基于HFSS的滤波器设计流程

1、1,确定设计指标要求2 .查阅资料,确定形状3 .建模,仿真4,优化结果5 .幅员,加工,测试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.选用基板材料为Rogers4350,其相对介电常数为,厚度为h=0.508mni金属覆铜厚度h1=0.018mmW1=0.8mmL1=7.2mmh=0.508mmh1=0.018mmS1=0.14mmS2=0.6mmL2=7.1mmW2=1.1mmW0=1.1mm表1模型初始尺寸L0=5mma=6mmb=17mm设计步骤以为例一开始一建立工程1 .在HFS葡口中,选择菜单File->New2 .从Project菜单中,选择InsertHF

2、SSDesign二设计求解模式1 .选择菜单HFSS->SolutionType2 .在SolutionType窗口,选择DrivenModal,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->DesignProperties再弹曲的窗口中,点AD琳力口参量,将上面模型的参数表中的变量全部添加进去,如下列图：二创立金属板R11.在菜单栏中点击Draw->Box,创立Box1后面按钮,选择Edit,选择Copper,点击确定.3.双击左侧R1的子目录Createbox,修改金

3、属板大小及厚度.Position输入坐标0mm,0mm,0nrjrp金属板长L1=7.2mm,宽W1=0.8mm厚h1=0.018mm3点击确定.三创立金属板R1_11 .在菜单栏中点击Draw->Box,创立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,0mmS1=,金属板长L1=7.2mm,宽W1=0.8mm厚h1=0.018mni点击确定.四创立金属板R21 .在菜单栏中点击Draw

4、->Box,创立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=0.018mni点击确定.五创立金属板R31 .在菜单栏中点击Draw->Box,创立Box42 .双击模型窗口左侧的Box4,改名为R3,再点击Material后面按钮,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

5、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=0.018mnrb点击确定.六创立金属板R41 .在菜单栏中点击Draw->Box,创立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,L1+L2,0mrm,金属板长L2=7.1mm,宽W2=1.1mm厚h1=0.018mni点击确定.七创立金属

6、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=0.018mmi点击确定.八创立金属板R5_21 .在菜单栏中点击Draw->Box,创立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

7、,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=0.018mni点击确定.九创立微带馈线Feed11 .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Material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,0mm,微带馈线长L0=5.0m

8、m,宽W0=1.1mm厚h1=0.018mni点击确定.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厚h1=0.018mm)点击确定.(HS创立介质板Sub1 .在菜单栏中点击Draw->Box,创立Box102 .双击模型窗口左侧的B

9、ox10,改名为Sub,再点击Material后面按钮,选择Edit,选择Rogers4350,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

10、单栏中点击Draw->Box,在模型窗口任意创立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那么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,如下列图所示：Position输入坐标-a-10mm,-L0-10mm广h-3mmm,空气盒长为2*L1+2*L2+2*L0+10mm*2,宽为b+10mm*2高为h+3mm+15

11、mmi4 .选中Air空气盒,设置为辐射边界条件.十四设置鼓励端口Port11 .在菜单栏中点击Modeler->GridPlane->XZ,再点击菜单栏中Draw->Rectangle,在模型窗口任意创立Rectangle12 .双击模型窗口左侧的Rectanglel,改名为Portl,点击确定.3 .双击模型窗口左侧Portl的子目录Createrectangle,修改馈电口大小.Position输入坐标(W1-W0,-L0,-h),馈电口高为h=,宽为W0=点击确定.4 .选中Port1,在菜单栏点击HFSS->Excitation->Assign->

12、LumpedPort,点击下一步,画积分线,积分线由地面金属层直线微带线中央,垂直于金属层,再点击下一步,选择Renormalize选项,完成.(十五)设置鼓励端口Port21 .在菜单栏中点击Moderler->GridPlane->XZ,再点击菜单栏中Draw->Rectangle,在模型窗口任意创立Rectangle2.2 .双击模型窗口左侧的Rectangle2,改名为Port2,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

13、),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->LumpedPort,和portl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列图：三求解,仿真一设置求解频率点击菜单中HFSS->Analysissetup->Addsolutionsetup,求解频率设为,点击确定.二设置扫频点击菜单HFSS->Analysissetup->Addfrequencysweep,选择sweeptype为fast,扫频从2GHz到10GH

14、z点击OK三检验参数菜单HFSS->validationcheck四求解1、HFSS->AnalyzeAll2、观察仿真是否收敛：HFSS->Results->SolutionData,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精确度.3、由于HFSS对内存要求很高,对于内存小于8G的电脑很容易由现以下问题.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

15、高的情况下.五看结果1 .选择HFSS->Results->CreateModalSolution->Rectangularplot.2 .选择Category目录下的SParameter,按下Ctrl键同时选择Quantity目录下的S1,1和S2,1,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->OptimetricsAnalysis->Addparametric,点击Add,选择变量S2,从0.5mm扫参到Omn步进为0.1mm,点击Add,OK确定.>Analyzeall3 .HFSS->Results->CreateModalSolution->Rectangularplot,选择S(1,1)和S(2,1)4 .不断的反复的进行扫参S1、S2、L