HFSS【T形接头即波导功分器】
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实验一：T型波导内部仿真场分析与优化
实验一：T型波导内部仿真场分析与优化实验目的:理解和分析T型波导分支内部电磁场分布及优化方法。
实验内容：1.建立一个T型波导模型，利用HSFF软件求解，分析，观察T型导波的场分布情况。
2.使用HFSS进行T型波导功分器的优化设计实现，进行参数分析扫描，利用HFSS的优化设计功能实现3端口输出功率为2端口输出功率的2倍、3倍。
然后用重新设计端口激励端，使端口端2为激励端，端口3的输出为端口1的2倍。
实验原理：T型波导功分器又叫T型波导分支器，它能将波导能量从主波导中分路接出，它是微波功率分配器件的一种。
此次设计H面T型分支，使得从1端口输入的功率可以平均的分配给端口2、3，使得2、3端口的TE10波为等幅同向。
同时，通过设置隔片改变各端口的功率分配。
进行扫频设置，观察S参数曲线和电场分布。
实验步骤及结果：一、新建工程设置1．运行HFSS并新建工程双击桌面上的HFSS快捷方式，启动HFSS软件。
HFSS启动后，会自动创建一个默认名称为Project1的新工程和名称为HFSSDesign1的新设计。
从主菜单栏选择命令【File】→【SaveAs】，把工程文件另存为Tee.hfss。
然后右键单击HFSSDesign1，从弹出菜单中选择【Rename】命令项，把设计文件HFSSDesign1重新命名为TeeModal。
2．选择求解类型从主菜单栏选择【HFSS】→【SolutionType】，打开SolutionType对话框，选中DrivenModal单选按钮，单击OK按钮。
3．设置长度单位从主菜单栏选择【Modeler】→【Units】，打开SetModelUnits对话框，选择英寸（in）单位，单击OK按钮。
此时，设置了建模时的默认长度单位，即英寸。
二：创建T形波导模型1．创建长方体（1）从主菜单栏选择【Tools】→【Options】→【ModelerOptions】，打开3DModelerOptions对话框，选择Drawing选项卡，确认选中EditPropertiesofnewprimitives复选框，然后单击确定按钮。
基于SIGW的T型功分器
基于SIGW的T型功分器作者：项猛申东娅王珂来源：《移动通信》2019年第02期【摘; 要】提出了一种SIGW的T型功分器。
采用微带T型一分四功分器的原理，设计了微带功分器加载于SIGW结构上，实现四路功率分配，使用三维电磁仿真软件Ansoft HFSS对该结构进行参数优化。
仿真结果表明，在S11参数-20 dB以下的频段为27.2 GHz—31.2 GHz，传输参数S21、S31、S41、S51都在-6.7 dB左右。
【关键词】SIGW;T型功分器;四功分;HFSS1; ;引言功率分配器的性能直接影响整个系统能量的分配效率。
随着5G一些毫米波频段的发布，高频天线、高频滤波器等器件不断发展，对高频功分器的要求也越来越高。
传统微带传输线功分器（如威尔金森、分支线电桥、环形电桥等），品质因数低、易实现宽带，但其具有损耗大、功率容量小等缺点，且存在平面/非平面集成问题，制作成本高、工艺复杂。
因此，需要适用于毫米波通信的功分器。
基片集成波导（SIW， Substrate Integrated Waveguide）能够实现毫米波应用的平面化和集成化，传输损耗低。
文章设计了一款基于SIW 的功分器[6]，用HFSS仿真设计了Ka波段的SIW功分器，利用SIW的腔体进行功率分配，实际测试结果表明其在毫米波频段具有良好的性能。
2012年，E Pucci等学者提出了印刷脊槽波导（PRGW， Printed Ridge Gap Waveguide）[1]。
2016年，张晶等学者提出将空气间隙替换为介质板，称为基片集成间隙波导（SIGW，Substrate Integrated Gap Waveguide）[2]，从而获得更稳定的间隙高度和更好的性能。
从此，无源器件包括天线和滤波器等被陆续提出[3-5]。
本文提出了一种SIGW功分器，利用T型功分器的理论设计了SIGW功分器。
2; ;SIGW功分器结构SIGW功分器由三层PCB构成（如图1），其上层PCB外侧全覆铜形成PEC（Perfect Electric Conductor，理想电导体），内侧则印刷功分器微带线;其底层PCB上全部印制蘑菇状周期结构以构成PMC（Perfect Magnetic Conductor，理想磁导体）;特别地，在上层和底层还加入了一块空白介质板（中间层）来隔断上层和底层，微带线可以很灵活地布局，不必担心受到周期结构制约。
电磁波三级项目——波导分支接头的HFSS仿真设计39页PPT文档
2
图1.2.2 自适应网格（总体与局部）
12
E-T接头传输TE10模的理论分析
情况——理论分析
2
3
当信号由③口入时，①和②口都有输出 且幅度相同相位相反。
13
HFSS仿真结果分析
仿真结果——场覆盖图
如图所示当TE10自E臂输入时，两主
1
臂有等幅反相信号输出。
2
仿真结果——S矩阵
3
14
分析不同端口输入激励的场覆盖情况
21
T型波导的优化设计的方法
1 2
3
1、目标函数
端口3能量-端口2能量*2=0
mag(S(port3，port1))* mag(S(port3，port1))－2* mag(S(port2，port1))* mag(S(port2，port1))=0
2、设计目标
可接受的误差小于0.0001
3、确定优化范围
自适应网格剖分
基于自适应网格剖分的场求解过程
3 1
自适应网格剖分原理
自适应网格剖分是在误差大的区域内对网格多 次迭代细化的求解过程，利用网格剖分结果来 计算在求解频率激励下存在于结构内部的电磁 场。初始网格是基于单频波长进行的粗剖分， 然后进行自适应分析，利用粗剖分对象计算的 有限元解来估计在问题域中的哪些区域其精确 解会有很大的误差（收敛性判断），再对这些 区域的四面体网格进行细化（进一步迭代）， 并产生新的解，重新计算误差，重复迭代过程 （求解—误差分析（收敛性判断）—自适应细化 网格）直到满足收敛标准或达到最大迭代步数 。如果正在进行扫频，则对其他频点求解问题 不再进一步细化网格。
19
HFSS仿真结果分析
仿真结果——场覆盖图
如图所示当TE10自H臂输入时，两主
微波技术与天线实验
微波技术与天线实验一、实验课学时分配表二、实验内容：实验一T型波导内场分析实验一、实验目的1、熟悉并掌握HFSS的工作界面、操作步骤及工作流程。
2、掌握T型波导功分器的设计方法和工作原理。
二、实验内容使用HFSS进行T型波导功分器的设计实现，创建设计模型，进行求解设置，并运行仿真计算。
最后进行相关的数据后处理。
三、基本原理及要求T型波导功分器又叫T型波导分支器，它能将波导能量从主波导中分路接出，它是微波功率分配器件的一种。
此次设计H面T型分支，使得从一端口输入的功率可以平均的分配给端口2、3，使得2、3端口的TE10波为等幅同向。
同时，通过设置隔片改变各端口的功率分配。
进行扫频设置，观察S参数曲线和电场分布。
实验二T型波导优化设计实验一、实验目的1、进一步熟悉并掌握HFSS的工作界面、操作步骤及工作流程。
2、掌握T型波导功分器的优化设计方法。
二、实验内容使用HFSS进行T型波导功分器的优化设计实现，进行参数扫描分析，利用HFSS的优化设计功能实现3端口输出功率为2端口输出功率的2倍。
三、基本原理及要求T型波导功分器又叫T型波导分支器，它能将波导能量从主波导中分路接出，它是微波功率分配器件的一种。
此次设计H面T型分支，使得从1端口输入的功率不平均的分配给端口2、3，使得2端口的输出功率为3端口的一半。
同时，注意隔片尺寸的大小对于改变各端口的功率分配的作用。
改变波端口激励，实现2端口输入，1、3端口输出。
实验三微带贴片天线设计实验一、实验目的1.熟悉并掌握HFSS设计微带天线的操作步骤及工作流程。
2.掌握ISM频段微带贴片天线的设计方法。
二、实验内容使用HFSS进行微带贴片天线的设计实现，创建设计模型，进行求解设置，设置求解频率为2.45GHz，同时添加1.5-3.5GHz的扫频设置，分析天线在1.5-3.5GHz频段内的电压驻波比，并运行仿真计算。
将谐振频率落在2.45GHz频点上。
最后进行相关的数据后处理。
带隔板T形波导的仿真研究
带隔板T形波导的仿真研究作者：章国庆蒋开明来源：《硅谷》2014年第19期摘要本文介绍了带隔板T形波导的数值计算方法和平面电路方法，在此基础上利用HFSS仿真软件建模分析，得出10GHz下使回波损耗最小的“最佳隔板”，并研究了不同功率分配比下最佳隔板的位置，该结论可为功率分配器的设计提供一定的依据。
关键词 T形波导；隔板；HFSS仿真；功分比中图分类号：TN73 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）19-0067-02T形波导常用于功率分配或合成中，经典的T形波导输入端驻波比较大，功分比不易控制，故实际应用中长采用加载电抗元件的方法来匹配输入端阻抗，并实现准确的功分比特性[1]。
相比于常见的三角形和圆柱棒加载，隔板加载性能更加优越。
本文利用HFSS研究了10GHz下的最佳隔板，并利用HFSS的优化功能得出了一些常用功分比下隔板的精确位置。
1 带隔板T形波导常用数值分析方法1.1 FDTD方法该方法采用模块法和PML激励源，将T形波导分成5个子计算域，利用离散Fourier 变换，从时域电磁场波形提取了宽带散射参数，得出了与平面电路法相似的结论[2]。
1.2 平面电路法该方法采用短路边界平面电路法对二维积分形式的波动方程进行数值求解，可求得各离散点的电压和电流值。
依据该理论，对加载隔板H-T接头模型进行数值计算并给出等效电路模型，采用最小二乘法给出参数计算公式[1]。
其等效电路模型如图2所示，其结果与HFSS仿真结果相似。
图1 带隔板T形波导模型图2 带隔板T形波导等效电路2 最佳隔板在无隔板情况下，直接将T形波导用于功分器，会产生很大的回波损耗，端口反射强烈且效率低。
加载隔板的T形波导在一定程度上有效地解决了上述的问题。
不同的隔板厚度和长度会影响T形波导的性能，在10GHz的特定条件下，通过HFSS的优化功能分别找出了隔板最佳长度和厚度。
由图3可见，随着隔板长度的不断增大，回波损耗逐渐减小，在0.4英寸处达到最小值。
H-T形波导接口设计
班级：姓名：学号：指导教师：**成绩：电子与信息工程学院信息与通信工程系1实验目的熟悉并掌握HFSS的工作界面、操作步骤及工作流程。
掌握T型波导功分器的设计方法和工作原理。
2实验内容使用HFSS进行T型波导功分器的设计实现，创建设计模型，进行求解设置，并运行仿真计算。
最后进行相关的数据后处理。
3实验原理T型波导功分器又叫T型波导分支器，它能将波导能量从主波导中分路接出，它是微波功率分配器件的一种。
此次设计H面T型分支，使得从1端口输入的功率不平均的分配给端口2、3，使得2端口的输出功率为3端口的一半。
同时，注意隔片尺寸的大小对于改变各端口的功率分配的作用。
改变波端口激励，实现2端口输入，1、3端口输出。
当隔膜位于中央1端口，它把信号分开并将其均匀地向端口2和端口3输出。
在输出端口的S参量大小约为0.7。
偶然反射预计发生在1端口。
移动隔膜在端口2附近为0.2英寸，通过端口2降至0.1英寸，通过端口3后增加至0.9。
比较研究的S参数在每个间隔位置的二维情形来确定实验值是否与理论值相同。
通过创建在电场空间的动态相位模型你还比较每个隔膜位置的电场模式。
这些比较将会表明具有隔膜的场模式的变化是否和预期的一样。
4实验步骤4.1新建项目4.1.1运行HFSS并新建工程双击桌面上的HFSS快捷方式，启动HFSS软件。
HFSS启动后，会自动创建一个默认名称为Project1的新工程和名称为HFSSDesign1的新设计。
从主菜单栏选择命令【File】→【SaveAs】，把工程文件另存为Tee.hfss。
然后右键单击HFSSDesign1，从弹出菜单中选择【Rename】命令项，把设计文件HFSSDesign1重新命名为Txingbodao。
图4-1新建工程4.1.2选择求解类型从主菜单栏选择【HFSS】→【SolutionType】，打开SolutionType对话框，选中DrivenModal 单选按钮，单击OK按钮。
H-T形波导接口设计
微波技术基础与天线报告H-T形波导接口设计班级：姓名：学号：指导教师：徐维成绩：电子与信息工程学院信息与通信工程系1 实验目的熟悉并掌握HFSS 的工作界面、操作步骤及工作流程。
掌握T 型波导功分器的设计方法和工作原理。
2 实验内容使用HFSS进行T型波导功分器的设计实现，创建设计模型，进行求解设置，并运行仿真计算。
最后进行相关的数据后处理。
3 实验原理T 型波导功分器又叫T 型波导分支器，它能将波导能量从主波导中分路接出，它是微波功率分配器件的一种。
此次设计H 面T 型分支，使得从1端口输入的功率不平均的分配给端口2、3，使得2 端口的输出功率为3 端口的一半。
同时，注意隔片尺寸的大小对于改变各端口的功率分配的作用。
改变波端口激励，实现 2 端口输入，1、3 端口输出。
当隔膜位于中央 1 端口，它把信号分开并将其均匀地向端口 2 和端口 3 输出。
在输出端口的S 参量大小约为0.7。
偶然反射预计发生在 1 端口。
移动隔膜在端口 2 附近为0.2英寸，通过端口2 降至0.1英寸，通过端口3后增加至0.9。
比较研究的S 参数在每个间隔位置的二维情形来确定实验值是否与理论值相同。
通过创建在电场空间的动态相位模型你还比较每个隔膜位置的电场模式。
这些比较将会表明具有隔膜的场模式的变化是否和预期的一样。
4 实验步骤4.1 新建项目4.1.1运行HFSS并新建工程双击桌面上的HFSS快捷方式，启动HFSS软件。
HFSS启动后，会自动创建一个默认名称为PrOjeCtI的新工程和名称为HFSSDeSign1的新设计。
从主菜单栏选择命令【FiIe】→【SaVeAS l ,把工程文件另存为Tee.hfss然后右键单击HFSSDeSign1,从弹出菜单中选择【Renam∈l命令项，把设计文件HFSSDeSign1重新命名为TxingbOdaO。
U Hfl Bdfc MlW 刖*π CIW M κbfw HW TnlG WTQIDtfH! T⅛, Vf ↑ Q C- C O ± ； ⅛1 i 栏⅛⅛14戸・⅛⅛0fr4.1.2选择求解类型从主菜单栏选择【HFSS ]→I SOlutiOnType 】，打开SOlutiOnType 对话框，选中DriVenMOdal 单选按钮，单击OK 按钮。
一种基于波导E-T结的新型功分器的设计方法
一种基于波导E-T结的新型功分器的设计方法寇阳【摘要】针对传统功分器的不足,提出了一种改进型波导E-T结功分器.通过三维电磁仿真软件CST对其进行了建模仿真,得到一个合理的设计方案,该结构具有高隔离度、低插入损耗、小体积、宽频带等优点.加工的实物经测试在12～ 17 GHz的频率范围内,该功分器的插入损耗＜0.12 dB,回波损耗＞18 dB,隔离度＞15 dB,具有良好的工程应用价值.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2015(028)008【总页数】3页(P18-20)【关键词】E-T结;功分器;高隔离度;CST;Ku频段【作者】寇阳【作者单位】中国电子科技集团公司第54研究所卫星通信与广播电视专业部,河北石家庄050081【正文语种】中文【中图分类】TN73在卫星通信系统中，EIRP 值是衡量系统性能的重要技术指标，而在天线增益确定后，该指标主要取决于发射机的输出功率［1］。
为了提高发射机的输出功率，工程中通常采用功率合成的方式实现微波大功率输出，这就对功分器提出了更高的要求［2］。
目前常用的功分器主要有:威尔金森功分器，波导E－T 结、波导H－T 结、3 dB分支波导定向耦合器及波导魔T 等［3 ～7］。
威尔金森功分器是一种微带功分器，插入损耗较大，不适合于大功率合成;波导E－T结和H－T 结功分器是最常用的波导功分器，具有体积小、频带宽、插入损耗低、易加工等优点，缺点是两输出端口之间隔离度仅有－6 dB;3 dB 分支波导定向耦合器的两个输出端口相位相差90°，两路输出之间具有良好的隔离度，但是其带宽较窄。
通过对以上各种功分器分析，本文在其基础上提出了一种新型功分器，在波导E－T 结功分器的基础上大幅提高了两个输出端口间的隔离度。
1 理论分析本文论述的功分器是在波导E－T 结功分器的基础上进行改进的，波导E－T 结功分器可以看成是一种无耗三端口网络，它是由一段波导及从波导宽边接出来的分支波导构成，其轴线平行于主波导的TE10模的电场方向，是一种串联分支［8］，其结构示意图如图1所示。
设计报告-H-T矩形波导功分器
班级：通信13-2 姓名：王景远学号：1306030220 成绩：电子与信息工程学院信息与通信工程系一、报告要求1.设计波导H-T型接头（功分器）2.两端口功率比1 ：23.工作在10GHz4.利用HFSS或其他软件进行仿真分析注：此设计参考《HFSS电磁仿真设计应用详解_李明洋》里面第二章第十章例程与H—T型2:1功率分配器和同轴馈电矩形天线设计一致。
真正的学习不是盲目模仿，而是消化吸收，做的不仅仅是报告。
二、设计依据图 1设计理论依据：端口1 是信号输入端口，端口2 和端口3 是信号输出端口。
正对着端口1 一侧的波导壁上凹进去一块，相当于放置了一个隔片，通过改变隔片的位置可以改变端口1 到端口2 和端口3 的传输功率以及端口1 的反射功率。
设计时可以先把隔片的位置设计到中央，观察在8～10GHz 的工作频段内，波导3 个端口的S 参数随着频率变化的关系曲线，同时分析查看在10GHz 时波导表面的电场分布。
然后利用HFSS 的参数扫描分析功能分析在10GHz 处，波导3个端口的S 参数随着隔片位置变量Offset 变化的关系曲线，使用HFSS 的优化设计功能，求解出当端口3 的输出功率是端口2 的输出功率的两倍时隔片所在的位置。
三．结构模型图2 功分器结构模型参数设置：此模型有三个小长方体组合而成中间有一隔片长方体参数：dx 2 dy 0.9 dz 0.4 单位in材料真空隔片尺寸Xsize 0.45 Ysize 0.1 Zsize 0.4 单位inY轴位置0.093in（优化后功分比2:1时）四．相关报告数据分析图3 S参数幅度随频率变化的曲线图4 隔片在中间位置时表面场流动分布（平均分）图5 隔片偏离中间某一位置时表面场流动分布（全反射）图6隔片偏离中间某一位置时表面场流动分布（一端输出）图7优化求解功分比2:1时表面场流动分布最终优化结果：图8图 9 五．具体设计步骤1、新建工程及工程设置a．新建工程b．设置求解类型c．设置模型长度单位in图102、设计建模a.创建小长方体b.设置激励端口面c.复制2个小长方体d.Uinte三个小长方体组合e.创建隔片f.Tee中减去隔片 Subtract图11 图12 图13图14模型如下：图153、求解设置a. Solution Frequency 项输入10，默认单位为GHz，其他项都保持默认设置不变图 16b.扫频设置图17 4、设计检查和运行仿真计算图18 5、分析隔片位置和各端口功率之间的关系a．添加参数扫描分析项b．运行参数扫描分析c．查看分析结果图196、根据6中参数优化隔片位置并求解求解功率比2:1时隔片位置=====WORD完整版----可编辑----专业资料分享=====六．设计总结及体会在许多题目中选择这个确实是个缘分，不过这个题目带来了很多未知的探索和迷茫，要设计功分器首先要知道和熟悉功分器的设计原理，由于自己在微波技术与天线的前4章还学习的很好，对很多概念还能看懂，受到《HFSS电磁仿真设计应用详解》书中T型波导的启发，根据书上的相关步骤，首先总体把握设计流程，根据设计流程，和设计细节一步一步耐心地做，设计的过程中虽然也遇到了一些警告和错误但是最后经过有道词典和百度和自己的分析终于排除所有错误完成了整个设计流程。
电磁场HFSS实验报告
实验一 T形波导的内场分析实验目的1、熟悉并掌握HFSS的工作界面、操作步骤及工作流程。
2、掌握T型波导功分器的设计方法、优化设计方法和工作原理。
实验仪器1、装有windows 系统的PC 一台2、或更高版本软件3、截图软件实验原理本实验所要分析的器件是下图所示的一个带有隔片的T形波导。
其中，波导的端口1是信号输入端口，端口2和端口3是信号输出端口。
正对着端口1一侧的波导壁凹进去一块，相当于在此处放置一个金属隔片。
通过调节隔片的位置可以调节在端口1传输到端口2，从端口1传输到端口3的信号能量大小，以及反射回端口1的信号能量大小。
T形波导实验步骤1、新建工程设置：运行HFSS并新建工程：打开 HFSS 软件后，自动创建一个新工程： Project1，由主菜单选 File\Save as ，保存在指定的文件夹内，命名为Ex1_Tee；由主菜单选 Project\ Insert HFSS Design，在工程树中选择 HFSSModel1，点右键，选择 Rename项，将设计命名为 TeeModel。
选择求解类型为模式驱动（Driven Model）：由主菜单选HFSS\Solution Type ，在弹出对话窗选择Driven Model 项。
设置长度单位为in：由主菜单选 3D Modeler\Units ，在 Set Model Units 对话框中选中 in 项。
2、创建T形波导模型：创建长方形模型：在 Draw 菜单中，点击 Box 选项，在Command 页输入尺寸参数以及重命名；在Attribute页我们可以为长方体设置名称、材料、颜色、透明度等参数Transparent（透明度）将其设为。
Material（材料）保持为Vacuum。
设置波端口源励：选中长方体平行于 yz 面、x=2 的平面；单击右键，选择 Assign Excitation\Wave port项，弹出 Wave Port界面，输入名称WavePort1；点击积分线 (Integration Line) 下的 New line ，则提示绘制端口，在绘图区该面的下边缘中部即（2,0,0)处点左键，确定端口起始点，再选上边缘中部即(2,0,处，作为端口终点。
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遗传算法定义
遗传算法的计算过程是，在一开始需要 实现从表现型到基因型的映射工作(即 编码)，由于仿照基因编码的工作很复 杂，往往进行简化，如二进制编码。初 代种群产生之后，按照适者生存和优胜 劣汰的原理，逐代（generation）演化 ，产生出越来越好的近似解。在每一代 ，根据问题域中个体的适应度（fitness ）大小选择（selection）个体，并借助 于自然遗传学的遗传算子（genetic operators）进行组合交叉（crossover） 和变异（mutation），产生出代表新的 解集的种群。这个过程将导致种群像自 然进化一样，后代种群比前代更加适应 于环境，末代种群中的最优个体经过解 码（decoding），即作为问题近似最优 解。
网格在求解频率上生成 离开中心频率越远，求解误差越大（不适合特别快的频带）
Interpolating Sweep--插值扫频
特点：
在给定的频率范围内，由软件利用当前网格，自动确定电磁场求解 的频点，然后通过内插，获得整个扫频范围内的频率响应 插值扫描的精度可以通过Error Tolerance设置 Solution Frequency中设置整个扫频范围偏高的位置作为自适应点， 可以在整个带宽内获得较好的精确性 只能得到自适应频点的场分布 适合于超宽带扫频（如DC～10GHz）
12
优化前可以先参扫，可缩小优化的范围，提高优化的效率 这里以参扫offset为例，计算中心频点10.5GHz处的S11
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HFSS 13.0 的优化器
在HFSS优化分析中有5种优化器可供选择。
连续非线性规划（Sequential Nonlinear Programming (SNLP)）； 连续和整数非线性规划（Sequential Mixed Integer NonLinear Programming (SMINLP) ）； 准牛顿（Quasi Newton ）； 模式搜索（Pattern Search ）； 遗传算法（Genetic Algorithm ）；
三种扫频算法比较
求解频率的设置
离散扫频（Discrete）和插值扫频（Interpolating Sweep） 自适应求解频率设置为扫频范围的偏高处，利用较高求解频率产 生的较多网格确保求解精度 快速扫频（Fast Sweep）的算法特点，使得离开求解频率越远误差越 大，精度越低 自适应求解频率设置为扫频范围的中心点 离散扫频（Discrete）适合比较窄的少数几个频点 快速扫频（Fast Sweep）适合不宽不窄的频带（大多数应用场合） 插值扫频（Interpolating Sweep）适合超宽带 离散扫频（Discrete）能得到各个频点的场分布 快速扫频（Fast Sweep）能得到各个频点的场分布 插值扫频（Interpolating Sweep）只能得到自适应频点的场分布
需要设置变量的最小最大聚焦区
中点
优化器2：准牛顿法
准牛顿（ Quasi Newton ） 准牛顿法是一种通过求梯度的“下山”搜索，与最速下降法类似 。但区别是：在发现有希望的搜索方向时，准牛顿法使用了近似 的二阶导数，这样做就避免了最速下降法由于Z字形搜索路径产生 的慢收敛速率，提高了优化速度。它从设计空间的一个点开始搜 索，并反复地尝试发现较好的设计点。 准牛顿优化器允许你确定成本函数噪声。
调出L1、L2和Maximum
For L2 norm (the default) the actual cost function uses the weighted sum of absolute values of the individual goal errors:
For the Maximum norm the cost function uses the maximum among all the weighted goal errors:
在大多数情况下，推荐使用连续非线性规划（ Sequential Nonlinear Programming），该优化 器最好用，优化的效果也最好。
优化变量初值的选择
优化自变量的初值应尽量接近最优值----通过解析计算、参扫等手段获取； 优化自变量的范围选择，首先应保证期望的最优值是在指定的自变量范 围之内，其次自变量的范围越窄越好； 需要设置最大优化迭代次数； 所有的优化器都可以对自变量添加约束。SNLP 和 SMINLP 优化器的约 束条件可以是线性的也可以是非线性的，而Quasi Newton、 Pattern Search和Genetic Algorithm的约束条件只能是线性的。
准牛顿法的局限性
准牛顿法获得最优点 与初值有关。
数字噪声大时，不能 使用准牛顿法
准牛顿法最大步长和最小步长变量设置
准牛顿法的最大步长设置：
你应该为所有的优化变量确定最大步长，这个参数确定了一个 围绕对应设计空间坐标系统的圆，沿搜索方向的搜索步长应小 于最大步长，即搜索步矢量的端点在这个圆内。这个参数限制 了搜索一步的“半径”。
CST STUDIO SUITETM
T形接头（优化）
电子科技大学
2014年6月
波导功分器：T形接头 工作频率9~12GHz
2
HFSS中扫频设置（三种扫频方法）
扫频求解设置
Add Sweep
Discrete Sweep--离散扫频
特点：
利用当前设置频率剖分网格，逐点求解各个频点的电磁场 求解时间与点数成正比 能够得到各个频点的场分布 Solution Frequency可设置扫频范围的最高点作为自适应点
如前所述，这个算法使用常规网格。对每个优化变量网 格的初始间隔由最大步长参数确定。
模式搜索法的最小步长设置：
和准牛顿搜索的情况一样，这个参数触发搜索停止。随 着迭代接近最佳值，模式搜索算法自然地细分网格。当 网格被细分到间隔小于最小设定步长时，则算法停止进 一步的搜索。
优化器4：遗传算法
遗传算法（Genetic Algorithm）是根据达尔文生物 进化论中的自然选择和遗传学原理构建的优化算 法，通过模拟自然进化过程从而搜索最优解的方 法，它最初由美国Michigan大学J.Holland教授于 1975年首先提出来的，并出版了颇有影响的专著 《Adaptation in Natural and Artificial Systems》， GA这个名称才逐渐为人所知。
非线性规划--数学模型
对实际规划问题作定量分析，必须建立数学模型。建立 数学模型首先要选定适当的目标变量和决策变量，并建 立起目标变量与决策变量之间的函数关系，称之为目标 函数。然后将各种限制条件加以抽象，得出决策变量应 满足的一些等式或不等式，称之为约束条件。非线性规 划问题的一般数学模型可表述为求未知量x1，x2，…， xn，使满足约束条件： gi(x1，…，xn)≥0 i＝1,…,m hj(x1，…，xn)＝0 j＝1,…,p 并使目标函数f(x1，…，xn)达到最小值(或最大值)。其 中f，gi和hj都是定义在n维向量空间Rn的某子集D(定义 域)上的实值函数，且至少有一个是非线性函数。
这个优化参数的设定也定义了一个与上面叙述类似的圆。当在 给定方向搜索方向的搜索得到了一个小于最小步长的步长时， 搜索算法将中止。所以，它真正是搜索停止的标准。
准牛顿法的最小步长设置：
--噪声
可接受误差
噪声
优化器3：模式搜索
模式搜索（ Pattern Search ） 若噪声大可使用模式搜索，这种模式被 定在网格上，是基于网格的单纯形搜寻 ，而且网格根据搜索成功率来细分或粗 化。与准牛顿法类似，这种搜索也是反 复搜索。首先，计算模式，即计算单纯 形点的成本函数，然后不断被镜像构成 模式搜索。如果在这个搜索过程中有比 较好的点，这个点被设定做第二次迭代 ；如果没发现较好的点，网格被细分且 算法再次开始计算模式，希望第二次能 发现一个较好的点。
在一般工程应用当中，为了节约一部分时间，也可设置为中间偏高1/3处进行自 适应求解，能够在精度/速度上获得较好的均衡
适应场合：
需要的频点数不多，并关注各个频点的场分布时
Fast Sweep--快速扫频
特点
通过求解传输函数零极点的方法，快速获得结构的频 率响应 求解时间与扫频点数不敏感，可以求解充分多的频点 数以便表征结构的谐振特性 能够得到各个频点的场分布 Solution Frequency中设置扫频范围的中心点作为自 适应点
优化器1：非线性规划
非线性规划是20世纪50年代才开始形成的一门学科。非线性 规划在工程、管理、经济、科研、军事等方面都有广泛的应 用，为最优设计提供了有力的工具。 非线性规划 是指具有非线性约束条件或目标函数的数学规划，是运筹学 的一个分支。非线性规划研究一个n元实函数在一组等式或不 等式的约束条件下的极值问题，目标函数和约束条件至少有 一个是未知量的非线性函数。若目标函数和约束条件都是线 性函数的情形则属于线性规划。
Cost function的定义
The cost function that the optimizer uses is built based on the norm setting as long as there are multiple goals. Thus, in this case the error associated with each individual goal (weighted) is combined in a way that is specific for each norm type chosen. For L1 norm the actual cost function uses the sum of absolute weighted values of the individual goal errors: