确定。3.双击左侧sub的子目录createbox，修改基板大小。position输入坐标（-a ,-l0 ,-h），a=6mm，基板厚度h=0.508mm,基板长为2*l1+2*l2+2*l0，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->select->faces，然后点击选中介质板的下底

10、面。2.在菜单栏中点击hfss->boundaries->assign->perfect e,点击ok。（十三）创建空气盒air1.在菜单栏中点击draw->box，在模型窗口任意创建box11。2.双击模型窗口左侧的box11,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，如下图所示：position

11、输入坐标（-a-10mm ,-l0-10mm ,-h-3mmm），空气盒长为2*l1+2*l2+2*l0+10mm*2，宽为b+10mm*2，高为h+3mm+15mm。4.选中air空气盒，设置为辐射边界条件。（十四）设置激励端口port11.在菜单栏中点击modeler->grid plane->xz，再点击菜单栏中draw->rectangle，在模型窗口任意创建rectangle1。2.双击模型窗口左侧的rectangle1,改名为port1，点击确定。3.双击模型窗口左侧port1的子目录createrectangle，修改馈电口大小。position输入坐标（w1-

12、w0 ,-l0 ,-h），馈电口高为h=0.508mm，宽为w0=1.1mm。点击确定。4. 选中port1,在菜单栏点击hfss->excitation->assign->lumped port，点击下一步，画积分线，积分线由地面金属层直线微带线中心，垂直于金属层，再点击下一步，选择renormalize选项，完成。 （十五）设置激励端口port21.在菜单栏中点击moderler->grid plane->xz，再点击菜单栏中draw->rectangle，在模型窗口任意创建rectangle2。2.双击模型窗口左侧的rectangle2,改名为port

13、2，点击确定。3.双击模型窗口左侧port2的子目录createrectangle，修改馈电口大小。position输入坐标（w1+3*w2+2*s1+2*s2 ,2*l1+2*l2+l0 ,-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->excitation->assign->lumped port，和port1的设置相同，点击下一步，画积分线，再点击下一步，选择renormalize选项，完成 （十七）保存最终的模型如下图：三 求解，仿真（一）设置求解频率点击菜单中hfss->analysis setup->add s

14、olution setup，求解频率设为5.5ghz，点击确定。（二）设置扫频点击菜单hfss->analysis setup->add frequency sweep，选择sweep type为fast，扫频从2ghz到10ghz，点击ok。(三) 检验参数菜单hfss->validation check(四) 求解1、hfss->analyze all2、观察仿真是否收敛：hfss->results->solution data，当曲线下降到水平暗红色线以下，表示结果已经收敛，仿真结果达到业界公认的一个精确度。3、由于hfss对内存要求很高，对于内存小于

15、8g的电脑很容易出现以下问题。此时可以（1）减小模型尺寸（比如空气盒的尺寸），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maximum number of 设置为10，或者更小值6，以牺牲精确度的方法来进行仿真，适用于前期对仿真结果精确度要求不高的情况下。(五) 看结果1.选择 hfss->results->create modal solution->rectangular plot。2.选择category目录下的s parameter，按下ctrl键同时选择quantity目录下的s(1,1)和s(2,1)，再点击new repot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->optimetrics analysis->add parametric，点击add，选择变量s2，从0.5mm扫参到0.7mm，步进为0.1mm，点击add，ok，确定。2.hfss->analyze all3. hfss->results->create modal solution->rectangular plot，选择s(1,1)和s(2,1) 4.不断的反复的进行扫参s1、s2、l0、l1、l