六端口微波器件的HFSS仿真分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)
六端口結(jié)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是:首先手工計(jì)算,然后調(diào)節(jié)匹配元件的尺寸和位置,最后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)整,確定它們的尺寸及最后位置。此方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力,費(fèi)用大造價(jià)高。自上世紀(jì)70年代以來,CAD工具在微波工程領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用,它為人們提供了一種設(shè)計(jì)微波器件的新途徑。經(jīng)過多年的發(fā)展,目前國內(nèi)外已有多種微波CAD軟件,以Ansoft公司的HFSS效果較佳。Ansoft公司的HFSS V9高頻結(jié)構(gòu)仿真器(HFSS)就是其中的一種。
Ansoft公司的HFSS是一個(gè)采用有限元法的三維電磁場仿真軟件,可以處理任意形狀的微波電路和元件結(jié)構(gòu),并可考慮電介質(zhì)材料、磁性材料、薄膜電阻材料和有損導(dǎo)體材料。用戶通過交互式界面,可輸入高頻元件或電路的幾何結(jié)構(gòu)、材料類型、端口位置、端口特性阻抗等參數(shù)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。該軟件強(qiáng)大的參數(shù)化三維建模能力和高性能的圖形能力,大大節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間。本文利用HFSS對兩個(gè)H面六端口結(jié)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)和優(yōu)化分析,匹配元件的形狀分別采用了金屬圓柱體和金屬六面體,通過調(diào)節(jié)其半徑,均達(dá)到了良好的性能。其次,仿真結(jié)果表明金屬六面體的性能優(yōu)于金屬圓柱體。另外,本文設(shè)計(jì)了一種E面六端口結(jié),通過調(diào)節(jié)匹配金屬圓柱體的半徑,達(dá)到了E面六端口結(jié)的良好匹配和較寬的頻帶。
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