基于HFSS的微带耦合器设计(3)
本文第二章给出了微带耦合器的基本原理和分析思路。微带耦合器的原理相对同轴等设计方法都要简单，缺陷是定向性比较差。设计的主要内容是确定主线和分支线的长度和宽度，可以通过公式对其进行修正，由此改善其频率偏移。
本文第三章给出了微带耦合器的设计思路，建模过程以及参数设置。其中包括了对HFSS的熟悉使用，参数的计算，模型的设计以及对指标的分析。最后将实验数据与理论相比较，可以看出，插入损耗由于介质损耗的原因会比3dB要高出一些；耦合度则因为是两个端口相减，所以仍为3dB；隔离度在频率范围保持在15dbB以下，满足微带耦合器需求，但是仍有优化空间；由于该微带耦合器是窄带微带耦合器，因此频率范围相对比较窄，限制了其应用范围，主线和支线的长度和宽度是主要决定因素，此处暂时没有很好的解决方法，需要今后利用公式不断修正来改善。
本文第四章给出了微带耦合器模型的优化方案。通过对主线和支线的长度和宽度的优化调整，使数据更加贴近理论值，从而使实验达到最优效果；通过对基片材料的选择变化，改善插入损耗的值，从而达到优化效果。本章最后给出了本人在毕业设计的过程中本人遇到的困难和相应的解决方法、认为设计存在的缺陷以及可以改进的的方面。
最后，对本文进行了总结，并对我在完成毕业设计时给予我帮助的人表达感谢。
2 微带耦合器理论
2.1 相关技术支持
经过很多年的发展,HFSS凭借自身快速的仿真效率、无与伦比的准确度、可靠性以及易于上手的简单方便的工作界面，在高频设计领域中被广泛使用并成为行业中的重要标准，在航天、航空、电信等多个领域中大展手脚,使得工程师们在高频设计领域中设计的更加得心应手，更加快速,其中包括:射频,微波组件和天线和天线阵雷达天线罩、电真空器件和高速互连结构,研究目标的特点和系统组件的特性,大大减少了设计的时间,节约了设计成本,提高行业的竞争力。
基于天线设计的HFSS软件是当今非常受欢迎的一款设计。HFSS-High Frequency Structure Simulator,Ansoft公司推出的三文电磁仿真软件,目前已被ANSYS公司收购。该软件提供了一个简单明了的用户操作环境,近似完美的自适应场解器,以前所未有的电性能的自适应分析的能力强大的处理器,可以计算出任何形状的三文结构的各项指标和参数。由于该软件具有强大的天线设计,它可以计算出天线参数,如方向、增益,远场的3D地图,远场模式概要文件和3dB带宽。使用HFSS，可以计算：① 电磁场的边界问题和各项参数问题，近远场辐射的问题；② 端口特征阻抗和传输常数；③ 模型电磁场的S参数和对应的端口阻抗的归一化S参数；④ 结构的本征模或谐振解。而且，由Ansoft HFSS和Ansoft Designer构成的Ansoft高频解决方案，是迄今为止唯一可以完美解决高频率三文结构设计的方案,给出了从系统内部电路到外部组件的快捷并且准确的设计手段,囊括了设计过程中的所有环节。
基于可以彻底所有参数设计,从几何结构和材料性能的分析、控制和后处理，基于HFSS非常可观的三文建模功能,和性能强大的处理图像的能力,极大的帮助了设计师的工作，并且节约了很多设计时间。直观的分析设置和先进的控制,以确保在一个完全自动化的模式为设计师设计的结果。使用Optimetrics可以完成自己扫描设计达到优化效果并且得到最优时的参数。灵敏度分析和统计分析功能在优化中不断被提高,其使用该软件的参数分析可以提供创造出公差带来的性能方面的影响和差别。
该软件有好几个机制允许设计师依照本身的需要进行客户具体的设计过程。窗口、菜单、对话框等等，这些本是系统自己设定的部分，现在可以被用户自己设置定义，完全的人性化设置。用户可以通过以上自定义的部分来根据自己的需求更加方便的进行操作。此外,通过JavaScript的脚本语言VB可以完成该软件的专业设置和掌控。脚本还可以支持一个相当大的宏记录,可以用于记录整个分析设计仿真过程，便于设计后复查工作和工作日志的记录。
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