基于HFSS分支定向耦合器设计说明书
HFSS中仿真设计3.4Ghz分支线耦合器
HFSS中仿真设计3.4Ghz分支线耦合器
时间：2015-08-16 来源：天线设计网作者：admin TAGS：hfss耦合器定
向耦合器
定向耦合器是一种有方向性的功率耦合器件，在射频系统中有着广泛的应用，如功率监控系统、测试系统、功率分配系统等。
定向耦合器是一个四端口网络，它有输入端（端口1）、直通端（端口2）、耦合端（端口3）和隔离端（端口4)。
当信号从输入端输入时，除了一部分功率直接从直通端输出外，[天线设计网同时还有一部分功率耦合到耦合端输出，但不会从隔离端输出。
小编今天带给大家的是在[天线设计网]hfss中仿真设计频率为3.4GHz的分支线耦合器。
step1：首先根据设计频率以及介电常数，确定分支线长度。
step2：端口一般都选用标准的50欧姆微带线。
step3：设置端口顺序，可以按照上图的顺序。
step4：仿真设计，查看结果，优化方案。
（a）在hfss中建立模型
（b）设置端口顺序。
（1是数输入端，2是直通端口，3是耦合端口，4是隔离端口）
（c）一些重要参数
（d）仿真结果S11
s12
S13
S14
（e）场分布图
（f）模型下载
耦合器模型
(34.78 KB)
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hfss9操作指南中文版
按同样的画圆柱的方法画出盘、调谐螺杆谐振杆内孔
现在我们只需要将谐 振杆和盘联合在一 起，再减去内孔就 可以了。
hfss9操作指南中文版
看看现在的项目管理树形栏，在 这里我们可以进行几合体的 操作、定义材料等。
材料
各个几何体
按住ctrl选中代表 谐振杆和盘的两 个几何体，发现 几何体操作 图标 变亮按下合并盘 和谐振杆结合为 一体；同理可以 再减去代表内孔 的圆柱体，树形 栏又发生变化，
hfss9操作指南中文版
•强大的场计算器 现有的场计算器具有复数算法、三角法功能，面积分和体积分，曲线的切线 计算和任意曲面的法线计算。功能强大的计算器使用户可直接操纵场来计算 功率耗散、存储能量和空腔Q值。与其他所有接口界面一样，后处理器中亦 具有宏记录/文本及在线帮助。
•最优设计解决方案 ANSOFTHFSS支持强大的具有记录和重放功能的宏语言。这使得用户可将 其设计过程自动化和完成包括参数化分析、优化、设计研究等的先进仿真。
各项设置好后，可以在list中看到你所设定的模型、边界、激励源、 网格设定，求解设定，并在其中对其进行编辑。可以点击 validate来验证设置的各项是否有误。
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最后我们对模型进行求解，可以得到谐振频率。如果前面做图的时候我 们已经把各个尺寸坐标设置为参数的话，那现在可以方便的在Design properties里面方便的修改参数，来达到产品所要求的频率
hfss9操作指南中文版
求解条件设置与
求解
8.0类似
设置sweep hfss9操作指南中文版
运算结果
Creat Report看S参数
hfss9操作指南中文版
谐振频率和损耗一目了 然，双击坐标轴或曲线， 或者点右键可以看到一
hfss中电磁耦合馈电设计
在高频结构仿真软件HFSS中，电磁耦合馈电设计是一种常见的技术，用于将电磁能量从一个结构传输到另一个结构。
这种技术广泛应用于天线设计、微波电路设计、射频识别（RFID）系统设计等领域。
在HFSS中进行电磁耦合馈电设计时，需要遵循以下步骤：1. 首先，需要建立一个包含两个或多个结构的模型。
这些结构可以是天线、微带线、波导等。
在HFSS中，可以使用各种工具来创建这些结构，例如几何体建模工具、参数化建模工具等。
2. 其次，需要定义电磁耦合馈电的方式。
在HFSS中，有两种常见的电磁耦合馈电方式：端口馈电和激励馈电。
端口馈电是指在结构的端口处施加电磁能量，而激励馈电是指在结构的任意位置施加电磁能量。
3. 定义好电磁耦合馈电方式后，需要设置馈电的属性。
这些属性包括馈电频率、功率、相位等。
在HFSS中，可以使用“激励”工具来设置这些属性。
4. 最后，需要运行仿真。
在HFSS中，可以使用“求解器”工具来运行仿真。
仿真完成后，可以查看仿真结果，例如电磁场的分布、S参数等。
在电磁耦合馈电设计中，需要注意以下几个问题：1. 电磁耦合馈电的效率。
电磁耦合馈电的效率是指从一个结构传输到另一个结构的电磁能量的比例。
电磁耦合馈电的效率受到多种因素的影响，例如结构之间的距离、结构的形状、馈电方式等。
2. 电磁耦合馈电的带宽。
电磁耦合馈电的带宽是指馈电频率的范围，在这个范围内，电磁耦合馈电的效率保持在较高水平。
电磁耦合馈电的带宽也受到多种因素的影响，例如结构之间的距离、结构的形状、馈电方式等。
3. 电磁耦合馈电的隔离度。
电磁耦合馈电的隔离度是指两个结构之间电磁干扰的程度。
电磁耦合馈电的隔离度受到多种因素的影响，例如结构之间的距离、结构的形状、馈电方式等。
在HFSS中进行电磁耦合馈电设计时，需要综合考虑上述因素，以获得最佳的电磁耦合馈电效果。
HFSS环形定向耦合器设计
HFSS电磁仿真设计实验报告仿真项目：HFSS环形定向耦合器设计专业班级：姓名：学号：仿真项目：HFSS环形定向耦合器设计一、建模：CreateRegularPolyhedron:0mm,0mm,-1.143mm StartPosit: length/cos(30deg) ,0mm ,-1.143mm Axis: Z Height:2.286 CreateCircle:Center Position:0 ,0 ,0 Axis:Z Radius:12.22mmName Value Unit "Evaluated Value" DescriptionCreateRectangle:Position:-0.869mm , 0mm , 0mm Axis:Z XSize:1.781.78mm Y Size:lengthName Value Unit "Evaluated Value" DescriptionCreateCircle:Center Position:0mm , 0mm , 0mm Axis:Z Radius:11.24mm二、仿真结果：S参数随频率变化的关系曲线图：查看1GHz频点的S矩阵Freq S:T1 S:T2 S:T3 S:T41(GHz) T1（0.56306,123）（0.48639,-69.1）(0.52081,-99.5）（0.41649,-78.1）T2（0.48639,-69.1) (0.44688,105) (0.53953,-99.2）(0.52031,-99.6）T3(0.52081,-99.5）(0.53953,-99.2）(0.44593,106）（0.48674,-69.1）T4(0.41669,-75.6）(0.52031,-99.6）（0.45674,-69.5) (0.56323,123）三、对建模结果的改变及结果改变：把每个端口的传输线长度设置为0.2mm结果：传输线的改变仿真结果与理论分析结果一致Freq S:T1 S:T2 S:T3 S:T44(GHz) T1（0.56738,168）（0.4816,-26.3）(0.5165,-53.9）（0.4225,-35.4）T2（0.48167,-26.3) (0.45832,153) (0.53878,-54）(0.51646,-53.9）T3(0.5165,-53.9）(0.53878,-54）(0.45879,153）（0.48118,-26.4）T4(0.4225,-35.4）(0.51646,-53.6）（0.48118,-26.4) (0.56783,168）四、实验心得：这个实验数据较多，所以更要小心仔细，来防止出差错，对建模结果的改变及结果，也符合预期。
hfss耦合器仿真设计范例-概述说明以及解释
hfss耦合器仿真设计范例-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在HFSS耦合器仿真设计范例这篇文章中，我们将介绍HFSS耦合器的原理和仿真设计步骤。
HFSS（High Frequency Structure Simulator）是一种电磁场仿真软件，广泛应用于高频电磁场仿真领域。
耦合器作为一种重要的电路元件，在无线通信和微波领域具有广泛的应用。
通过仿真设计，我们可以模拟和优化耦合器的性能，以满足实际工程需求。
本篇文章的主要目的是通过以HFSS为工具，详细介绍耦合器的仿真设计过程。
首先，我们将在理论背景部分介绍一些基本的电磁场理论知识，包括电磁波的传输和耦合原理。
随后，在HFSS耦合器的原理部分，我们将重点讲解HFSS软件在耦合器仿真中的应用。
接下来，我们将详细介绍HFSS耦合器的仿真设计步骤。
这包括建立仿真模型、设置边界条件和材料属性、定义仿真参数等。
我们还将介绍如何通过改变耦合器的几何参数来优化性能，如改变耦合间隙、调整导体尺寸等。
通过仿真结果的分析和对比，我们可以评估不同设计参数对耦合器性能的影响，并提出设计优化建议。
最后，在结论部分，我们将对实验结果进行分析和总结。
通过对仿真数据的分析，我们可以得出一些结论，如耦合器的带宽、传输损耗等。
同时，我们也会给出一些建议，如如何改善耦合器性能或进一步优化仿真设计。
通过本文的学习，读者将了解到HFSS耦合器的原理和仿真设计步骤，并能够利用HFSS软件进行仿真设计。
这不仅对于从事无线通信和微波领域研究的工程师和学者有重要意义，同时也对于对电磁场仿真感兴趣的读者有一定的参考价值。
在实际工程应用中，通过仿真设计可以节省成本和时间，同时提高产品性能和可靠性。
因此，熟练掌握HFSS耦合器的仿真设计方法对于工程实践具有重要的指导意义。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下信息：文章结构部分的主要目的是介绍整篇文章的组织方式，以及各个章节的内容概述。
通过对文章结构的明确介绍，读者可以更好地理解整篇文章的逻辑架构，有助于他们更好地理解和接受文章的内容。
利用HFSS进行波导单孔定向耦合器的仿真设计
-138-/2013.02/PLAY:CLR P3.4 ;存储器片选信号MOV A,#81H ;选择播放段落MOV DPTR, #0A900H ;选通语音芯片MOVX @DPTR, A ;送指令第一个字节MOV A,#10H ;指令第二个字节MOVX @DPTR,A ;送第二个字节SWAP A ;取忙碌状态ANL A,#0FHMOV B,A MOV A,#28H DJNZ ACC,$ ;等待L23: MOVX A,@DPTR ;是否播放完毕ANL A,B JNZ L23NOPLJMP PLAY参考文献[1]MSM6295.Data .2005-7.[2]楼然苗,李光飞.51系列单片机设计实例[M].北京航空航天大学出版社,2003.[3]何希才.常用集成电路简明速查手册[M].国防工业出版社,2006.[4]百度百科.利用HFSS进行波导单孔定向耦合器的仿真设计陕西黄河集团有限公司12车间 郭宏博 盛利利 杨 辉【摘要】本文介绍了单孔定向耦合器的仿真设计方法，该定向耦合器在一定条件下的方向性可以达到20dB以上，并具有结构简单、驻波小、方向性强等特点。
【关键词】单孔；定向耦合器；HFSS仿真1.前言定向耦合器是一种具有一定方向性的分功率器，在微波系统中较为常见，它能从主传输系统的正向波中按一定比例分出部分功率，而不从反向波中输出功率，因此可以利用定向耦合器对主传输系统中的入射波进行取样。
较为常见的波导定向耦合器有：单孔定向耦合器、双孔（槽）定向耦合器、多孔（槽）定向耦合器、十字孔定向耦合器等。
虽然单孔定向耦合器结构简单、性能良好，但在以前一段时间里，由于缺少仿真措施，单孔定向耦合器等微波器件的设计需要公式的近似计算来解决，实际效果不理想，因此单孔定向耦合器被采用的较少。
但随着科技的发展，仿真软件的出现和完善，单孔定向耦合器的设计出现了可能。
本文现就利用HFSS仿真软件针对于单孔定向耦合器进行了仿真设计，发现在一定条件下，单孔定向耦合器的方向性可以做到20dB以上，满足工程设计要求。
利用HFSS进行波导单孔定向耦合器的仿真设计
利用HFSS进行波导单孔定向耦合器的仿真设计作者：郭宏博盛利利杨辉来源：《电子世界》2013年第03期【摘要】本文介绍了单孔定向耦合器的仿真设计方法，该定向耦合器在一定条件下的方向性可以达到20dB以上，并具有结构简单、驻波小、方向性强等特点。
【关键词】单孔；定向耦合器；HFSS仿真1.前言定向耦合器是一种具有一定方向性的分功率器，在微波系统中较为常见，它能从主传输系统的正向波中按一定比例分出部分功率，而不从反向波中输出功率，因此可以利用定向耦合器对主传输系统中的入射波进行取样。
较为常见的波导定向耦合器有：单孔定向耦合器、双孔（槽）定向耦合器、多孔（槽）定向耦合器、十字孔定向耦合器等。
虽然单孔定向耦合器结构简单、性能良好，但在以前一段时间里，由于缺少仿真措施，单孔定向耦合器等微波器件的设计需要公式的近似计算来解决，实际效果不理想，因此单孔定向耦合器被采用的较少。
但随着科技的发展，仿真软件的出现和完善，单孔定向耦合器的设计出现了可能。
本文现就利用HFSS仿真软件针对于单孔定向耦合器进行了仿真设计，发现在一定条件下，单孔定向耦合器的方向性可以做到20dB以上，满足工程设计要求。
2.定向耦合器的设计2.1 技术要求：1）相对带宽≥15％；2）VSWR≤1.30；3）方向性≥20dB；4）耦合量≥-35dB2.2 设计过程2.2.1 设计思想单孔定向耦合器是指在主传输系统和采样传输系统之间用单孔来进行耦合，为了获得定向型，该单孔必须开在两个矩形波导的公共宽壁的中心上，且两个矩形波导之间要保证一定的斜扭角度。
由小孔耦合理论可知，小孔可用电和磁偶极矩后成的等效源来代替，因此利用调节这两个等效源的相对振幅可以消除在隔离端口方向的辐射，而增强在耦合端口方向的辐射，从而获得理想的定向性。
2.2.2 模型的建立电磁仿真软件HFSS是作为行业标准的3D全波电磁仿真工具，它融合了全波频域有限元法、积分方程法、区域分解算法等来对微波器件进行仿真计算的。
基于HFSS分支定向耦合器设计
基于HFSS分支定向耦合器设计实验报告学院电子科学与工程学院姓名学号指导教师2016年10月27日目录一、实验目的 (1)二、设计任务 (1)三、设计思路 (1)四、注意事项 (1)五、基于HFSS分支定向耦合器设计过程 (2)5.1 分支定向耦合器简介 (2)5.2 使用HFSS设计分支定向耦合器 (2)5.2.1 分支定向耦合器的理论计算 (2)5.2.2 HFSS设计简介 (2)5.2.3 HFSS设计环境概述 (3)5.3 新建HFSS工程 (3)5.4 创建分支定向耦合器模型 (3)5.4.1 设置默认的单位长度 (3)5.4.2 定义变量 (4)5.4.3 添加新材料 (4)5.4.4 创建带状线金属层模型 (5)5.4.5 创建带状线介质层模型 (6)5.5 分配边界条件和激励 (7)5.6 求解设置 (8)5.6.1 单频求解设置 (8)5.6.2 扫频设置 (9)5.7 设计检查和运行仿真分析 (10)5.8 查看仿真分析结果 (10)5.8.1 查看S参数扫频结果 (10)5.9 分支定向耦合器的优化分析 (11)5.9.1 新建一个优化设计工程 (11)5.9.2 参数化分析设置和仿真分析 (11)5.9.3 查看参数化分析结果 (12)5.9.4 优化设计的设置和仿真分析 (13)5.9.5 查看优化结果 (14)5.9.6 优化后的S参数扫频结果 (15)5.9.7 优化后的场分布图 (15)5.9.8 查看4GHz频点的S矩阵 (15)六、加分项 (16)6.1 二阶分支定向耦合器建模 (16)6.2二阶分支定向耦合器仿真结果 (17)一、实验目的●了解分支定向耦合器电路的原理及设计方法。
●学习使用HFSS软件进行微波电路的设计、优化和仿真。
二、设计任务1.课题内容运用功分器设计原理，利用HFSS软件设计一个90°（180°）分支定向耦合器2.实现方式自选一种或多种传输线实现，如微带线、同轴线、带状线，要求输入输出端口阻抗为50Ω。
基于HFSS分支定向耦合器设计
基于HFSS分支定向耦合器设计基于HFSS分支定向耦合器设计实验报告学院电子科学与工程学院姓名学号指导教师2016年10月27日目录一、实验目的 (1)二、设计任务 (1)三、设计思路 (2)四、注意事项 (2)五、基于HFSS分支定向耦合器设计过程 (2)5.1 分支定向耦合器简介 (2)5.2 使用HFSS设计分支定向耦合器 (3)5.2.1 分支定向耦合器的理论计算 . 35.2.2 HFSS设计简介 (4)5.2.3 HFSS设计环境概述 (4)5.3 新建HFSS工程 (5)5.4 创建分支定向耦合器模型 (6)5.4.1 设置默认的单位长度 (6)5.4.2 定义变量 (7)5.4.3 添加新材料 (8)5.4.4 创建带状线金属层模型 (9)5.4.5 创建带状线介质层模型 (10)5.5 分配边界条件和激励 (11)5.6 求解设置 (13)5.6.1 单频求解设置 (13)5.6.2 扫频设置 (14)5.7 设计检查和运行仿真分析 (15)5.8 查看仿真分析结果 (16)5.8.1 查看S参数扫频结果 (17)5.9 分支定向耦合器的优化分析 (18)5.9.1 新建一个优化设计工程 (18)5.9.2 参数化分析设置和仿真分析195.9.3 查看参数化分析结果 (21)5.9.4 优化设计的设置和仿真分析225.9.5 查看优化结果 (24)5.9.6 优化后的S参数扫频结果.. 255.9.7 优化后的场分布图 (26)5.9.8 查看4GHz频点的S矩阵 (26)六、加分项 (28)6.1 二阶分支定向耦合器建模 (28)6.2二阶分支定向耦合器仿真结果 (29)一、实验目的●了解分支定向耦合器电路的原理及设计方法。
●学习使用HFSS软件进行微波电路的设计、优化和仿真。
二、设计任务1.课题内容运用功分器设计原理，利用HFSS软件设计一个90°（180°）分支定向耦合器2.实现方式自选一种或多种传输线实现，如微带线、同轴线、带状线，要求输入输出端口阻抗为50Ω。
实验设计仿真微带线分支线定向耦合器
实验 设计仿真微带线分支线定向耦合器一、 实验目的：１． 掌握微带分支线定向耦合器的设计方法； ２． 掌握用VOLTAIRE 进行仿真；二、 实验原理：在一些电桥电路及平衡混频器等元件中，常用到分支线定向耦合器，微带二分支定向耦合器如下图所示，图中的字母G 、H 和数字1是各线段特性导纳的归一化值（对50欧姆阻抗对应的导纳值归一化），因各端口的导纳值相同，所以又称为等阻二分支定向耦合器。
H当功率由（1）臂输入时，（3）、（4）两臂有输出；理想情况下，（2）臂无功率输出，故（2）臂是隔离臂，（3）、（4）两臂的输出可按一定的比例分配，若（3）、（4）两臂的输出功率相同，都等于输入功率的一半，则成为3dB 定向耦合器或3dB 分支电桥。
利用奇偶模分析法，将上述电路在中心线A －A1处切开，此时可将两条线（1）－（4）及（2）－（3）从A －A1面分开来考虑，这样将四端口网络转换为二端口网络，上下是对称的。
所以利用各端口理想的匹配及（1）、（2）端口之间理想的隔离条件，得出下列公式：2221(1)3(2)41120lg 20lg(3)3G H u jG u u G C u GH+==-+== 其中C 称为定向耦合器的耦合度，u1、u3、u4分别为（1）口输入电压和（3）、（4）口输出电压，可见（3）口和（4）口的输出电压相位差90度，对与3dB定向耦合器（C＝3dB）代入上式得：=1,G H三、实验要求：设计3dB微带分支定向耦合器已知条件：微带线介质基片厚度h=1mm，εr＝9.6，中心频率f0＝3GHz，输入输出端口的通信的阻抗为50 欧姆。
指标要求：1）根据所给的已知条件计算出各段微带线的宽度和长度，画出电路原理图2）对电路原理图进行仿真并对各线段调谐，达到指标如下：当频偏臂f/f0=1.06(即频率范围2.8～3.2GHz)时：在中心频率处耦合度（S31模值）为2.9～3.1dB输入驻波比 1.3ρ≤，方向性或隔离度（即S21的模值）≥17.5dB，两臂的不平衡度（即S31与S41的模值dB差）≤0.26dB。
利用HFSS进行波导单孔定向耦合器的仿真设计
利用HFSS进行波导单孔定向耦合器的仿真设计【摘要】本文介绍了单孔定向耦合器的仿真设计方法，该定向耦合器在一定条件下的方向性可以达到20dB以上，并具有结构简单、驻波小、方向性强等特点。
【关键词】单孔；定向耦合器；HFSS仿真1.前言定向耦合器是一种具有一定方向性的分功率器，在微波系统中较为常见，它能从主传输系统的正向波中按一定比例分出部分功率，而不从反向波中输出功率，因此可以利用定向耦合器对主传输系统中的入射波进行取样。
较为常见的波导定向耦合器有：单孔定向耦合器、双孔（槽）定向耦合器、多孔（槽）定向耦合器、十字孔定向耦合器等。
虽然单孔定向耦合器结构简单、性能良好，但在以前一段时间里，由于缺少仿真措施，单孔定向耦合器等微波器件的设计需要公式的近似计算来解决，实际效果不理想，因此单孔定向耦合器被采用的较少。
但随着科技的发展，仿真软件的出现和完善，单孔定向耦合器的设计出现了可能。
本文现就利用HFSS仿真软件针对于单孔定向耦合器进行了仿真设计，发现在一定条件下，单孔定向耦合器的方向性可以做到20dB以上，满足工程设计要求。
2.定向耦合器的设计2.1 技术要求：1）相对带宽≥15％；2）VSWR≤1.30；3）方向性≥20dB；4）耦合量≥-35dB2.2 设计过程2.2.1 设计思想单孔定向耦合器是指在主传输系统和采样传输系统之间用单孔来进行耦合，为了获得定向型，该单孔必须开在两个矩形波导的公共宽壁的中心上，且两个矩形波导之间要保证一定的斜扭角度。
由小孔耦合理论可知，小孔可用电和磁偶极矩后成的等效源来代替，因此利用调节这两个等效源的相对振幅可以消除在隔离端口方向的辐射，而增强在耦合端口方向的辐射，从而获得理想的定向性。
2.2.2 模型的建立电磁仿真软件HFSS是作为行业标准的3D全波电磁仿真工具，它融合了全波频域有限元法、积分方程法、区域分解算法等来对微波器件进行仿真计算的。
众所周知，有限元法是基于微分方程方法的数值方法，相应的支配方程是麦克斯韦方程组演化而来的亥姆赫兹方程或者泊松方程，因此该软件能够较为真实的模拟现实环境，提高仿真的准确性。
HFSS仿真耦合器共12页word资料
HFSS仿真耦合器使用说明一．软件安装1．打开\HFSS92\Max文件夹，运行autorun，选择install HFSS进行安装。
2．安装完毕打开\HFSS92\Ansoft.HFSS.V9.2.Crack-EFA文件夹，运行破解。
二．HFSS界面介绍三．启动HFSS并设置1．点击桌面HFSS图标启动HFSS。
如图：2．新建一个项目文件。
选择菜单file>new，从project菜单选择insert HFSS design。
这时三维模型窗口出现。
3．设置解的类型。
选择菜单HFSS>solution type，点选第一项Driven Model。
4．设置长度单位。
选择菜单3D Modeler>Units。
选择下拉列表单位mm。
四．创建物理结构图形（参考同类产品尺寸或相关设计资料计算）1．点击画矩形图标，在右下方输入起始点坐标X：0，Y：0，Z：0，回车。
输入长度、宽度DX：2.05，DY：21.4，DZ：0，回车。
这时弹出窗口，选择attribute标签设置name为u1，点确定关闭。
选择View> Fit All>Active View或者按ctral＋D键，在窗口内预览全部图形。
2．点击画矩形图标，输入起始点坐标X：2.05，Y：21.4，Z：0，回车。
输入长度、宽度DX：-1.86，DY：21.4，DZ：0，回车。
这时弹出窗口，选择attribute标签设置name为u2，点确定关闭。
选择View> Fit All>Active View或者按ctral＋D键，在窗口内预览全部图形。
3．点击画矩形图标，输入起始点坐标X：3.8，Y：0，Z：0，回车。
输入长度、宽度DX：2.05，DY：20.4，DZ：0，回车。
这时弹出窗口，选择attribute标签设置name为d1，点确定关闭。
选择View> Fit All>Active View或者按ctral＋D键，在窗口内预览全部图形。
HFSS软件设计定向耦合器
- 42 - Ansoft2004年用户通讯一种定向耦合器的HFSS 软件设计张则伟中国电子科技集团公司第三十六研究所（314001）摘要：本文论述了用HFSS8.0高频电磁场仿真软件设计2倍频的一种垂直设置平面电路(VIP)定向耦合器的过程。
在软件仿真中通过宏命令修改一些设计参数，很容易找到一种结果较理想的参数，并实际设计出一种能满足要求的定向耦合器，大大缩短工程应用时间。
关键词：HFSS8.0 定向耦合器 紧耦合一. 设计前提本人在工程设计中需用到一种紧耦合的宽带定向耦合器，要求一种结构非常小巧、制作非常简单和成本较低的3dB 定向耦合器。
而微带线耦合器在耦合大于10dB 时，两根微带线要靠得非常近，很难实现，交指耦合器实际制作太麻烦，分支线耦合器体积太大。
而VIP 定向耦合器就具有体积小巧、制作简单，成本也很低，它的基本结构是垂直设置在主带线电路上的耦合带线，其中主基片可选用如环氧玻璃之类较便宜的材料，垂直部分采用高Q 基片，通过改变垂直基片的介电常数和厚度，可以控制其耦合度大小。
二. 软件仿真与实际设计VIP 定向耦合器的模型结构如图1所示。
在VIP 定向耦合器设计中要用到的相关参数见图2所示，其中，t1为主基片厚度，t2为垂直基片厚度，h 为耦合带线高度，εr1为主基片介电常数，εr2为垂直基片介电常数。
在HFSS 仿真时，我们选取主基片为环氧板其εr1=5.0，t1=1.0mm ，垂直基片为聚四氟乙烯板其εr2=2.15，对多组t2和h 进行计算分析，最后为达到想要的频段和耦合值，取t2=0.5 mm ，h=2.2 mm 。
HFSS 仿真结构如图3所示，其中S11为输入端反射系数，S12为隔离度，S13为耦合度，S14为主路损耗。
从图3可以知道此定向耦合器的性能不错，在2个倍频内的耦合幅度变化小于0.6dB ，定向性在整个频段也超过20dB ，我们按照这组参数实际制作了一个模型，测得的数据如图4所示。
基于HFSS分支定向耦合器设计
基于HFSS分支定向耦合器设计分支定向耦合器（branch-line coupler）是一种常见的无源器件，被广泛应用于微波和毫米波通信系统中。
它可以实现信号的分配和合并，同时保持相位一致性和幅度匹配。
在本文中，我们将使用高频电磁模拟软件（High Frequency Structure Simulator，HFSS）进行基于HFSS的分支定向耦合器设计。
分支定向耦合器的基本原理是通过两个耦合器分支和两个传输线耦合，将输入信号分成两个等效振子输出。
这两个输出在相位上有180度的相位差。
这种相位差使得信号在耦合器的两个输出端口之间的相位差保持一致，从而实现无损的功率分配。
首先，我们需要确定设计分支定向耦合器所需的参数，包括工作频率范围、插入损耗、匹配度、耦合度和功率分配等。
然后，我们可以使用HFSS进行建模和仿真。
在HFSS中，我们可以使用三维绘图工具来创建耦合器的几何结构。
一般来说，分支定向耦合器的结构由微带线、波导、微带传输线和环状传输线等组成。
在模型创建过程中，我们需要设置所需的尺寸和几何参数。
完成几何建模后，我们需要定义材料属性和所需的电磁特性。
在HFSS中，我们可以选择合适的材料模型，并为所使用的材料设置相关参数，如介电常数、导电率等。
接下来，我们需要设置边界条件和模拟设置。
在分支定向耦合器设计中，我们通常需要定义适当的边界条件来确保模型的合理性。
同时，我们还可以调整网格设置和模拟器设置，以获得更准确的仿真结果。
最后，我们可以通过仿真和分析来评估分支定向耦合器的性能。
在HFSS中，我们可以通过调整不同参数并观察其对耦合度、插入损耗和匹配度等性能指标的影响，从而优化设计。
在设计过程中，我们还可以使用参数化建模和优化工具来自动化设计流程，以快速优化分支定向耦合器的性能。
通过不断迭代和优化，我们可以得到满足设计要求的最佳设计方案。
总之，基于HFSS的分支定向耦合器设计是一项复杂而重要的任务。
通过合理的建模和仿真分析，我们可以有效地设计出具有良好性能的分支定向耦合器，为微波和毫米波通信系统提供可靠的信号分配和合并功能。
基于HFSS缝隙耦合贴片天线的仿真设计报告教材
基于 HFSS 缝隙耦合贴片天线的仿真设计实验目的：运用HFSS的仿真能力对矩形微带天线进行仿真实验内容：矩形微带天线仿真：工作频率6.45GHz天线结构尺寸如表所示：名称起点尺寸类型材料Sub_UP -80,-50,-3 140,100,3 Box Dupont Type 100(tm) Sub_Down -80,-50,0 140,100,5 Box Duroid(th) Patch -50,-15,5 40,30,0 RectangleMSLine -80,-2.5,-3 70,5,0 RectanglePort -80,-2.5,-3 5,3,0 RectangleAir -100，-80，-20 200，160，60 Box VacumnSlot -31,-7,0 2,14,0 RectangleGND -80,-50,0 140,100,0 Rectangle一、新建文件、重命名、保存、环境设置。
（1）、菜单栏File>>save as,输入2011210841，点击保存。
插入模型设计重命名 ------ 输入2011210841（2）. 设置激励终端求解方式：菜单栏HFSS>Solution type>Driven Termin ，点击OK。
（3）、设置模型单位：Modeler>Units选择mm ，点击OK。
（4）、菜单栏Tools>>Options>>Modeler Options,勾选”Edit properties of new pri”, 点击OK。
二、建立微带天线模型(1)创建Sub_Down,点击 ,起始点：x:-80，y:-50，z:-3，dx:140,dy:100,dz:3修改名称为Sub_Down, 修改材料属性为 "Dupont Type 100 HN Film (tm)"(2)基片Sub_UP：点击，：x:-80，y:-50，z:0。
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基于HFSS分支定向耦合器设计实验报告学院电子科学与工程学院姓名学号指导教师2016年10月27日目录一、实验目的 (1)二、设计任务 (1)三、设计思路 (2)四、注意事项 (2)五、基于HFSS分支定向耦合器设计过程 (2)5.1 分支定向耦合器简介 (2)5.2 使用HFSS设计分支定向耦合器 (2)5.2.1 分支定向耦合器的理论计算 (2)5.2.2 HFSS设计简介 (3)5.2.3 HFSS设计环境概述 (3)5.3 新建HFSS工程 (4)5.4 创建分支定向耦合器模型 (4)5.4.1 设置默认的单位长度 (4)5.4.2 定义变量 (4)5.4.3 添加新材料 (5)5.4.4 创建带状线金属层模型 (6)5.4.5 创建带状线介质层模型 (7)5.5 分配边界条件和激励 (8)5.6 求解设置 (9)5.6.1 单频求解设置 (9)5.6.2 扫频设置 (9)5.7 设计检查和运行仿真分析 (10)5.8 查看仿真分析结果 (11)5.8.1 查看S参数扫频结果 (11)5.9 分支定向耦合器的优化分析 (11)5.9.1 新建一个优化设计工程 (12)5.9.2 参数化分析设置和仿真分析 (12)5.9.3 查看参数化分析结果 (13)5.9.4 优化设计的设置和仿真分析 (13)5.9.5 查看优化结果 (15)5.9.6 优化后的S参数扫频结果 (15)5.9.7 优化后的场分布图 (16)5.9.8 查看4GHz频点的S矩阵 (16)六、加分项 (17)6.1 二阶分支定向耦合器建模 (17)6.2二阶分支定向耦合器仿真结果 (18)一、实验目的●了解分支定向耦合器电路的原理及设计方法。
●学习使用HFSS软件进行微波电路的设计、优化和仿真。
二、设计任务1.课题内容运用功分器设计原理，利用HFSS软件设计一个90°（180°）分支定向耦合器2.实现方式自选一种或多种传输线实现，如微带线、同轴线、带状线，要求输入输出端口阻抗为50Ω。
3.基本要求实现一个单阶90°分支定向耦合器的设计，带内匹配，隔离端口，任选一种微波传输线结构实现，中心工作频率为4.0GHz。
4.加分项多阶（），匹配隔离良好，，功率不等分，多种传输线实现，带阻抗变换功能（输出端口阻抗不为50Ω）三、设计思路四、注意事项1.传输线特性阻抗的计算2.电长度与物理长度的换算五、基于HFSS分支定向耦合器设计过程5.1 分支定向耦合器简介定向耦合器是把两根传输线放置在足够近的位置使得一条线上的功率可以耦合到另一条线上的元件。
它的两个输出端口的信号幅度可以相等也可以不等，一种应用特别广泛的耦合器是3dB 耦合器，这种耦合器的两个输出端口输出信号的幅度是相等的。
5.2 使用HFSS设计分支定向耦合器本节使用HFSS软件设计一个分支定向耦合器，此外分支定向耦合器使用带状线结构。
分支定向耦合器的工作频率为4GHz，带状线介质厚度为3mm，介质材料的相对介电常数为2.16，损耗角正切为0.001；带状线的金属层位于介质层的中央；端口匹配负载均为50Ω。
5.2.1 分支定向耦合器的理论计算使用AWR公司Microwave Office的TXLine工具，可以计算出在上述设计条件下，带状线的物理长度__________D__D_Dd__D_Dd__________Ԋĝ图5.2.1 分支定向耦合器模型图5.2.2 HFSS设计简介此外分支定向耦合器使用带状线结构，因此HFSS工程可以采用终端驱动求解类型。
4个端口都与背景相接处，所以采用波端口激励，且端口负载阻抗设置为50 Ω。
为了简化建模操作以及节省计算时间，带状线的金属层使用理想导体来实现，即通过创建二维平面然后给二维平面指定理想导体边界条件来模拟带状线的金属层，带状线金属层位于介质层的中央。
在HFSS中，与背景层相接触的表面会自动设置为理想导体边界，因此带状线上下两边的参考地无需额外指定，直接使用默认的理想导体边界即可。
5.2.3 HFSS设计环境概述求解类型：终端驱动求解建模操作:●模型原型：长方体、矩形面●模型操作：复制操作、合并操作、相减操作边界条件和激励：●边界条件：理想导体边界●端口激励：波端口激励求解设置：●求解频率：4GHz●扫频设置：快速扫频，扫频范围1-7GHz后处理：S参数扫频曲线、S矩阵5.3 新建HFSS工程1.运行HFSS 并新建工程2.设置求解类型设置当前设计为终端驱动求解类型。
从主菜单栏选择【HFSS】→【Solution Type】，打开如图5.3.1所示的Solution Type对话框，选中Driven Terminal单选按钮，然后单击【OK】按钮，退出对话框，完成设置。
图5.3.15.4 创建分支定向耦合器模型5.4.1 设置默认的单位长度设置当前设计在创建模型时使用的默认长度单位为毫米。
从主菜单栏选择【Modeler】→【Units】命令，打开如图5.4.1所示的“模型长度单位设置”对话框。
在该对话框中，Select units项选择毫米单位（mm），然后单击【OK】按钮，退出对话框，完成设置。
图5.4.15.4.2 定义变量定义4个设计变量L1、W1、L2、W2，分别设置其初始值为12.75mm、2.51mm、12.75mm、4.08mm。
从主菜单栏中选择【HFSS】→【Design Properties】命令，打开“设计属性”对话框。
在该对话框中，单击按钮，打开Add Property 对话框；在Add Property 对话框的Name项输入变量名L1，Value项输入变量的初始值12.75mm，如图5.4.2所示。
然后单击按钮，退回到“属性”对话框。
此时，“属性”对话框会列出添加的变量L1，确认无误后单击“属性”对话框的按钮，同理定义变量W2、L2、W1，完成变量定义。
图5.4.25.4.3 添加新材料向材料库中添加新的介质材料，并设置其为建模时使用的默认材料；新添加材料的相对介电常数为2.16，介质损耗正切为0.000429。
从主菜单栏中选择【Tools】→【Edit Configured Libraries】→【Materials】命令，在弹出对话框中单击按钮，打开如图5.4.3所示的View/Edit Material 对话框。
在该对话框中，MaterialName 项输入材料名称Material1，Relative Permittivity项对应的Value值处输入相对介电常数2.16，Dielectric Loss Tangent 项对应的Value 值处输入介质的损耗正切0.001。
然后单击按钮，退出对话框，完成向材料库中添加新材料的操作。
图5.4.35.4.4 创建带状线金属层模型1.创建矩形平面在HFSS模型窗口中，通过矩形平面作图工具创建如下两个矩形平面。
表5.4.4 矩形平面参数表rectanglestrat_point Xsize Ysizerectangle_1 (0,0) L1+W2 L2+W1rectangle_2 (W2,W1) L1-W2 L2-W1 2.两个平面作减法运算用rectangle_1减去rectangle_2，得到如下图形（图5.4.4）：图5.4.43.画出端口图形如下所示（图5.4.5）：图5.4.54.合并图形通过unite运算得到分支定向耦合器的基本结构（图5.4.6）图5.4.65.4.5 创建带状线介质层模型1.创建介质层长方体参数如下表：表5.4.5 长方体参数表start_point Xsize Ysize Zsize(-6,-3,-1.5) L1+W2+12mm L2+W1+12mm 3mm 创建后的介质层如下（图5.4.7）：图5.4.72.设置介质层材料将Material中的材料改为‘Material1’（图5.4.8）图5.4.85.5 分配边界条件和激励1.设置分支定向耦合器带状线为理想导体边界在操作历史树下选中带状线，选中后的带状线模型会高亮显示；然后右键单击工程树下的Boundaries节点，从弹出菜单中选择【Assign】→【Perfect E】，打开Perfect E Boundary 对话框，直接单击对话框按钮，设置选中的带状线为理想导体边界，如图5.5.1所示。
图5.5.12.设置耦合器四个端口为波端口激励首先设置端口1 的激励单击F 键，切换到面选择状态，选中1、4端口所在的端面右键，从弹出菜单中选择【Assign】→【Wave Port】，同理设置2、3端口。
图5.5.2双击工程树Boundaries节点下的端口激励P1、P2、P3、P4，打开Wave Port 对话框，选中对话框的PostProcessing选项卡，确认其端口阻抗为50Ω，如图5.5.3所示；然后单击【OK】按钮关闭该对话框。
图5.5.35.6 求解设置由于设计的分支定向耦合器工作频率为4GHz，所以可以设置自适应网格剖分频率4GHz，另外，为了查看设计的分支定向耦合器在工作频率两侧的频率响应，需要设置1-7GHz 的扫频分析。
5.6.1 单频求解设置右键单击工程树下的Analysis节点，在弹出菜单中选择【Add Solution Setup】命令，打开如图5.6.1所示的Solution Setup对话框。
在该对话框中，Setup Name项保留默认名称Setup1；Solution Frequency项输4GHz，即设置求解频率为4GHz；Maximum Number of Passes项输入20，即设置HFSS 软件进行网格剖分的最大迭代次数为20；Maximum Delta S 项输入0.02，即设置收敛误差为0.02；其他项保持默认设置。
然后单击【OK】按钮，完成求解设置，退出对话框。
设置完成后，求解设置的名称Setup1会添加到工程树的Analysis 节点下。
图5.6.15.6.2 扫频设置展开工程树的Analysis节点，选中求解设置Setup1，单击右键，在弹出菜单中选择【AddFrequency Sweep】，打开如图5.6.2所示的Edit Sweep 对话框，进行扫频设置。
在该对话框中，Sweep Name 项保留默认的名称Sweep1；Sweep Type 项选择Fast，设置扫频类型为快速扫频；在Frequency Setup栏，Type项选择LinearStep，Start项输入1GHz，Stop项输入7GHz，Step项输入0.05GHz，即设置扫频范围为1-7GHz，频率步进为0.05GHz。
然后单击对话框【OK】按钮，完成扫频设置，退出对话框。