微波无源电路仿真技术01

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主题2:微波无源电路的实践

主题2:微波无源电路的实践
行仪器的校准。校准就是将传输或反射损耗测 量系统中固有的损耗存储在内存中,以后再从 测试数据中减去这些损耗,其结果反映的就只 是被测部件的特性。
• 单端口校准:单端口校准能测量并消除反射测
Connector
电缆
Cable






接地卡口
Grounding bar
微波系统在通讯领域的应用
GSM/CDMA移动通讯系统的天线
微波系统在通讯领域的应用
GSM/CDMA
微波系统在通讯领域的应用
移 动 通 讯 系 统
微波系统在通讯领域的应用
地面数字通讯 系统
便携式点对点系统
微波系统在通讯领域的应用
主题2:微波电路设计1与实践
——微波பைடு நூலகம்源电路设计制作与测试
1. 认识微波系统与部件 2. 解剖微波工程 3. 微波网络分析仪的用处 4. 微波网络分析仪的使用 5. 简要原理 6. 网络分析仪的使用步骤 7. 微波工程中的EDA工具 8. 设计实例 9. 实践要求
1. 认识微波系统与部件
——我们周围有些什么样的微波系统?
幅度和相位信息,通过比值测量法定量描述被测器件的反 射和传输特性。
网络分析仪分类
矢网(Vector network):
能测量和显示电气网络和整体幅度和相位特性。 包括:S参数、幅度和相位、驻波比、插入损耗/增 益、群延时、回波损耗、复数阻抗等
标网(Scalar network) :
只能测量S参数的幅度部分,测量结果包括:传 输损耗/增益、回波损耗和驻波比、反向隔离度等
4、微波网络分析仪的使用
4.1 网络分析仪简介
网络分析方法: 是通过测量微波网络(微波部件)输入端和输出

微波无源电路仿真技术(02EM)

微波无源电路仿真技术(02EM)

平面仿真器(EM Sight)适用领域
Typical Board, Package, IC Planar Structures
Planar layers of metal and dielectric.
Planar Antennas Structures with well defined ground planes
Microstrip Coplanar
Typical Structures of Interest to RF, Microwave Designers
Methods Use Green’s Functions
Assumes have parallel layers of materials solve for currents on the metal
Linear Simulator
S parameters are output at the ports specified. No active devices are allowed. ME are solved for the currents on the metal.
Materials Allowed
1. 0
Many Formats
Available
S,Y,Z
Image Currents and E-Fields
- 10
0
10 20
- 20
30
30
40
-
40
50
-50
60
-60
70
-70
800
110 -110
120 -120
130
-130
-
14
14 0
-

电子科大HFSS(01)微波仿真技术与微波仿真软件

电子科大HFSS(01)微波仿真技术与微波仿真软件

CST Design Studio界面
Ansoft Serenade



Ansoft Serenade 设计环境为现代的射频以及微波设计者们提供了一个强大 的电路、系统和电磁仿真的工具。简易的使用环境允许使用者们在仿真器和 其他的工具(如文字处理器)最大程度的产生数据资料的转移。简单的说, 它主要包括Harmonica电路仿真 和 Symphony系统仿真部分。 Symphony 可以在Serenade 文件夹(一种计算机标原理图获取、布局、和 仿真环境)下面运行。它是一个可以仿真有射频、微波和数字部分组成的通 信系统的软件工具。Symphony 添加了针对外围环境的高效的模拟、数字混 合方式(模拟和数字)和系统分析能力。使用者能够很快的构建一个系统包 括大量元件的库里的射频部分的模拟和数字信号处理。像信道编码,模拟和 数字信号处理滤波器,放大器,晶体震荡器衰减信道模型。这些都能使设计 者们迅速的组建有线的或者无线系统。由于系统自带了那么多模型,因此设 计者只需要对元器件键入很少的关键特征。它也能够对线性或非线性系统进 行彻底的操作。 它也能输出例如增益、噪声和在时域或者频域上的误码率。针对不同的设计 方法,在早期阶段的时候它就能够迅速的检查,以减少设计周期时间和避免 由于射频和数字信号处理系统之间的互相干扰而造成的高成本的重新设计。 一旦一个设计系统结构被确认了那么一个自上而下的设计流程就能被完成。 一个系统的误码率能够基于完整的系统分析而计算出来。对射频的描述,例 如阻抗不匹配,晶体震荡器的相位噪声和群延迟,在系统中(当然包括噪声, 输入功率,S参数和其他的输入信号扫描分析)把误码率的计算作为一个任何 参数的函数。
ADS主要应用

ADS功能非常强大,对整个现代通信系统及其子系统 的设计和仿真提供支持。主要应用有以下几个主要方 面:

微波无源电路仿真技术(04)

微波无源电路仿真技术(04)

order impedance calculation

Boundary is /4 away from horn aperture in all directions.
Note boundary does not follow ‘break’ at tail end of horn. Doing so would result in a convex surface to interior radiation.

Implication: Use caution when
using symmetry to assure that real behavior in the device is not filtered out by your boundary conditions!!



Natural 是指理想磁边界施加到其它边界 ( 如. Perfect E)


‘删除’理想电边界,但允许存在切向电场 。 其作用为在理想导电平面开了一个 ‘孔’ 。
Boundary/Excitations Overview
Perfect E 应用实例

不考虑损耗的金属平面
地平面
腔体表面
微带线导带
Resistor is 3.5 mils long (in direction of flow) and 4 mils wide. Desired lumped value is 35 ohms.
3 .5 0.875 4 Rlumped 35 Rsheet 40 / square N .875 N
趋肤深度

趋肤深度
1 = f
趋肤深度
d

微波无源器件的设计与优化

微波无源器件的设计与优化

微波无源器件的设计与优化在现代通信和雷达系统中,微波无源器件扮演着至关重要的角色。

它们作为微波信号的传输、调制和处理的关键组成部分,直接影响着系统的性能和效率。

因此,对微波无源器件的设计与优化显得尤为重要。

本文将探讨微波无源器件的设计原理、优化方法以及应用前景。

设计原理微波无源器件的设计原理涉及电磁场理论、微波传输线理论以及微波元件的电路模型等多个方面。

其中,电磁场理论用于分析微波在器件内部的传播和耦合特性,微波传输线理论则用于描述微波在导波结构中的传输规律。

此外,微波元件的电路模型则是将微波器件抽象为电路元件,用于建立数学模型以实现仿真和优化。

优化方法针对不同类型的微波无源器件,存在着各种不同的优化方法。

例如,在微波滤波器的设计中,可以通过优化电路拓扑结构、调整元件参数以及优化耦合方式来实现性能的提升。

而对于微波功分器件的优化,则需要考虑功分平衡性、传输损耗以及频率响应等因素。

此外,利用计算机辅助设计(CAD)工具进行仿真和优化也是常见的方法之一。

应用前景随着通信技术的不断发展,微波无源器件在通信、雷达、无线电频谱监测等领域的应用前景十分广阔。

在5G通信系统中,微波滤波器、功分器件等无源器件的优化将对系统的性能和覆盖范围起到关键作用。

同时,在雷达系统中,微波无源器件的高性能和稳定性要求将进一步推动其在目标识别、跟踪和导引等方面的应用。

此外,随着物联网、车联网等新兴应用的兴起,微波无源器件的需求将持续增长。

结论微波无源器件的设计与优化是一个综合性的课题,涉及多个学科领域的知识和技术。

通过深入研究微波器件的设计原理,采用合适的优化方法,并结合实际应用需求,可以不断提升微波无源器件的性能和可靠性,推动微波技术在通信、雷达等领域的发展。

微波无源电路仿真技术(06带线微带合路)

微波无源电路仿真技术(06带线微带合路)

-40.00
dB(S(2,3)) Setup1 : Sw eep1
Y1
-60.00
-80.00
-100.00
-120.00 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 Freq [GHz] 2.75 3.00 3.25 3.50
某合路器的MWO仿真模型
PCB图
MWO的优化结果
HFSS仿真模型
HFSS的仿真结果Βιβλιοθήκη Ansoft LLC0.00
Curve Info
XY Plot 1
dB(S(1,1)) Setup1 : Sw eep1 dB(S(2,2)) Setup1 : Sw eep1 dB(S(3,3)) Setup1 : Sw eep1
Port1-Port2低通
HFSS仿真结果
Ansoft LLC
0.00
XY Plot 1
HFSSDesign1
Curve Info dB(S(1,1)) Setup1 : Sw eep1
-20.00
dB(S(1,2)) Setup1 : Sw eep1 dB(S(1,3)) Setup1 : Sw eep1
微波无源电路仿真技术
带状线/微带线合路器
电子科技大学 贾宝富 博士
设计及过程



通常,带状线和微带线合路器通常都是低通和带阻滤波器 。低通滤波器通常选择切比雪夫和椭圆函数类型。带阻滤 波器一般也会利用SIR谐振器控制寄生阻带的位置。这类 器件的设计过程为, 建立电路模型,注意此时不一定使用带有J/K变换器的滤 波器电路模型。 选择合适的电路结构建立原始电路板模型。 使用电路软件优化。 利用EM软件或三维软件检验设计。 加工测试。

微波无源电路仿真技术(03低通滤波器)

微波无源电路仿真技术(03低通滤波器)

低通滤波器的实现方法(一)

高、低阻抗传输线法:
X βl βl = Z 0tg ≈ Z 0 2 2 2
βl π
4
= B Y0 Sin ( β l ) ≈ Y0 β l β l π
4
= X Z 0 Sin ( β l ) ≈ Z 0 β l β l π B βl βl = Y0tg ≈ Y0 2 2 2
微波无源电路仿真技术
微波低通滤波器设计
电子科技大学 贾宝富 博士
微波低通滤波器的设计方法
微波低通滤波器的设计过程大致可分为3个步骤: (1)根据滤波器的预先给定的技术指标,设计出一 个LC梯型网络低通原型滤波器; (2)通过低通变换得到LC低通滤波器。 (3)选择合适的微波结构用微波网络元件来实现LC 低通滤波器中串联电感和并联电容。 实现微波网络元件的结构有:波导,同轴线,带 状线,微带线等。相对应的低通滤波器分别被称 作波导低通滤波器,同轴线低通滤波器,带状线 低通滤波器和微带线低通滤波器等。
技术指标

截止频率: f1 = 2GHz 通带最大插入损耗:LAr ≤ 0.1dB 4GHz 阻带最大衰减:La ≥ 30dB @ f a = 输入、输出阻抗: 50Ω
确定滤波器级数

如选择切比雪夫滤波器,根据公式,
= LA (ω ′) 10 log10 2 −1 ω ′ ′ = LA (ω ) 10 log10 1 + ε cosh n cosh ′ ω 1 ω ′≤ω1′ −1 ω ′ 2 1 + ε cos n cos ′ ω 1 ω ′≤ω1′

微波无源电路仿真技术(04管状滤波器)

微波无源电路仿真技术(04管状滤波器)
4Cs2 K ij
2 1 4 2Cs2 K ij
2C0C1 Cpij 2C0 C1

根据T形到Π形(星形)等效电路的计算公式,得
Cij
2Cs Cpij 1 Cs K ij
Π形拓扑结构端部等效电路

端部为容性耦合的电路结构,丌能直接使用变换器等效。 需要变换成如下的电路形式。
Cd 2 r3Cd 2 1 1 4 Cd ln 2 ln 100 1 1 2 11.1(1 )( 1) 1016 ( pF / mm)


其中:
r r 3 2; r3 r1

实际上,串联电容输入是Π形拓扑结构的一个特例。通常 这种结构多用于窄带管状滤波器设计。串联电感输入多用 于宽带滤波器设计。下面将分别对Π形拓扑结构和串联电 感结构的综合设计过程做比较详细的介绍。
超导滤波器的拓扑结构

另外值得注意的是,管状滤波器的电路拓扑结构除了用于 管状滤波器外也被用于其他半集中参数滤波器设计。例如 :平面结构超导滤波器设计。
管状滤波器样品
管状滤波器内部结构
一款管状滤波器的结构
管状滤波器典型技术指标
管状带通滤波器的拓扑结构

管状带通滤波器的电路拓扑结构有多种类型。
串联电感输入
串联电容输入
并联电感输入
管状带通滤波器的拓扑结构

为了能够比较容易地实现管状结构滤波器要求的元件值, 管状滤波器还有一些变形的拓扑结构。如下图所示的输入 输出端为Π形电容的拓扑结构。

2 1 FBW 0
计算 Cs
Cs 1 ; 2 0 Ls
综合步骤(2)

微波工程无源微波电路PPT学习教案

微波工程无源微波电路PPT学习教案
平行于TM01模的横向电力线。
第25页/共273页
25
图 5. 12 模式抑制器结构示意图 (a) TE01 (b) TM01
图5. 12(a)中的结构可以让TM01模顺利通过,故又名为 TM01模式滤波器,而图5. 12(b)中的结构又名为TE01模式滤 波器。由图不难发现,对被抑制的模式,该结构破坏其边界 条件,而对能通过的模式,该结构顺应其边界条件。
无反射的微波暗室:尖 劈形的吸收材料装在室 内六壁上,用于模拟平 面波和球面波,研究辐 射和散射
图 5. 2 大功率匹配水负载
第6页/共273页
6
5.3 波导接头和同轴接头
各种波导器件连接起来构成微波系统,这种连接主要 依靠波导接头来实现。在此只限在TE10模的矩形波导,由 TE10模波导内壁表面电流的分布可知,波导宽壁中线附近 有较强的纵向电流,因此要求波导在该处应有良好的接触 。
图 5.13 波导T型分支
(a) E-T分支 (b) H-T分支
第28页/共273页
28
当分支波导在主波导的宽壁上,分支平面与主波导中 TE10波的电场E平行时,这种分支称为E-T分支;如果分支波 导在主波导的窄壁上,分支平面与主波导中TE10波的磁场H 平行时,则称这种分支为H-T分支。 定性
将T型分支看作三端口网络,对各臂进行编号,主波导 的臂称作端口1和端口2,分支臂称作端口3,工作波型为TE10 波,根据边界条件可以大致地画出T形分支中的电场分布。 图5.14中的三张图画出了E-T分支中三种不同激励情况下的电 场分布示意图,需要说明的是,在波导非均匀处的场是非常 复杂的,这里仅是一种示意图。
第26页/共273页
26
一段长度为l 的模式抑制器,可视作二端口网络,当其制作 理想时,对被抑制的模式,其散射矩阵应为

微波无源电路仿真技术(03Layout)

微波无源电路仿真技术(03Layout)

MTRACE2 ID=X4 W=50 mil L=1144 mil BType=2 M=0.5
MTRACE2 ID=X1 W=50 mil L=990.2 mil BType=2 M=0.5 1
MTEE$ ID=TL1
使用关联参数设计
MTRACE2 ID=X4 W=50 mil L=1144 mil BType=2 M=0.5
微波无源电路仿真技术
先进的版图设计
电子科技大学 贾宝富 博士
先进的版图技术

目标… 创建一个智能版图
注: 这个版图将自动对应于 编辑后的 MTRACE2元件
先进的版图技术

开始 MWO 并创建一个新的电路原理图 添加下述元件 …
MTRACE2 ID=X1 W=50 mil L=400 mil BType=2 M=0.5 1 3 MTEE$ ID=TL1 2 MTRACE2 ID=X2 W=50 mil L=400 mil BType=2 M=0.5
先进的版图技术

在MTRACE X2的参数中添加下述方程 …

“W@MTRACE2.X1” 为宽度参数 “L@MTRACE2.X1” 为长度参数 “DB@MTRACE2.X1” 为弯曲位置阵 “RB@MTRACE2.X1” 为弯曲角度阵
MTRACE2 ID=X1 W=W@MTRACE2.X1 mil L=L@MTRACE2.X1 mil BType=2 M=0.5 DB=DB@MTRACE2.X1 m RB=RB@MTRACE2.X1
注: 详情请看下一幅幻灯片
先进的版图技术

用方程定义MTRACE X2 的参数L,W,DB 和 RB。
先进的版图技术

编辑 MTRACE X1并观察X2的行为!

微波无源电路仿真技术(07功率分配与合成)

微波无源电路仿真技术(07功率分配与合成)

6
Wilkinson功分器的频率特性



通常单级Wilkinson功分 器的工作带宽只能达到一 个倍频程左右。 为了扩大工作带宽需要多 级级联。 采用级联方式以后,隔离 度也可以提高。
Wilkinson功分器的实际结构
Wilkinson功分器设计举例

设计微带二路功分器,各路引出线的特性阻抗ZC=50Ω, 比例系数k=2,工作频率f=1.8GHz,微带基片的相对介 电常数εr=2.5,高度h=0.8mm。

Wilkinson功率分配与合成器的特点是同相输出。通常, 单级Wilkinson功率分配与合成器的工作带宽不太宽。但 是通过级联方式可以扩大Wilkinson功率分配与合成器的 工作带宽。
等分Wilkinson功分器
单级工作带寛大约1个倍频程。
4
不等分Wilkinson功分器
5
N路Wilkinson功分器
Gysel功分器
Z1 = Z 0 2; Z2 = Z0 Z0 = R 2;
MWO仿真模型

使用前例的基片和中 心频率设置。计算出 各线段的线长和线宽 。 Z(Ω) 50 70.7 1.24 29.43
W(mm) 2.22 L(mm) 28.85
35.4 3.68 56.68
MWO仿真结果
多路功分器的讨论
微波无源电路仿真技术
平面功率分配与合成电路简介
电子科技大学 贾宝富 博士
前言

在微波电路中,功率分配/合成器是非常 重要的器件,它被广泛应用于馈线系统、 混频及功率放大器中。功率分配与合成的 电路形式很多。这里,我们结合平面电路 仿真介绍几种常见的功率分配与合成的电 路形式和基本分析方法。

微波无源电路仿真技术(02微带滤波器)

微波无源电路仿真技术(02微带滤波器)
dB(S(2_1,1_1)) Import5 : Fingu_BPF_Filter_1(t5) pass08
dB(S(1_1,1_1))_1 Import7 : Fingu_BPF_Filter_1(t5) pass12
dB(S(2_1,1_1))_1 Import7 : Fingu_BPF_Filter_1(t5) pass12
XY Plot 1
AW R
HFSSDesign2
Curve Info
dB(S(1,1)) Setup1 : Sw eep1
dB(S(2,1)) Setup1 : Sw eep1
dB(S(Port1,Port2)) Import2 : Fingu_BPF_Filter_1(t5)
dB(S(Port2,Port2)) Import2 : Fingu_BPF_Filter_1(t5)
dB(S(1,1)) Setup1 : Sw eep1 dis='1.322mm' p0='0.1625mm' p1='0.209mm' p2='0.3353mm' s1='1.224mm' s2...
dB(S(2,1)) Setup1 : Sw eep1 dis='1.322mm' p0='0.1625mm' p1='0.209mm' p2='0.3353mm' s1='1.224mm' s2...
第二步:设置优化
用微波办公室打开 原理图文件,设置优化。设置 完成后,开始优化。
在优化目标中
输入通带和阻 带要求
在优化自变量 中,设置L0为
适当的值(频 率高可减小)。

无源器件设计仿真和优化

无源器件设计仿真和优化
④隔离; ④输入:②③等幅反相输出,
①隔离; ②③输入:①输出和信号,
④输出差信号;
(1)双T
“①④臂隔离”原因:
4臂输入的TE10 模式关于中 轴面T反对称,而1臂中TE10 模式关于中轴面T对称,故 相互不能激励。
1臂(4臂)输入的TE10 模 可以在4臂(1臂)中激励 起高次模,但高次模式不 能传输,不能输出。
信号1-信号2
3 2 信号2
T • 两信号分别从1、2臂输入,且到达分支波导中轴T面时
相位相同,则3臂输出两信号之差,称为差信号。
• 若两输入信号等幅,则3臂无输出。
2.波导E-T
求和功能:
信号1 1
信号1+信号2
3 2 信号2
T • 两信号分别从1、2臂输入,且到达分支波导中轴T面时
相位相反,则3臂输出两信号之和,称为和信号。
3. Set up and Solve the Parametric Analysis
Select Power 11, Power21, Power 31 Click Add Calculation
S
1
1
0
0 1
2 1 0 0 1
0
1
1
0
3 1(H)
(3)魔T的应用
单脉冲雷达
△β=(A+B)-(C+D)
和差网络:
Δ
接收机 ∑=A+B+C+D
Σ

发射机
ΣⅠ
△α=(A+C)-(B+D)
Σ
C

Σ

Δ
D
A
Δ
B
和波束 差波束
A
C

微波技术与天线 无源电路

微波技术与天线 无源电路

微波技术与天线-第五章无源微波电路
5.4 短路器
不吸收入射波的任何能量而使其产生全反射。实用的短 路器都作成可调的,称为可调短路活塞。
要求: (1)保证接触处损耗小,其反射系数的模值应接近于1; (2)当活塞移动时,接触损耗的变化要小; (3)大功率运用时,活塞与波导(同轴线内外壁)间不应发生打 火现象。
性质:3端口激励,1、2端口反相输出
设在端口3上将网络本身调好匹配:s33 0
s11 则: s s12 s13
s11* * s12 s13*
s12 s11 s13
s12* s11* s13*
s13 s13 0
s13* s11 s13* s12 0 s13 s12 s11 s13
微波技术与天线-第五章无源微波电路
5.5 衰减器
一、 吸收式矩形波导衰减器 (a)横向可调:吸收片移向波导中央时衰减量加大; (b)垂直可调:吸收片从波导宽壁中央深入到波导中时衰减量加大; 吸收式衰减器指标:起始衰减量,最大衰减量、衰减器的输入驻波 系数和工作频带。
微波技术与天线-第五章无源微波电路
1 1 [ s] 1 2 2 2 2 0
1 j s13 e 2 s s 1 e j 12 11 2
1端口激励
1 1 2
调节参考面,使 0
1 1 2 s11 , s21 , s31 2 2 2
于是在S12,S13,S23至少有两个为0,但这与振幅条件相矛盾。
无耗、互易和全匹配三个条件只能同时满足两个
微波技术与天线-第五章无源微波电路
5.7波导T型分支

微波工程第五章无源微波电路

微波工程第五章无源微波电路

传输线特性
传输线的特性参数包括电导、电 感、电容、电导波速等,这些参 数决定了传输线的性能和传输信 号的特性。
微波网络理论
1 2 3
网络基本概念
微波网络是一种抽象的模型,用于描述微波元件 和系统中的电磁波传输、散射和变换。
网络元件与元件网络
微波网络由各种元件组成,如电阻、电容、电感、 变压器等,这些元件按照一定的规则连接构成网 络。
微组装技术
总结词
微组装技术是一种将多个小型化元件和电路组装在一起的方法。
详细描述
微组装技术包括表面贴装、混合微组装和三维集成等技术。通过微组装技术,可以将多个小型化元件和电路集成 在一起,实现高性能、小型化的无源微波电路。微组装技术具有高密度、高可靠性和低成本的特点,广泛应用于 现代通信和雷达系统的制造。
厚膜工艺
总结词
厚膜工艺是一种使用丝网印刷技术在衬底上制造电路的方法。
详细描述
厚膜工艺使用导电和介质材料作为墨水,通过丝网印刷技术在衬底上形成电路 和元件。厚膜工艺适用于制造低成本、大批量生产的微波元件和电路。
LTCC工艺
总结词
LTCC工艺是一种使用低温共烧陶瓷技术制造多层电路的方法。
详细描述
LTCC工艺使用低温烧结的陶瓷材料作为基板,在陶瓷基板上制造多层电路和元件 。LTCC工艺具有高可靠性、低损耗和高频率性能的特点,适用于制造高性能的无 源微波电路。
谐。
波导
波导是无源微波电路中 常用的传输线之一,主 要用于传输微波信号。
02 无源微波电路的原理与设 计
传输线理论
传输线基本概念
传输线是微波工程中用于传输电 磁波的媒介,由两条平行导体组 成,用于信号传输和控制。
传输线种类

微波无源电路仿真技术(01平面电路)

微波无源电路仿真技术(01平面电路)

优化结果

徆快将得到结果
七 、误差分析
待分析癿参数

选择电容值C为待分析癿参数,设置误差为10%

■ 接地、端口以及子电路模块可在菜单栏中找到
快捷键: 接地(GND) - Ctrl + P 端口(PORT) - Ctrl + G 子电路(SUB) - Ctrl + K
电路图——左半部分

连接好癿元件如下图所示(整个电路图癿左半部分)
注意: 对于MTRACE2元件,有标记 癿端口(Port 1)必须按此 顺序摆放
1. 双击 MTRACE2元件
3.布线, 双击完成 2.移动至1端口, 再双击
自动衔接

选择工具栏中癿“Snap to fit”可自动衔接元件
先选择线,再进行“Snap to fit”操作,就可以自动 衔接至SMA接头
3D 视图

通过工具栏上癿按钮可方便查看3D视图
旋转3D视图

在3D视图中,按住鼠标左键丌放并移动可进行旋转观察 注意到SMA接头和不之连接癿MTRACE2一端収生了短接 ,这是因为它们目前都设置在PCB癿顶层,而实际上此条 线应位于PCB癿底层。
设置频率范围

在“Project Options”右键可设置仿真频率
丌要忘记点 Apply按钮
在左侧“Current Range”中显示 癿是仿真癿频率点及范围
仿真

单击工具栏癿“Analyze”按钮可进行仿真
如果改变了基板 STUB癿参数显示癿 仿真图将产生变化
四 、调谐
调谐设置

单击工具栏上癿“Tune Tool”可选择需要调谐癿参数戒 变量
保存电路图名称中丌建议使用空 格,尤其在封装库名称中建议使 用下划线”_”代替

01_HFSS简介

01_HFSS简介

模式驱动(Driven Modal):模式S参数的差值▽S 终端驱动(Driven Terminal): 单端或不同节点S参数的差值▽S 瞬态求解(Transient):单端或不同节点S参数的差值▽S 本征模(Eignemode): 频率差值▽F
Ansoft 桌面 –项目管理器



每一个界 面可包含 多个项目 每一个项 目可包含 多个设计 项目管理 器集成了 参扫、优 化器等
平移坐标原点 原点不变,重新定义x轴和y点 平移原点,并重新定义x轴和y点 在选定个一个面上定义坐标系(选择原点和x轴) 基于体产生坐标系: (将原点移到体的顶点、原点不动指定x轴和y轴、移动原点并指定x轴和y轴)
在相对坐标系中建模
倒圆角
倒直角
参数化建模



在HFSS和CST中都可以参数化建模。 参数化建模可以方便以后的参数扫描和优化。 所以应当养成参数化建模的习惯。 在HFSS中参数分成全局变量(Project Variables)和局部变量(Local Variables) 两种。 可以在建模之前输入变量,也可以边建模边输 入变量。
画函数曲线
画基于函数的面
基本图形的转换(4种:拉伸、螺旋、旋转、扫掠)

图形转换

Line->Face Face->solid
将物体上 的面拉伸 将线、二 维sheet 旋成螺旋 线
将线、二 维sheet 旋成旋转 体 将线、二维sheet 沿矢量扫掠
鼠标右键选面
模型树里去选体
将二维 sheet拉 伸

Transform

Arrange

Duplicate

Scale
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Ansoft Designer
(MOM+解析法)
CST Design Studio
(解析法)
电磁场仿真软件
2.5D
Ansoft Esemble
(MOM)
Sonnet
(MOM)
IE3D
(MOM)
3D
Ansoft HFSS
(FEM)
Ansys
(FEM)
CST Microwave Studio (FIT)
Maxwell 方程组
Maxwell 方程组
r H(r,t)

r
r
D(r,t) J (r,t)
t
r E(r,t)

r B(r,t)
r
t
D(r,t) (r,t)
r
B(r,t) 0
本构关系
rr
D E
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r
B HrrJ E Nhomakorabea边界条件
ADS软件范围涵盖了小至元器件,大到系统级的设计和分析,主要包括 RFIC设计软件、RF电路板设计软件、DSP专业设计软件、通讯系统设计软 件以及微波电路设计软件。
ADS软件仿真手段丰富多样,可实现包括时域和频域、数字与模拟、 线性与非线性、噪声等多种仿真分析手段,并可对设计结果进行成品率分析 与优化,从而大大提高了复杂电路的设计效率,是非常优秀的微波电路、系 统信号链路的设计工具。不但其仿真性能优越,而且提供了功能强大的数据后 处理能力。这对我们进行复杂、特殊电路的仿真、数据后处理及显示提供了 可能。该软件切实考虑到工程实际中各种参数对系统的影响,对要求分析手 段多样,运算量大的仿真分析,尤其适用。
微波无源电路仿真技术
微波仿真技术与微波仿真软件
电子科技大学 贾宝富 博士
历史回顾
英国物理学家 J.C.Maxwell干1862年提 出了位移电流的概念,并提 出了“光与电磁现象有联系” 的想法。
1865年,Maxwell在其论文 中第 一次使用了“电磁场” (electro一magnetic field) 一词,并提出了电磁场方程 组,推演了波方程,还论证 了光是电磁波的一种。一百 多年来的事实证明,建立在 电磁场理论基础上的微波科 学技术,对入类生活产生了 极其巨大的影响。
CST Mafia
(FIT)
EMPIRE
(FDTD)
XFDTD
(FDTD)
FEKO
(MOM+PO/UTD)
Super NEC
(MOM+UTD)
ADS(Advanced Design System )
它是Agilent Technoligyies公司推出的一套电路自动设计软件。Agilent Technoligyies公司把已有产品HP MDS(Microwave Design System)和HP EEsof IV(Electronic Engineering Software)两者的精华有机的结合起来,并 增加了许多新的功能,构成了功能强大的ADS软件。
解析方法与数值方法
早期人们解决微波工程中的设计与计算问题, 基本上都采用解析方法
Maxwell 方程 + 规则边界 = 解析法
上世纪60年代,随着计算机技术的发展,开始 采用数值计算技术解决不规则边界条件下微波 工程问题的求解
Maxwell 方程 + 不规则边界 = 数值法
常见的数值方法
ADS软件可应用于整个现代通信系统及其子系统,能对通信系统进行 快速、便捷、有效的设计和仿真。这是以往任何自动设计软件都不能够的。 所以,ADS已被广大电子工程技术人员接受,应用也愈加广泛。
ADS主要应用
ADS功能非常强大,对整个现代通信系统及其子系统 的设计和仿真提供支持。主要应用有以下几个主要方 面:
二维(2D)解法(MOM,TLM,FEM,FDTD)
适用范围:场和源都是两维空间变量的函数。 典型应用:TE10矩形波导;TEM波同轴线等。
二维半(2.5D)解法(MOM,TLM,FEM,FDTD)
适用范围:场是三维空间变量的函数,源是两维空间变量的函数。 典型应用:平面传输线(微带线,共面波导)、平面结构天线和多
层结构器件(LTCC)等。
三维(3D)解法(FDM,MOM,TLM,FEM,FDTD,FIT)
适用范围:场和源都是三维空间变量的函数。 典型应用:可以求解所有的电磁场问题。
常见的仿真软件
系统仿真软件
Agilent ADS
(MOM+解析法)
Microwave Office
(MOM+解析法)
射频和微波电路的设计(包括RFIC、RF Board)。 DSP设计 通信系统的设计 向量仿真
每个设计本身又包括以下几个内容:
绘制原理图 系统仿真 布局图 Pspice原理图
ADS界面
Microwave Office
Microwave Office软件为微波平面电路设计提供了最完整, 最快速和最精确 的解答。它是通过两个模拟器来对微波平面电路进行模拟和仿真的。 对于由集总 元件构成的电路, 用电路的方法来处理较为简便。 该软件设有一个叫“VoltaireXL” 的模拟器来处理集总元件构成的微波平面电路问题。 而对于由具体的微带几何图 形构成的分布参数微波平面电路则采用场的方法较为有效, 该软件采用的是一个叫 “EMSight”的模拟器来处理任何多层平面结构的三维电磁场的问题。
由于这里意在着重于电磁场分析,所以仅涉及“EMSight”模拟器。下面是它的 具体功能:
“EMSight”模拟器是一个完整的三维电磁场模拟程序包, 它可用于平面高 频电路和天线结构的分析。模拟器分析的电路都安装在一个矩形的金属包装盒内, 对于电路的层数和端口数并没有限制。它还具有显示微波平面电路内金属上电流和 空间电场力线的能力。“EMSight”模拟器可以对微波平面电路进行许多种类的计 算, (在该软件中称计算为测量)。 除了可以计算电路的阻抗参量,导纳参量,散射参 量,传输参量, 混合参量之外, 对于线性电路,它能计算辅助稳定因子,输入电容,群延 迟, 偶/奇模传输常数/阻抗/导纳, 电压驻波比, 端口输入阻抗/导纳, 增益等。具有计 算各种线/圆极化微带天线的电场方向图和功率方向图的能力, 在计算天线时矩形的 金属包装盒边界可以改变, 顶部和底部可以改为自由空间阻抗,而侧壁可以拉远。在 “EMSight”模拟器内也设有一个元件库, 其特点是列入了大量的微带元件的资料如 各种弯头, 开路线, 短截线, 耦合器, 阶梯, T形接头等。 还包括了许多传输线的资料。
频域:
差分法(FDM) 有限元法 (FEM) 矩量法(MOM) 边界元法(BEM) 传输线法(TLM)
时域:
时域有限差分法 (FDTD)
有限积分技术(FIT)
微分型
积分型
数值解法根据空间变量分类
一维(1D)解法(传输线解,SPICE程序)
适用范围:场和源都是一维空间变量的函数。 典型应用:传输线;平面波和电路等。
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