微波传输线的模型仿真
微波传输线经典模型
操作流程
记得时刻保存哟~
- 打开 HFSS 软件，新建一个模型
- 可以看到工作区出现了坐标系，可以开始建模
在 xy 坐标系中画一个矩形，双击模型区块部分的 CreateRectangle 可以查看属性
属性栏中 position 代表你画的矩形的第一个点（初始位置），Global 坐标系为默认坐标系，Axis 为轴线，图中为 z 轴，X，Ysize 代表其长度，默认单位为 mm。
（右击坐标系空白处调出命令菜单，点 measure 可以量取长度）
- 模型属性
选中 Rectangle1，双击调出属性栏
可以进行重命名操作（全英文），右下角也可以看到其属性栏。
orientation 可以更改其他坐标系（如果有）
model 选项可以将模型选择性的暂时忽略（不勾选），也就是不参加运算
Display wire frame 可以显示边界线
Color 选颜色
Transparency 选择透明度，越高越透明
- 设置变量
在模型属性栏内，如果我们需要观察不同形状下模型的计算结果，就需要不断地调节其大小，但是其运算结果会覆盖掉上一次的运算结果，导致不能进行分析，所以我们可以加入变量。
可以发现，有了变量，定义起模型更方便了。完成参数设置，模型如图
注意：不能将系统标量用作自定义变量，例如 r
注意：当 position 选项栏中出现变量和常量同时存在的情况，其常量要加单位
注意：可以在 HFSSDesign 看到所有的变量（此处为局部变量，全局变量猜猜看？）变量前加 $ 符号即可变为全局变量
- 设置馈线
传输线分为上层金属和下层金属，中间为一个介质
此处 feed 更改为上层金属馈线（feed 为理想导体，没有厚度，工程上一般都有厚度）
设置边界条件，设置为理想导体（此方法只针对面）
设置完即可在设计里面看到边界条件（做完一步 check 一下）
- 建立介质
一般是 box，工程上介质需考虑实际情况
重命名为 sub，单击模型区域内的 sub-CreateBox
同样在右下方看见其属性栏
material 为介质材料，默认真空，需要更改点击 edit
在该界面下，可以看到不同材料的介电系数等值，并且可以完成介质的搜索，编辑，添加，删除等功能
此处选择 FR4
设置透明度，如图
- 画地
一样是 box（直接复制 sub），此处不可以用面，地应该有厚度，不可以忽略
改名为 ground，材料设置为铜（copper）
- 设置激励
画端口（馈电端口）
此处介绍波端口（wave port），规格如图
注意：如果波端口过小，馈电可能不足
画 XZ 平面的波端口，如图（可以在箭头处设置所画平面）
调整尺寸，如图
另一端的 wave port 有两种画法，一是重复上述操作再来一遍，二是镜像过去
tab 键可以切换坐标，以免出现尺寸问题
- 镜像的好处是：更改其中一方的参数，另一边自动变化
这里可以看到镜像复制操作，选中操作，删除即可撤销操作
- 设置端口激励
首先设置成波端口
然后画积分线
积分线选择 new line，然后在波端口上选取，向下竖直方向（可以通过输入坐标选取）
设置完成下一步——> 确定即可
这个暂时放一边。
设置完成可以看到 waveport 的激励
此时继续镜像。
出现两个激励即可。
- 空间介质
空间默认介质是 pec（金属），不做修改的话，处处导通，传输线就没有意义，所以模型需要放在一个空气盒子里
- 画空气盒子
传输线六个面除了上面都需要紧贴空气盒子，传输线属于弱辐射体（强辐射体比如天线）上方存在辐射，所以上方需要四分之一空气波长的距离，非辐射面都需要紧贴结构体。
和上述画 box 方法类似，材质改成 air
注意：波端口必须紧贴空气腔，相当于接触了外面的金属
如果空气腔过大，则需要加入介质（非空气）
也就是在波端口画一个 box
选中 port 面，右击，edit，点击 surface，sweep faces along normal沿垂直方向扫描面
此处更改厚度，即可更改面的厚度，材料换成 pec
- 设置辐射边界
目的是模拟无限空间
- 开始仿真
analysis 里面 add solution setup
从上至下依次为：带宽；迭代步数；精确度（后面两个决定了运算强度）
- 设置扫频范围
此处选择 fast
- 检测能否仿真
一般情况下都是 ok 的，这里是边界条件没有设置好，重新设置一下积分限，不能超出边界
设置完毕
跑仿真
点击 result 即可查看结果
1 和 2 端口回波应该是一样的，此处应该是网格剖分的差别（精确度）
查看阻抗
如上。
tips
如果在选择 waveport 时固定阻抗，则结果固定为 50 欧姆
这也是波端口的特色所在。
浙公网安备 33010602011771号