基于HFSS的滤波器设计流程样本

滤波器设计流程：1.拟定设计指标规定2.查阅资料，拟定形状3.建模，仿真4.优化成果5.版图，加工，测试本例设计一种带通滤波器，通过微带线构造实现，工作频率覆盖5.4GHz-6.2GHz。选用基板材料为Rogers4350,其相对介电常数为3.66，厚度为h=0.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设计环节（以HFSS13.0为例）一开始（一）建立工程1.在HFSS窗口中，选取菜单File->New2.从Project菜单中，选取InsertHFSSDesign（二）设计求解模式1.选取菜单HFSS->SolutionType2.在SolutionType窗口，选取DrivenModal,点击OK二建立3D模型（一）定义单位并输入参数表1.选取菜单Modeler->Units2.设立模型单位：mm，点击OK3.选取菜单栏HFSS->DesignProperties再弹出窗口中，点ADD添加参量，将上面模型参数表中变量所有添加进去，如下图：（二）创立金属板R11.在菜单栏中点击Draw->Box,创立Box12.双击模型窗口左侧Box1，改名为R1，再点击Material背面按钮，选取Edit，选取Copper，点击拟定。3.双击左侧R1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（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Box2，改名为R1_1，再点击Material背面按钮，选取Edit，选取Copper，点击拟定。3.双击左侧R1_1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，宽W1=0.8mm，厚h1=0.018mm。点击拟定。（四）创立金属板R21.在菜单栏中点击Draw->Box,创立Box32.双击模型窗口左侧Box3，改名为R2，再点击Material背面按钮，选取Edit，选取Copper，点击拟定。3.双击左侧R2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。点击拟定。（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Box4，改名为R3，再点击Material背面按钮，选取Edit，选取Copper，点击拟定。3.双击左侧R3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。点击拟定。（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Box5，改名为R4，再点击Material背面按钮，选取Edit，选取Copper，点击拟定。3.双击左侧R4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+L2,0mm），金属板长L2=7.1mm，宽W2=1.1mm，厚h1=0.018mm。点击拟定。（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Box6，改名为R5，再点击Material背面按钮，选取Edit，选取Copper，点击拟定。3.双击左侧R5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。点击拟定。（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Box7，改名为R5_2，再点击Material背面按钮，选取Edit，选取Copper，点击拟定。3.双击左侧R5_2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。点击拟定。（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Box8，改名为Feed1，再点击Material背面按钮，选取Edit，选取Copper，点击拟定。3.双击左侧Feed1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。点击拟定。（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Box9，改名为Feed2，再点击Material背面按钮，选取Edit，选取Copper，点击拟定。3.双击左侧Feed2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。点击拟定。（十一）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Box10，改名为Sub，再点击Material背面按钮，选取Edit，选取Rogers4350，点击拟定。3.双击左侧Sub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。点击拟定。（十二）设立金属地面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，在模型窗口任意创立Box11。2.双击模型窗口左侧Box11,改名为Air,点击拟定。3.双击模型窗口左侧Air子目录Createbox,修改空气盒大小。空气盒边界距离滤波器应当有四分之一波长，在此咱们以频率5GHz计算，5GHz空气中波长为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距离可以小某些。设立空气盒位置及大小参数，如下图所示：Position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，设立为辐射边界条件。（十四）设立勉励端口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Rectangle1。2.双击模型窗口左侧Rectangle1,改名为Port1，点击拟定。3.双击模型窗口左侧Port1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=0.508mm，宽为W0=1.1mm。点击拟定。4.选中Port1,在菜单栏点击HFSS->Excitation->Assign->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心，垂直于金属层，再点击下一步，选取Renormalize选项，完毕。 （十五）设立勉励端口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Rectangle2,改名为Port2，点击拟定。3.双击模型窗口左侧Port2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。点击拟定。4.选中Port2,在菜单栏点击HFSS->Excitation->Assign->LumpedPort，和port1设立相似，点击下一步，画积分线，再点击下一步，选取Renormalize选项，完毕（十七）保存最后模型如下图：三求解，仿真（一）设立求解频率点击菜单中HFSS->Analysissetup->Addsolutionsetup，求解频率设为5.5GHz，点击拟定。（二）设立扫频点击菜单HFSS->Analysissetup->Addfrequencysweep，选取sweeptype为fast，扫频从2GHz到10GHz，点击OK。(三)检查参数菜单HFSS->validationcheck(四)求解1、HFSS->AnalyzeAll2、观测仿真与否收敛：HFSS->Results->SolutionData，当曲线下降到水平暗红色线如下，表达到果已经收敛，仿真成果达到业界公认一种精准度。3、由于HFSS对内存规定很高，对于内存不大于8G电脑很容易浮现如下问题。此时可以（1）减小模型尺寸（例如空气盒尺寸），以减小问题求解规模（2）减少HFSS网格划分迭代次数。双击点击setup1，将maximumnumberof设立为10，或者更小值6，以牺牲精准度办法来进行仿真，合用于前期对仿真成果精准度规定不高状况下。(五)当作果1.选取HFSS->Results->CreateModalSolution->Rectangularplot。2.选取Category目录下SParameter，按下Ctrl键同步选取Quantity目录下S(1,1)和S(2,1)，再点击NewRepot按钮。仿真成果S参数中懂得，当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，选取变量S2，从0.5mm扫参到0.7mm，步进为0.1mm，点击Add，OK，拟定。2.HFSS->Analyzeall3.HFSS->Results->CreateModalSolution->Rectangularplot，选取S(1,1)和S(2,1)