Ansoft分析频率选择表面FSS

Ansoft分析频率选择表面FSS

Ansoft高级培训班教材

Ansoft分析频率选择表面FSS

苏涛谢拥军编著

西安电子科技大学Ansoft培训中心

Ansoft分析频率选择表面FSS

第一章序言

第二章创建项目

第三章建立几何模型

第四章设定无穷阵列和边界第五章设定入射波

第六章设定解

第七章解的后处理

第一章序言

本文讲解使用Ansoft产品分析频率选择表面。由于频率选择表面是场的问题，所以主要采用平面电磁分析(Ansoft Designer中的Ensemble)和高频结构仿真(HFSS)。

现在，Ansoft在Designer里集成了PMM(Periodic Moment Method)，就像过去在HFSS中集成Master/Slave边界一样，给工程师带来了2D和3D阵列的分析工具，而无需自己编程。再一次，增加了收益。

下面就是使用Ansoft Designer分析FSS的实例。

第二章创建项目

图1 Ansoft Designer界面

1、在Project Manager窗口中Project1默认工程上右击鼠标，选择Insert 项目，插入Planar EM Design

图2 插入一个Planar EM Design 也可以在菜单条目中直接点击Planar EM Design的图标

图2 菜单条中直接点击图标加入Planar EM Design 2、在弹出的Layout窗口中点击None按钮，表示自己定义基板。

图3 选择基板窗口

3、存储工程。点击存盘图标(或选择菜单File/Save)，输入工程名字hexagon，并存盘。最终工作界面如图4所示。

图4 最终工作界面

第三章建立几何模型 1、建立基板结构。

(1)点击工具栏图标

图5 点击Layers dialog (2)在弹出窗口中选择Stackup，准备Add Layer

图6 Stackup标签项中加入层Add Layer (3)点击Add Layer按钮，加入接地层，名字Gnd，类型metalizedsignal。在图6的窗口中增加了Gnd层，点击材料类型，设材料为PEC

图7 加入地层Gnd

(4)加入介质层。点击Add Layer按钮，名字Medium，类型dielectric。点击材料，选择Teconic TLY(tm)，截电常数2.2。

(5)加入顶层，名字Top，类型signal，材料PEC。设定结束后，Edit Layout 窗口如图8所示。

图8 完成设定层结构

2、绘制PBG单元

(1) 绘制六变形单元。

选定在Top层绘制，点击工具栏绘制多边形图标，在状态栏中依次输入六边形端点坐标，每输入一点回车。六点输入结束后，在绘图区点击鼠标右键，选Finish结束。六点坐标依次为( 0, 1.38)，(-1.1951, 0.69)，(-1.1951, -

0.69)，(0, -1.38)，(1.1951, -0.69)，(1.1951 0.69)。 (2) 绘制2.5D通孔

a. 在Project Manager窗口中选择Model/Via，点击鼠标右键，加入孔Add Hole。在状态栏中输入圆心坐标(0，0)，然后单击绘图区中的圆孔，改其属性半径为0.1537。

图9 加入孔Add Hole

b. 将刚刚添加的孔设为2.5D。点击该孔，在属性窗口中选择Planar EM标签，将BottomLayer改为Gnd(见图10)，得到贯穿介质层的金属柱(见图11)。

图10 改BottomLayer为Gnd

图11 得到2.5D孔，三维显示

第四章设定无穷阵列和边界

1、点击工具栏Define/Edit infinite array图标

图12 设定无穷阵列图标

2、由于PBG单元形状是六边形，阵列单元不会完全包括六边形，而且该阵列行与行之间是交错的。设定Cell Geometry的尺寸a=2.54mm，b=2.2mm。设定Attributes中，Skew为60deg，并选中Turen on infinite array。Scan中的角

度无需设定(设定平面波入射时将影响该值)。点击OK按钮后，Designer将提示有部分区域超出Array定义，点击确定按钮继续。结果如图14所示。

图13 设定Array

图14 完成设定Infinite Array

第五章设定入射波

1、在Project Manager/Excitations上点击鼠标右键，选择加入平面波入射

图15 Add Plane Wave Excitation 2、在Excitations中增加了一个平面波入射，双击该项，修改入射角度Theta和Phi，都为0度，直射。

图16 设定入射波角度

第六章设定解

1、在Project Manager的Analysis上右击鼠标，Add Solution Setup。弹出窗口如图17所示。选择Do Adaptive，频率15GHz，精度0.01，最大迭带次数10。点击确定按钮，此时在Analysis下面多了Setup1/Adaptive条目，如图18所示

图17 设定解

图18 完成Adaptive定频解设定

2、设定扫频解。在Analysis/Setup1上点击鼠标右键，选择Add Frequency Sweep。在图20所示的Sweep1窗口中，设定扫频范围8GHz~22GHz，频点21个，点击Add按钮，将该方案加入右侧窗口(将其中默认的1到10GHz的方案删除)，点击OK按钮结束。测试解的设定情况如图21所示。