HFSS 05_微带波导转换例子

模型中边界设置

空气盒上盖 设为辐射边 界。
4-10
模型中波导开孔
1.5mm
0.4mm
4-11
模型中存在的问题

未利用对称性；

计算时间与网格数量N的平方成正比。利用对称性可以使 网格的数量减少一半。 使用有耗材料，场量的矩阵元素为复数。使用理想材料场 量的矩阵元素为实数。

介质基板使用有耗材料；
-40.00
-50.00 70.00 75.00 80.00 85.00 90.00 Freq [GHz] 95.00 100.00 105.00 110.00 115.00
4-22
优化变量
4-23
习题

请你设计一个Ku波段的微带波导转换电路，波导规 格R140，尺寸axb=15.7988x7.8994mm。微带使用 Fr4材料，0.508mm厚。要求覆盖整个波导工作频 率范围 11.9-18GHz。
横向尺寸突变
4-16
优化用仿真模型



微带用理想 导体(PEC) ； 介质基片用 无耗介质( Εr=2.2； tanδ=0); 空气介质用 真空 (Vacuum).
4-17
优化模型边界设置
4-18
优化模型边界设置

端口2 波端口 1个模式


端口1 波端口 1个模式
4-19
选择优化变量
4-24
谢谢！！
4-25
W1
W1 L1
S1 S2
4-20
设置优化目标/选择优化器
4-21
优化结果
Ansoft LLC
0.00
XY Plot 1
Prob_1
Curve Info
-10.00
dB(S(1,1)) Setup1 : Sw eep1 dB(S(2,1)) Setup1 : Sw eep1
-20.00
Y1
-30.00
微带波导转换
电子科技大学 贾宝富
4-1
设计目标

W波段微带波导转换 工作频率：73.8-112GHz 端口反射： ≤-30dB 插入损耗： ≤1ddB
4-2
W波段波导

波导型号：WR-10 a×b=2.54mm×1.27mm
4-3
中心频率1/4波导波长
4-4
微带介质基片

Ansoft LLC
0.00
XY Plot 2
Prob_3
-0.50
-1.00
dB(S(2,1))
-1.50
Curve Info dB(S(2,1)) Setup1 : Sw eep1 a1='1mm' dB(S(2,1)) Setup1 : Sw eep1 a1='1.1mm' dB(S(2,1)) Setup1 : Sw eep1 a1='1.2mm'
4-12
波导开孔宽度与高次模单位长度衰减

计算端口1高次模的衰减/mm（a1是开口宽度 ,f=112GHz）。
单位长度衰减 约为15dB
4-13
波导与高次模的耦合

a1是开口宽度，f=112Ghz，L0=2mm。保证波导中 的能量绝大多数耦合到微带中。
每毫米耦合小 于-20dB
4-14
频率高端插损随开口宽度变化
微带基板：Rogers RT/duroid 5880 Εr=2.2；tanδ=0.0009 H=0.127mm; t=0.018mm
4-5
综合50欧姆线宽
4-6
某同学建立的仿真模型
4-7
模型中材料设置
4-8
模型中端口设置

端口1 波端口 1个模式

Fra Baidu bibliotek
端口2 波端口 1个模式
4-9


端口2有多个模式可以传播；

有高次模式可以传播，端口未设置（端口2模式数为1）。 致使高次模在端口全反射。

微带厚度不为零； 波导开孔过大（致命错误）。

波导开孔一定要保证在整个工作频率范围内波导开孔中除 微带工作模式-准TEM模之外，所有的高次模式都不能传 播。并且，这些高次模在波导开孔中要有足够的衰减（大 于20dB）。
-2.00
-2.50
-3.00 70.00 75.00 80.00 85.00 90.00 Freq [GHz] 95.00 100.00 105.00 110.00 115.00
4-15
波导开口的原则

当波导开口的横 向尺寸变小以后 ，波导中边壁横 向尺寸的突变会 带来额外的反射 。因此，横向开 口的尺寸也不是 越小越好。选择 的原则是不能传 播高次模，并对 高次模有足够衰 减的前提下越大 越好。