1、本書完整地址： htt/HFSS/HFSS_54.html老師主講的 HFSS培訓課程同步推出，詳情查看微波 EDA 網，：ht/eda/hfss.html第 9 章HFSS 環形定向耦合器設計實例前面八章主要介紹了 HFSS 軟件的工作界面、基本功能、設計流程和具體操作，講述的重點是如讀者能夠迅速熟悉并掌握 HFSS 設計的各個環節，包括理論基礎和使用操作兩個部分；學習的主要方法是在閱讀、的基礎上，理解每個環節的內涵，并配合實際的操作、練習，達到熟練掌握HFSS 的學習目標。用戶只有熟練掌握了 HFSS 設計中的各個環節后，才能把 HFSS 正確地應用到實際的工程設計中去。從本章開始將進入實

2、際工程應用實戰階段，通過具體的工程設計如何使用 HFSS 軟件分析、設計和解決各種工程問題，例如微波器件和天線的設計、高速數字信號完整性分析以及 EMI/EMC 分析等。每個設計實例都對應著一類典型問題的應用，因此希望讀者多練習、多操作、勤思考，爭取早日掌握 HFSS 軟件的使用，并真正能把 HFSS 軟件應用到實際研發工作中去。本章通過帶狀線環形耦合器的分析設計實例，詳細講解了 HFSS 設計微波器件的全過程。本章講解的內容包括變量定義、創建帶狀線環形耦合器模型、分配邊界條件和激勵、設置求解分析項和查看分析結果等內容。通過本章的學習，希望讀者能夠熟悉并掌握如何使用 HFSS 分析設計簡單的微

3、波器件。在本章，讀者可以學到以下內容。在 HFSS 中如何定義和使用變量。如何向材料庫中添加新的材料。建模時如何使用合并操作。建模時如何使用相減操作。終端求解類型下，如何設置波端口激勵。如何添加掃頻設置。如何查看 S 參數矩陣結果。如何使用波端口的端口平移（Deemed）功能。 159 9.1環形定向耦合器簡介環形定向耦合器是由周長為 3/2 個導波波長的閉合圓環和 4 個輸入輸出傳輸線相連接而的，與圓環相連接的 4 根傳輸線的特征阻抗為 Z0，圓環的特征阻抗為 2 Z0，端口到、到、到之間的長度為 1/4 個導波波長，端口到之間的長度為 3/4 個導波波長。圖 9.1是微帶線或帶狀線結構的環

4、形定向耦合器示意圖。當微波信號由端口輸入，端口、皆接匹配負載時，輸入信號功率可以等分成兩部分，分別由、兩個端口輸出，端口無信號輸出，和兩個端口彼此。圖 9.1 環形定向耦合器示意圖環形定向耦合器的散射矩陣可以表示為1 0101 00110 jS （9-1-1）2 00110 19.2使用 HFSS 設計環形定向耦合器概述本章使用 HFSS 軟件設計一個環形定向耦合器，此環形耦合器使用帶狀線結構。耦合器的工作頻率為 4GHz，帶狀線介質層厚度為 2.286mm，介質材料的相對介電常數和損耗正切分別為 2.33 和 0.000429；帶狀線的金屬層位于介質層的 ；端口負載皆為標準的 50。環形耦合

5、器的 HFSS 模型如圖 9.2 所示。9.2.1耦合器的理論計算使用帶狀線計算工具（如 Agilent 公司 Advanced Design System 的 Linecalc 工具，AWR 公司 160 =老師主講的HFSS 培訓現已同步推出，課程詳情敬請查看/eda/hfss html）易迪拓培訓（htt/hfss）或者微波 EDA 網（h第 9 章 HFSS 環形定向耦合器設計實例Microwave Office ht的 TXLine 工具或者微波 EDA 網提供的帶狀線計算工具（ ：/tools/tools_109.html ），可以計算出在上述設計條件下，帶狀線的導波波長為g =

6、49.13mm，特征阻抗 Z0 = 50時對應的帶狀線寬度 W50 = 1.78mm，特征阻抗 2 Z0= 70.7時對應的帶狀線寬度 W70 7 = 0.98mm。圖 9.2 環形耦合器在HFSS 中的模型圓環的周長是波長的 1.5 倍，所以圓環的半徑 Rcenter = 1.5g/2 = 11.74mm，因為圓環的寬度 W70 7 = 0.98mm，則圓環的內徑 Rinner = RcenterW70 7 /2 = 11.24mm，圓環的外徑 Rinner = Rcenter + W70 7 /2 = 12.22mm；與圓環相連接的 4 根帶狀傳輸線的長度是 1/4 個導波波長，即g /4

7、 = 12.28mm。9.2.2HFSS 設計簡介此環形耦合器使用帶狀線結構，因此 HFSS 工程可以采用終端驅動求解類型。4 個端口都與背景相接觸，所以采用波端口激勵，且端口負載阻抗設置為 50。為了簡化建模操作以及節省計算時間，帶狀線的金屬層使用理想薄導體來實現，即通過創建二維平面然后給二維平面指定理想導體邊界條件來模擬帶狀線的金屬層，帶狀線的金屬層位于介質層的 。在 HFSS 中，與背景相接觸的表面會自動設置為理想導體邊界，因此帶狀線上下兩邊的參考地無需額外指定，直接使用默認的理想導體邊界即可。與圓環相連接的 4 根帶狀傳輸線長度取 1/4 個波長，即 12.28mm，圓環外徑為 12.

8、22mm，因此傳輸線終端到圓心的距離為 24.5mm，正六邊體的外接圓半徑設置為 24.5/cos(30)mm。為了能改變端口傳輸線的長度，定義一個變量 length 表示傳輸線終端到圓心的距離，變量的初始值取 24.5mm。耦合器的工作頻率為 4GHz，所以在設置求解項時，自適應網格剖分頻率設置為 4GHz。另外，為了查看耦合器在工作頻率兩側的頻率響應，需要在設計中添加 17GHz 頻段的掃頻設置。9.2.3HFSS 設計環境概述求解類型：終端驅動求解建模操作 161 =老師主講的HFSS 培訓現已同步推出，課程詳情敬請查看/eda/hfss html）易迪拓培訓（htt/hfss）或者微波

9、 EDA 網（h模型原型：正多邊體、矩形面、圓面模型操作：邊界條件和激勵操作、合并操作、相減操作邊界條件：理想導體邊界端口激勵：波端口激勵求解設置求解頻率：4GHz掃頻設置：快速掃頻，頻率范圍為 17GHz后處理：S 參數掃頻曲線、S 矩陣下面就來詳細介紹具體的設計操作和完整的設計過程。9.3新建HFSS 工程1運行 HFSS 并新建工程雙擊桌面上的 HFSS 快捷方式，啟動 HFSS 軟件。HFSS 運行后，會自動新建一個工程文件，選擇主菜單欄【File】【Save As】命令，把工程文件另存為 RingHybrid.hfss；然后右鍵單擊設計文件 HFSSDesign1，從彈出菜單中選擇【

10、Rename】命令項，把設計文件重新命名為 Coupler。2設置求解類型設置當前設計為終端驅動求解類型。從主菜單欄選擇【HFSS】【Solution Type】，打開如圖 9.3 所示的 SolutionType框，選中Driven Terminal 單選按鈕，然后單擊按鈕，退出框，完成設置。圖 9.3 設置求解類型 162 =老師主講的HFSS 培訓現已同步推出，課程詳情敬請查看/eda/hfss html）易迪拓培訓（htt/hfss）或者微波 EDA 網（h第 9 章 HFSS 環形定向耦合器設計實例9.4創建環形定向耦合器模型9.4.1設置默認的長度設置當前設計在創建模型時使用的默認

11、長度為毫米。從主菜單欄選擇【Mer】【Units】命令，打開如圖 9.4所示的“模型長度設置框。在該框中，Select units項選擇毫米（mm），然后單擊成設置。按鈕，退出框，完圖 9.4 “長度設置”框9.4.2建模相關選項設置從主菜單欄中選擇【Tools】【Options】【Mer Options】命令，打開 3D Mer Options框。單擊框的 Drawing 選項卡，選中 Drawing 選項卡界面的 Edit properties of new primitive 復選框，如圖9.5 所示。然后單擊按鈕，退出框，完成設置。圖 9.53D Mer Options框說明：選中 E

12、dit properties of new primitive 復選框的目的在于，在當前工程中，每次完成新建一 163 =老師主講的HFSS 培訓現已同步推出，課程詳情敬請查看/eda/hfss html）易迪拓培訓（htt/hfss）或者微波 EDA 網（h個物體模型后，都會自動彈出該物體模型的屬性框，方便用戶建模操作。如果不選中該復選框，完成新建一個物體模型后，不會自動彈出屬性框，用戶如果需要編輯和更改物體屬性，可以在工作界面左側的屬性框處修改。9.4.3定義變量 length定義一個設計變量 length，設置其初始值為 24.5mm。從主菜單欄中選擇【HFSS】【Design Prop

13、erties】命令，打開“設計屬性”框。在該按鈕，打開 Add Property框；在 Add Property框的 Name 項輸入變量名按鈕，退回到“屬性”對框中，單擊length，Value 項輸入變量的初始值 24.5mm，如圖 9.6 所示。然后單擊話框。此時，“屬性”框會列出添加的變量 length，確認無誤后單擊“屬性”完成變量定義。框的按鈕，圖 9.6 添加設計變量9.4.4添加新材料向材料庫中添加新的介質材料，并設置其為建模時使用的默認材料；新添加材料的相對介電常數為 2.33，介質損耗正切為 0.000429。從主菜單欄中選擇【Tools】【Edit Configured

14、Libraries】【Materials】命令，在彈出框按鈕，打開如圖 9.7 所示的 View/EditMaterial框。在該框中，Material中單擊Name 項輸入材料名稱 My_Sub，Relative Permittivity 項對應的 Value 值處輸入相對介電常數 2.33，Dielectric Loss Tangent 項對應的 Value 值處輸入介質的損耗正切 0.000429。然后單擊框，完成向材料庫中添加新材料的操作。按鈕，退出 164 =老師主講的HFSS 培訓現已同步推出，課程詳情敬請查看/eda/hfss html）易迪拓培訓（htt/hfss）或者微波 E

15、DA 網（h第 9 章 HFSS 環形定向耦合器設計實例圖 9.7 View/Edit Material框中設置默認材料的快捷方式，從其下拉列表中選擇 Select，打開 Select Definition單擊框；在該框的 Search By Name 項輸入新添加的材料名稱 My_Sub，從材料庫中搜索到該材料，并將其單擊選中；然后單擊按鈕，則 My_Sub 即被設置為當前建模所使用的默認材料，并顯示在設置默認材料快捷方式處。整個過程如圖 9.8 所示。圖 9.8 設置建模所使用的默認材料 165 =老師主講的HFSS 培訓現已同步推出，課程詳情敬請查看/eda/hfss html）易迪拓培

16、訓（htt/hfss）或者微波 EDA 網（h9.4.5創建帶狀線介質層模型創建一個正六邊體模型作為帶狀線的介質層，其材料屬性為 My_Sub ，半徑長度為length/cos(30deg)，高度為 2.286mm，并命名為 Substrate。從主菜單欄選擇【Draw】【Regular Polyhedron】命令，或者單擊的按鈕，進入創建正多邊體模型的狀態。在3D 模型窗口的任一位置單擊鼠標左鍵確定一個點；然后在 xy面移動鼠標指針，繪制出一個圓形后，單擊鼠標左鍵確定第二個點；最后沿著 Z 軸方向移動鼠標指針，繪制出一個圓柱形后單擊鼠標左鍵確定第三個點。此時，彈出如圖 9.9 所示的 Seg

17、ment圖 9.9 Segment Number框number框中輸入數字 6，表示創建的是正六邊按鈕結束。框，在體模型，然后單擊dition單擊按鈕后，彈出創建的正六邊體模型的“屬性”框，單擊“屬性”框的osition 項對應的Value 值處輸入正六邊形的底面圓心坐標（0，0，1.143）；在Start選項卡，在Cent項對應的 Value 值處輸入坐標值（length/cos(30deg)，0mm，0mm），設置正六邊形的半徑為 length/cos(30deg)，其中 length 是前面定義的變量；在 Height 項對應的 Value 值處輸入正六邊形的高度 2.286；其他持默認

18、值不變，如圖 9.10 所示。然后，單擊屬性框的 Attribute 選項卡，在 Name 項對應的 Value 值處輸入正六邊體的名稱 Substrate；單擊 Transparent 項對應 Value 值處的按鈕，設置正六邊體的為 0.4；因為面已經設置材料 My_Sub 為建模默認材料，所以此處 Material 項對應的材料即為 My_Sub，不需持默認值不變，如圖 9.11 所示。最后單擊要重新分配；其他按鈕，即創建了一個半徑為length/cos(30deg)，高度為 2.286mm，材料屬性為 My_Sub，名稱為 Substrate 的正六邊體模型。圖 9.10 “屬性”框的

19、d 選項卡界面 166 =老師主講的HFSS 培訓現已同步推出，課程詳情敬請查看/eda/hfss html）易迪拓培訓（htt/hfss）或者微波 EDA 網（h第 9 章 HFSS 環形定向耦合器設計實例圖 9.11 “屬性”框的Attribute 選項卡界面說明 1：在在 HFSS 中，三角函數默認使用弧度為，如 cos(30)表示 30rad（約為 291）對應的余弦函數值，而本例中在定義模型半徑時需要計算的是 30對應的余弦值，所以需要指定角度 deg。為說明 2：Transparent 項對應的是模型的1 表示物體全透明。從主菜單中選擇【View】【Fit All】【All Vie

20、ws】命令，或者按快捷鍵 Crtl+D，適合窗口大小全屏顯示創建的模型，新建的正六邊體模型如圖 9.12 所示。設置，其取值范圍為 01，0 表示物體模型不透明，圖 9.12 新建的正六邊體模型9.4.6創建帶狀線金屬層模型本例中使用厚度為零的理想薄導體作為帶狀線的金屬層，且帶狀線金屬層位于介質層的（即z=0 的 xOy 面上）。使用 HFSS操作中的合并、相減操作來生成環形帶狀線。 167 =老師主講的HFSS 培訓現已同步推出，課程詳情敬請查看/eda/hfss html）易迪拓培訓（htt/hfss）或者微波 EDA 網（h耦合器的環形帶狀線模型的創建過程如圖 9.13 所示，其大致步驟

21、如下。圖 9.13 環形帶狀線生成過程（1）在 Z=0 的 XOY 面上創建以長度為變量 length（初始值為 24.5mm）、寬度為 1.78mm 的矩形面。（2）通過操作（【Edit】【Duplicate】）生成其他 3 個矩形面。（3）在 z=0 的 xOy 面上創建圓心坐標在（0，0）、半徑為 12.22mm 的圓面，通過合并操作（【Mer】【】【Unite】）生成如圖 9.13（c）所示的模型。（4）在 z=0 的 xOy 面上創建圓心坐標在（0，0）、半徑為 11.24mm 的圓面，通過相減操作（【Mer】【】【Substrate】）生成最終的環形帶狀線。下面來詳細說明具體的創建

22、操作。1創建圖 9.13（a）所示的矩形面從主菜單欄選擇【Draw】【Rectangle】命令，或者單擊按鈕，進入創建矩形面模型的狀態，在三維模型窗口任一位置單擊鼠標左鍵確定一個點；然后在 xy 面移動鼠標光標，繪制出一d個矩形后單擊鼠標左鍵確定第二個點，此時彈出矩形面“屬性”框。單擊該框的選項卡，在 ition 項對應的 Value 值處輸入矩形面起始點坐標（0.89，0，0），在 XSize 項對應的 Value 值處輸入矩形面的寬度 1.78，YSize 項對應的 Value 值處輸入矩形面的長度變量 length；然后單擊 框的 Attribute 選項卡，在 Name 項對應的 Va

23、lue 值處輸入矩形面的名稱 Trace；最后單擊按鈕，生成如圖 9.13（a）所示的矩形面。2矩形面從操作歷史樹中單擊選中新建的矩形面 Trace，此時該矩形面會顯示；從主菜單欄選擇【Edit】操作，彈出 Duplicate Around【Duplicate】【Around Axis】命令，或者在單擊按鈕，執行Axis框；在該框中，Axis 項選擇 Z 單選按鈕，Angle 項輸入 60deg，Total number 項輸入 4，如 168 =老師主講的HFSS 培訓現已同步推出，課程詳情敬請查看/eda/hfss html）易迪拓培訓（htt/hfss）或者微波 EDA 網（h第 9 章

24、 HFSS 環形定向耦合器設計實例圖 9.14 所示。然后單擊按鈕，并在彈出的“屬性”框中直接單擊按鈕，完成操作，在 xOy 面生成夾角為 60的 3 個同樣大小的矩形面，如圖 9.13（b）所示。操作生成的 3 個矩形面名稱分別為 Trace_1、Trace_2 和 Trace_3。3創建圖 9.13（c）所示模型從主菜單欄選擇【Draw】【Circle】命令，或者在中單擊按鈕，進入創建圓面模型的狀態，在 3D 模型窗口任一位置單擊鼠標左鍵確定一個點；然后在 xy 面移動鼠標指針，在繪制出一個圓形后單擊鼠標左鍵確定第二個點，此時彈出圓面“屬性”框。單擊框的d 選項卡，在 Centositio

25、n 項對應的 Value 值處輸入圓面的圓心坐標（0，0，0），在 Radius 項對應的 Value 值處輸入圓面的半徑 12.22；然后單擊框的 Attribute 選項卡，在 Name 項對應的 Value 值處輸入圓面的名稱 Outer；最后單擊按鈕，生成該圓面。按住 Ctrl 鍵，同時從操作歷史樹中按先后順序單擊選擇 Trace、Trace_1、Trace_2、Trace_3 和 Outer，如圖 9.15 所示。然后從主菜單欄選擇【Mer】【】【Unite】命令，或者在單擊按鈕，執行合并操作；把上面選中的 5 個面模型 Trace、Trace_1、Trace_2、Trace_3 和

26、 Outer 合并成一個模型，如圖 9.13（c）所示。合并生成的新的模型名稱、材料設置等物體屬性與第一個選中的模型相同；此處，合并生成的新的模型名稱為 Trace。圖 9.14 “沿坐標軸操作設置”框圖 9.15 操作歷史樹4生成完整的環形帶狀線模型再次單擊的按鈕，進入創建圓面模式，在 3D 模型窗口的任一位置單擊鼠標左鍵確定一個點，然后在 xy 面移動鼠標指針，在繪制出一個圓形后單擊鼠標左鍵確定第二個點，此時彈出圓面“屬性”框。單擊該框的d 選項卡，在 Centosition 項對應的Value 值處輸入圓面的圓心坐標（0，0，0），在 Radius 項對應的 Value 值處輸入圓面的半

27、徑 11.24；然后單擊框的Attribute 選項卡，在 Name 項對應的 Value 值處輸入圓面的名稱 Inner；單擊按鈕，生成該圓面。按住 Ctrl 鍵，同時從操作歷史樹中按先后順序單擊選擇圖 9.16 “相減操作”框面 Trace 和 Inner；然后從主菜單欄選擇【Mer】【 169 】=老師主講的HFSS 培訓現已同步推出，課程詳情敬請查看/eda/hfss html）易迪拓培訓（htt/hfss）或者微波 EDA 網（h【Substrate】命令，或者在單擊按鈕，彈出如圖 9.16 所示的 Subtract框，確認框中 BlParts 欄顯示的是 Trace，Tool Pa

28、rts 欄顯示的是 Inner，表明使用模型 Trace 減去模型 Inner；單擊按鈕，執行相減操作。相減操作后生成的模型如圖 9.13（d）所示，模型名稱仍為 Trace。至此，就創建好了完整的耦合器環形帶狀線模型。9.5分配邊界條件和激勵設置環形帶狀線Trace 為理想導體邊界，設置帶狀傳輸線的4 個輸入/輸出端口為波端口激勵。1設置環形帶狀線 Trace 為理想導體邊界形帶狀線 Trace，選中后環形帶狀線模型會在操作歷史樹下選顯示；然后右鍵單擊工程樹下的 Boundaries 節點，從彈出菜單中選擇【Assign】【Perfect E】，打開 Perfect E Boundary框按

29、鈕，設置選中的環形帶狀線 Trace 為理想導體邊界。框，直接單擊2設置耦合器四個端口為波端口激勵耦合器 4 個端口的如圖 9.17 所示，4 個端口都設置為波端口激勵。首先設置端口 1 的激勵。圖 9.17 耦合器 4 個端口的單擊 F 鍵，切換到面選擇狀態。在介質層 Substrate 的上表面靠近端口 1 處，單擊鼠標，選中物體 Substrate 的上表面，然后按快捷鍵 Ctrl+B，此時會選中端口 1 所在的表面。選中端口 1 表面后，右鍵單擊工程樹下的 Exci ions 節點，從彈出菜單中選擇【Assign】【Wave Port】，打開如圖 9.18 所示的“終端線設置”框，單擊

30、該框的按鈕，設置端口 1 的激勵方式為波端口激勵。端口 1 的激勵方式設置完成后，默認的端口激勵名稱 WavePort1 和終端線名稱 Trace_T1 會添加到工程樹的Boundaries 節點下。右鍵單擊工程樹 Boundaries 節點下的端口激勵名稱 WavePort1，從彈出菜單中選擇【Rename】命令，重新命名激勵名稱為 P1；在工程樹下，單擊 P1 左側的按鈕，展開 P1，會看到默認的終端線名稱 Trace_T1；右鍵單擊終端線名稱 Trace_T1，在彈出菜單中選擇【Rename】命令，重新命名終端線名稱為 T1。 170 =老師主講的HFSS 培訓現已同步推出，課程詳情敬請

31、查看/eda/hfss html）易迪拓培訓（htt/hfss）或者微波 EDA 網（h第 9 章 HFSS 環形定向耦合器設計實例圖 9.18 “終端線設置”框Boundaries節點下的端口激勵 P1，打開Wave Portt框。雙擊工程樹框，選中框的sing 選項卡，確認其端口阻抗為 50，如圖 9.19 所示；然后單擊Pro按鈕，關閉該圖 9.19 Wave Port框使用相同的操作，分別設置端口 2、3、4 的激勵方式為波端口激勵，波端口激勵和終端線的名稱分別命名為 P2、P3、P4 和 T2、T3、T4。說明：在終端驅動求解類型下，HFSS11 和 HFSS11 之前的版本關于波端

32、口激勵的設置操作是完全不同的。在 HFSS11 之前的版本中，終端驅動求解類型在定義波端口時需要用戶手動設置終端線（Terminal Lines）作為電壓的積分路徑，HFSS 根據設置的終端線計算端口節點電壓。在 HFSS11 版本中，由用戶手動設置終端線作為電壓積分路徑計算節點電壓，改為由系統自動設置終端線作為磁場的積分路徑計算節點電流。本章是基于 HFSS11 版本操作講解的，對于之前版本的操作，讀者可以參考相關版本軟件自帶的幫助文檔。 171 =老師主講的HFSS 培訓現已同步推出，課程詳情敬請查看/eda/hfss html）易迪拓培訓（htt/hfss）或者微波 EDA 網（h9.6

33、求 解 設 置本章設計的環形耦合器工作頻率為 4GHz，所以可以設置自適應網格剖分頻率為 4GHz，另外，為了查看設計的環形耦合器在工作頻率兩側的頻率響應，需要設置 17GHz 的掃頻分析。9.6.1單頻求解設置右鍵單擊工程樹下的9.20 所示的 Solution Setupysis 節點，在彈出菜單中選擇【Add框。在該框中，Setup NameSolution Setup】命令，打開如圖留默認名稱 Setup1；SolutionFrequency 項輸入 4GHz，即設置求解頻率為 4GHz； HFSS 軟件進行網格剖分的最大迭代次數為 20um Number ofPasses 項輸入 2

34、0，即設置um Delta S 項輸入 0.02，即設置收斂誤差為 0.02；其他持默認設置。然后單擊按鈕，完成求解設置，退出ysis 節點下。框。設置完成后，求解設置的名稱 Setup1 會添加到工程樹的圖 9.20 求解設置9.6.2掃頻設置展開工程樹的ysis 節點，選中求解設置 Setup1，單擊右鍵，在彈出菜單中選擇【Add FrequencySp】，打開如圖 9.21 所示的 Edit Sp框，進行掃頻設置。在該框中，Sp Name留默認的名稱 Sp1；Sp Type 項選擇 Fast，設置掃頻類型為快速掃頻；在 Frequency Setup 欄，Type 項選擇LinearSt

35、ep，Start 項輸入 1GHz，Stop 項輸入 7GHz，Step 項輸入 0.05GHz，即設置掃頻范圍為 17GHz，頻率步進為 0.05GHz。然后單擊框按鈕，完成掃頻設置，退出ysis Setup1 節點下。框。設置完成后，掃頻設置的名稱 Sp1 會添加到工程樹 172 =老師主講的HFSS 培訓現已同步推出，課程詳情敬請查看/eda/hfss html）易迪拓培訓（htt/hfss）或者微波 EDA 網（h第 9 章HFSS 環形定向耦合器設計實例圖 9.21 掃頻設置9.7設計檢查和運行仿真分析通過前面的操作，已經完成了模型創建和求解設置等 HFSS 設計的前期工作，接下來就

36、可以運行仿真計算，查看設計結果了。在運行仿真計算之前，通常需要進行設計檢查，檢查設計的完整性和正確性。從主菜單欄選擇【HFSS】【Validation Check】命令，或者單擊按鈕，進行設計檢查，并彈出如圖 9.22 所示的“檢查結果顯示”框。“掃描結果顯示”框的每項都顯示圖標 ，表示當前 HFSS 設計正確、完整。單擊關閉框，準備運行仿真分析。右鍵單擊工程樹下的按鈕，運行仿真分析。ysis 節點，在彈出菜單中選擇【yze All】命令，或者單擊的仿真計算過程中，工作界面上的進度條窗口會顯示求解進度，信息管理窗口也會有相應的信息提示，并會在仿真計算完成后，給出完成提示信息。 173 =老師主

37、講的HFSS 培訓現已同步推出，課程詳情敬請查看/eda/hfss html）易迪拓培訓（htt/hfss）或者微波 EDA 網（h圖 9.22 “檢查結果顯示”框9.8查看仿真分析結果設計的環形耦合器工作頻率為 4GHz，設計中仿真分析了耦合器 17GHz 頻段的掃頻特性。在分析結果中， 主要查看兩個指標：一是 17GHz 頻帶內 S 參數的掃頻特性，二是在 4GHz 工作頻點上的 S 參數矩陣。9.8.1查看 S 參數掃頻結果右鍵單擊工程樹下的 Results 節點，在彈出菜單中選擇【Create Terminal Solution Data Report】【Rectangular Plo

38、t】命令，打開“結果框。在該框中，Category 項選中 Terminal S設置”Parameterty 項按住 Ctrl 鍵的同時選中 St(T1,T1)、St(T1,T2)、St(T1,T3)和 St(T1,T4)，在 Function欄選中 dB，如圖 9.23 陰影部分所示。然后單擊按鈕，生成結果；再單擊按鈕如圖 9.24關閉 所示。框。此時，生成的S11、S12、S13 和 S14 在17GHz 范圍內隨頻率的變化曲線圖 9.23 “圖形化結果設置”框 174 =老師主講的HFSS 培訓現已同步推出，課程詳情敬請查看/eda/hfss html）易迪拓培訓（htt/hfss）或者

39、微波 EDA 網（h第 9 章 HFSS 環形定向耦合器設計實例圖 9.24 S 參數隨頻率變化而變化的關系圖在結果工作界面，單擊的按鈕，進入標記（Marker）模式，移動鼠標指針到S14曲線的 4GHz 頻點處，然后單擊鼠標左鍵，此時會在 S14 曲線的 4GHz 頻點上作一個標記 m1，并顯示出該處的值為2.9457（3dB）。單擊 Esc 鍵退出標記模式。因為環形耦合器是個互易器件，所以有 S12=S21，S13=S31，S14=S41。從結果中可以分析得出，在 4GHz 處 2、4 端口輸出功率是端口 1 輸入功率的一半（約為3dB），端口 3 和端口 1 互相離度40dB）。（隔9.

40、8.2查看 4GHz 頻點的 S 矩陣右鍵單擊工程樹下的 Results 節點，從彈出菜單中選擇【Solution Data】命令，打開如圖 9.25 所示的求解結果顯示窗口。在結果顯示窗口中，在圖示標號處選擇 LastAdaptive，在圖示標號處選擇 Matrix Data 選項卡，在圖示標號處選擇 Real/Imaginary，此時窗口下方即以（實部，虛部）的形式顯示耦合器在 4GHz 處的 S 矩陣。圖 9.25 求解結果顯示窗口 175 =老師主講的HFSS 培訓現已同步推出，課程詳情敬請查看/eda/hfss html）易迪拓培訓（htt/hfss）或者微波 EDA 網（h從結果顯

41、示數據中可以得出，設計的環形耦合器在 4GHz 處的 S 矩陣為（精確到小數點后兩位）：0.09 j0.71 0.01 j0.010.09 j0.690.01 j0.010.08 j0.690.030.010.09 j0.6900.08 j0.710.09 j0.710.01 j0.01 S 0.08 j0.710.010.08 j0.690j0.70j0.7 0j0.70101 00 j0.7 0 j0.71 j0.70 （9-8-1）j0.70 j0.7000101j2 0011019.9結 果細心的讀者對比仿真計算得出的 S 矩陣結果，即式（9-8-1）和理論分析給出的 S 矩陣結果，即

42、式（9-1-1）可以發現，仿真計算結果和理論分析結果有著很大差異。那么，是什么原因導致這樣的差異呢？知道，面的設計中，每個端口的傳輸線長度取的是 1/4 個導波波長；這 1/4 個導波波長的傳輸線長度會在每個端口引入/2 的相位差，從而導致了 S 參數矩陣仿真計算結果和理論分析結果的差異。9.9.1重新為了驗證S 矩陣結果的分析結論，把每個端口傳輸線長度設置為 0.5mm（遠小于工作波長 49.13mm），然后重新運行仿真計算。把每個端口傳輸線長度設置為 0.5mm，只需要把變量length24.5mm的初始值由原來的改為12.72mm 即可。從主菜單欄選擇【HFSS】【Design Prop

43、erties】，打開“設計屬性”框，把變量length 對應的 Value 值由 24.5 修改為 12.72，如圖 9.26 所示，然后單擊按鈕退出框。單擊的按鈕；重新運行仿真計算。說明：因為此處只需要查看 4GHz 工作頻點上的 S 參數矩陣，不需要查看耦合器頻率響應，所以為了節約仿真計算時間，可以取消前面的掃頻設置后再運行仿真。在工程樹中，展開ysis 下的Setup1 節點，選中 S置。p1，單擊右鍵，在彈出菜單中選擇【Disable Sp】命令，即可取消掃頻設仿真計算完成后，執行和前面相同的操作，即可查看端口傳輸線長度設置為 0.5mm 時的 S 參數 176 =老師主講的HFSS 培訓現已同步推出，課程詳情敬請查看/eda/hfss html）易迪拓培訓（htt/hfss）或者微波 ED