HFSS射频仿真设计实例大全
作者：徐兴福 主编
出版时间：2015年版
内容简介
本书讲解了HFSS操作方法，并提供了大量的工程设计实例，分为基础篇（1～6章）和实例篇（7～21章）。基础篇包括HFSS功能概述、HFSS建模操作、网格划分设置、变量设置与调谐优化、仿真结果输出，以及HFSS与其他软件的联合、数据输入/输出等；实例篇包括PCB微带线、微带滤波器、腔体滤波器、介质滤波器、功分器、耦合器、微带天线、GPS/北斗天线、键合线匹配、SMA头、LTCC、DRO、频率选择表面的设计与仿真。
目录
基 础 篇
第 章 HFSS功能概述 1
1.1 概述 1
1.2 HFSS功能特点 2
1.3 HFSS基础知识 5
1.4 HFSS的边界条件 7
1.5 HFSS中的激励源 10
1.6 HFSS仿真常用设置 12
1.7 本章小结 14
第 章 HFSS建模操作 15
2.1 建模相关自定义选项的设置 15
2.2 基础参数化建模 18
2.3 建模操作几何变换 25
2.4 坐标系的选择 30
2.5 创建3D几何模型实例 34
2.6 HFSS高级建模 36
2.7 本章小结 38
第 章 网格划分设置 39
3.1 有限元简介 39
3.2 设置求解频率 39
3.3 收敛误差 44
3.4 查看网格剖分情况 45
3.5 高级网格设置 47
3.6 应用网格设置 48
3.7 本章小结 48
第 章 变量设置与调谐优化 49
4.1 变量 49
4.1.1 变量类型 49
4.1.2 变量定义 50
4.1.3 添加、删除和使用变量 51
4.2 调谐分析 54
4.3 统计分析 55
第 章 仿真结果输出 56
5.1 回波损耗S11 56
5.2 输入阻抗Zin 58
5.3 导纳Y 59
5.4 Smith圆图 60
5.5 电压驻波比VSWR 62
5.6 方向图 63
5.6.1 二维增益方向图 63
5.6.2 三维方向图 67
5.7 数据及图形的输出 69
5.8 本章小结 71
第 章 HFSS与其他软件的联合 72
6.1 HFSS与 Ansoft designer的协同仿真 72
6.1.1 新建工程设置 72
6.1.2 模型建立 73
6.1.3 端口和边界条件的设置 77
6.1.4 仿真和参数扫描设置 79
6.1.5 Ansoft designer 模型导入 81
6.1.6 HFSS模型的使用 84
6.1.7 Ansoft designer 仿真设置 88
6.2 HFSS模型的导出与导入 90
6.2.1 HFSS平面模型的导出 90
6.2.2 HFSS三维模型的导出和导入 94
6.3 HFSS数据的导出与导入 97
6.3.1 常用图表数据文件的导出与导入 97
6.3.2 sNP数据文件的导出和导入 99
6.4 HFSS与Matlab之间的联合仿真 103
实 例 篇
第 章 PCB微带线仿真 107
7.1 微带线特性阻抗的仿真分析 107
7.2 不连续性对微带线影响的仿真分析 107
7.3 差分特性阻抗仿真 129
第 章 Ku波段微带发夹线滤波器仿真 147
8.1 微带滤波器基本原理 147
8.1.1 微带线谐振器 147
8.1.2 耦合系数矩阵及滤波器的拓扑结构 147
8.1.3 外部品质因数 148
8.2 设计目标 150
8.3 整体图形 150
8.4 HFSS仿真步骤 152
8.4.1 谐振器的设计 152
8.4.2 耦合系数与谐振器间距的关系 164
8.4.3 外部品质因数与抽头位置的确定 166
8.4.4 滤波器的设计和优化 167
8.4.5 滤波器的优化仿真 180
8.5 本章小结 184
第 章 介质滤波器 185
9.1 滤波器指标要求及设计思路 185
9.1.1 滤波器指标要求 185
9.1.2 设计思路 185
9.2 用MWO（Micro Wave Office）确定滤波器的阶数 186
9.3 MWO（Micro Wave Office）路仿真 189
9.3.1 设置Project Options 189
9.3.2 绘制原理图 189
9.3.3 新建Graph 192
9.3.4 设置优化目标及分析 194
9.4 HFSS建模 196
9.4.1 新建工程 196
9.4.2 新建空气腔体 196
9.4.3 新建陶瓷块 198
9.4.4 新建内导体 202
9.5 新建外导体 204
9.5.1 新建下表面外导体 204
9.5.2 新建左右表面外导体 205
9.5.3 新建前后外导体 207
9.5.4 新建I/O Port 208
9.6 HFSS设置变量 209
9.7 HFSS设置边界条件 211
9.8 HFSS设置求解分析 213
9.9 HFSS优化 217
9.9.1 计算合适的滤波器长度 217
9.9.2 分析计算合适的耦合 221
9.9.3 联合分析计算合适的耦合与长度 223
9.9.4 微调 226
9.9.5 设置优化目标自动优化 228
9.9.6 小型化 231
9.10 实物测试与仿真结果比较 233
9.11 本章小结 234
第 章 腔体滤波器的设计与仿真 235
10.1 腔体滤波器结构的预估 235
10.2 谐振单元和耦合系数的仿真 238
10.2.1 谐振单元仿真 238
10.2.2 耦合系数的仿真 252
10.3 全波滤波器的建模与仿真 266
10.3.1 全波滤波器的建模 266
10.3.2 全波滤波器的仿真计算 272
10.4 本章小结 276
第 章 微带一分四功分器的设计与仿真 277
11.1 微带T型功分器的基本原理 277
11.2 微带T型功分器的HFSS建模分析 277
11.3 查看并分析HFSS仿真结果 300
第 章 微带定向耦合器设计与仿真 305
12.1 X波段微带定向耦合器设计要求 305
12.2 HFSS建模步骤 305
12.3 仿真 316
12.4 改善方向性 321
第 章 宽带非对称多节定向耦合器设计 330
13.1 非对称多节定向耦合设计原理与HFSS设计概述 330
13.1.1 非对称多节定向耦合器设计概述 330
13.1.2 HFSS设计环境概述 331
13.2 创建非对称定向耦合器模型HFSS环境 332
13.3 创建非对称多节定向耦合器模型 332
13.3.1 设置默认的模型长度单位 332
13.3.2 建模及边界设置相关选项设置 333
13.3.3 建模介质基板 334
13.3.4 建模非对称多节耦合器 337
13.4 非对称多节定向耦合边界条件和激励 350
13.4.1 非对称多节定向耦合器边界条件 350
13.4.2 非对称多节定向耦合器激励设置 351
13.5 非对称多节定向耦合HFSS求解设置 357
13.5.1 求解设置 357
13.5.2 扫频设置 357
13.6 检查和运行仿真分析 358
13.7 查看仿真结果 358
13.8 参数扫描分析 360
13.9 优化变量设置与分析 362
13.10 最终结果与导出版图 365
13.11 本章小结 368
第 章 侧馈/同轴馈电矩形微带天线设计 369
14.1 天线尺寸计算 369
14.2 HFSS软件建模 370
14.3 同轴馈电矩形微带天线仿真实例 387
第 章 微带八木天线设计与仿真 395
15.1 微带八木天线理论 395
15.2 设计目标 398
15.3 设计的整体图形 398
15.4 HFSS仿真步骤 398
15.5 本章小结 414
第 章 GPS北斗双模微带天线设计与仿真 415
16.1 设计指标要求 415
16.2 设计方案 415
16.3 初始尺寸计算 417
16.4 新建HFSS工程与设计 418
16.5 模型创建 418
16.6 求解和扫频设置 431
16.7 设计检查和运行仿真分析 433
16.8 查看回波损耗 434
16.9 查看Smith圆图结果 434
16.10 参数扫描分析 435
16.11 查看调整后的天线性能 440
16.12 本章小结 447
第 章 DRO谐振器设计与仿真 448
17.1 DRO设计原理 449
17.2 谐振腔体设计 449
17.2.1 新建HFSS工程 449
17.2.2 谐振腔体建模 450
17.2.3 建立圆柱形谐振腔体模型 450
17.2.4 设置边界条件和激励 453
17.2.5 求解设置 454
17.2.6 检查设计和仿真 454
17.2.7 查看仿真结果 455
17.3 10GHz DRO实例仿真 459
17.3.1 建立仿真模型 459
17.3.2 添加材料 462
17.3.3 设置边界条件和激励 463
17.3.4 求解设置 466
17.3.5 检查设置和运行仿真 466
17.3.6 查看仿真结果并分析 467
17.3.7 优化设计 469
17.3.8 导出仿真数据 472
第 章 SMA头端接50欧微带线仿真 474
18.1 射频同轴连接器简介 474
18.1.1 连接器常见的几种安装方式 474
18.1.2 可拆卸式SMA连接器的模型及原理分析 475
18.2 可拆卸式SMA连接器的HFSS模型和设计指标 476
18.2.1 HFSS模型整体图形 476
18.2.2 可拆卸式SMA连接器HFSS模型参数 476
18.2.3 技术指标要求 477
18.3 HFSS仿真实例：Ku波段可拆卸式SMA接头转50欧姆微带线仿真 477
18.3.1 新建HFSS工程 477
18.3.2 创建50欧姆微带线模型 479
18.3.3 创建玻璃绝缘子模型 482
18.3.4 设置端口
