HFSS环形定向耦合器设计实例

HFSS中仿真设计3.4Ghz分支线耦合器
时间：2015-08-16 来源：天线设计网作者：admin TAGS：hfss耦合器定
向耦合器
定向耦合器是一种有方向性的功率耦合器件，在射频系统中有着广泛的应用，如功率监控系统、测试系统、功率分配系统等。

定向耦合器是一个四端口网络，它有输入端（端口1）、直通端（端口2）、耦合端（端口3）和隔离端（端口4)。

当信号从输入端输入时，除了一部分功率直接从直通端输出外，[天线设计网同时还有一部分功率耦合到耦合端输出，但不会从隔离端输出。

小编今天带给大家的是在[天线设计网]hfss中仿真设计频率为3.4GHz的分支线耦合器。

step1：首先根据设计频率以及介电常数，确定分支线长度。

step2：端口一般都选用标准的50欧姆微带线。

step3：设置端口顺序，可以按照上图的顺序。

step4：仿真设计，查看结果，优化方案。

（a）在hfss中建立模型
（b）设置端口顺序。

（1是数输入端，2是直通端口，3是耦合端口，4是隔离端口）
（c）一些重要参数
（d）仿真结果S11
s12
S13
S14
（e）场分布图
（f）模型下载
耦合器模型
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基于HFSS分支定向耦合器设计实验报告学院电子科学与工程学院姓名学号指导教师2016年10月27日目录一、实验目的 (1)二、设计任务 (1)三、设计思路 (2)四、注意事项 (2)五、基于HFSS分支定向耦合器设计过程 (2)5.1 分支定向耦合器简介 (2)5.2 使用HFSS设计分支定向耦合器 (2)5.2.1 分支定向耦合器的理论计算 (2)5.2.2 HFSS设计简介 (3)5.2.3 HFSS设计环境概述 (3)5.3 新建HFSS工程 (4)5.4 创建分支定向耦合器模型 (4)5.4.1 设置默认的单位长度 (4)5.4.2 定义变量 (4)5.4.3 添加新材料 (5)5.4.4 创建带状线金属层模型 (6)5.4.5 创建带状线介质层模型 (7)5.5 分配边界条件和激励 (8)5.6 求解设置 (9)5.6.1 单频求解设置 (9)5.6.2 扫频设置 (9)5.7 设计检查和运行仿真分析 (10)5.8 查看仿真分析结果 (11)5.8.1 查看S参数扫频结果 (11)5.9 分支定向耦合器的优化分析 (11)5.9.1 新建一个优化设计工程 (12)5.9.2 参数化分析设置和仿真分析 (12)5.9.3 查看参数化分析结果 (13)5.9.4 优化设计的设置和仿真分析 (13)5.9.5 查看优化结果 (15)5.9.6 优化后的S参数扫频结果 (15)5.9.7 优化后的场分布图 (16)5.9.8 查看4GHz频点的S矩阵 (16)六、加分项 (17)6.1 二阶分支定向耦合器建模 (17)6.2二阶分支定向耦合器仿真结果 (18)一、实验目的●了解分支定向耦合器电路的原理及设计方法。

●学习使用HFSS软件进行微波电路的设计、优化和仿真。

二、设计任务1.课题内容运用功分器设计原理，利用HFSS软件设计一个90°（180°）分支定向耦合器2.实现方式自选一种或多种传输线实现，如微带线、同轴线、带状线，要求输入输出端口阻抗为50Ω。

HFSS电磁仿真设计实验报告仿真项目：HFSS环形定向耦合器设计专业班级：姓名：学号：仿真项目：HFSS环形定向耦合器设计一、建模：CreateRegularPolyhedron:0mm,0mm,-1.143mm StartPosit: length/cos(30deg) ,0mm ,-1.143mm Axis: Z Height:2.286 CreateCircle:Center Position:0 ,0 ,0 Axis:Z Radius:12.22mmName Value Unit "Evaluated Value" DescriptionCreateRectangle:Position:-0.869mm , 0mm , 0mm Axis:Z XSize:1.781.78mm Y Size:lengthName Value Unit "Evaluated Value" DescriptionCreateCircle:Center Position:0mm , 0mm , 0mm Axis:Z Radius:11.24mm二、仿真结果：S参数随频率变化的关系曲线图：查看1GHz频点的S矩阵Freq S:T1 S:T2 S:T3 S:T41(GHz) T1（0.56306,123）（0.48639,-69.1）(0.52081,-99.5）（0.41649,-78.1）T2（0.48639,-69.1) (0.44688,105) (0.53953,-99.2）(0.52031,-99.6）T3(0.52081,-99.5）(0.53953,-99.2）(0.44593,106）（0.48674,-69.1）T4(0.41669,-75.6）(0.52031,-99.6）（0.45674,-69.5) (0.56323,123）三、对建模结果的改变及结果改变：把每个端口的传输线长度设置为0.2mm结果：传输线的改变仿真结果与理论分析结果一致Freq S:T1 S:T2 S:T3 S:T44(GHz) T1（0.56738,168）（0.4816,-26.3）(0.5165,-53.9）（0.4225,-35.4）T2（0.48167,-26.3) (0.45832,153) (0.53878,-54）(0.51646,-53.9）T3(0.5165,-53.9）(0.53878,-54）(0.45879,153）（0.48118,-26.4）T4(0.4225,-35.4）(0.51646,-53.6）（0.48118,-26.4) (0.56783,168）四、实验心得：这个实验数据较多，所以更要小心仔细，来防止出差错，对建模结果的改变及结果，也符合预期。

hfss耦合器仿真设计范例-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在HFSS耦合器仿真设计范例这篇文章中，我们将介绍HFSS耦合器的原理和仿真设计步骤。

HFSS（High Frequency Structure Simulator）是一种电磁场仿真软件，广泛应用于高频电磁场仿真领域。

耦合器作为一种重要的电路元件，在无线通信和微波领域具有广泛的应用。

通过仿真设计，我们可以模拟和优化耦合器的性能，以满足实际工程需求。

本篇文章的主要目的是通过以HFSS为工具，详细介绍耦合器的仿真设计过程。

首先，我们将在理论背景部分介绍一些基本的电磁场理论知识，包括电磁波的传输和耦合原理。

随后，在HFSS耦合器的原理部分，我们将重点讲解HFSS软件在耦合器仿真中的应用。

接下来，我们将详细介绍HFSS耦合器的仿真设计步骤。

这包括建立仿真模型、设置边界条件和材料属性、定义仿真参数等。

我们还将介绍如何通过改变耦合器的几何参数来优化性能，如改变耦合间隙、调整导体尺寸等。

通过仿真结果的分析和对比，我们可以评估不同设计参数对耦合器性能的影响，并提出设计优化建议。

最后，在结论部分，我们将对实验结果进行分析和总结。

通过对仿真数据的分析，我们可以得出一些结论，如耦合器的带宽、传输损耗等。

同时，我们也会给出一些建议，如如何改善耦合器性能或进一步优化仿真设计。

通过本文的学习，读者将了解到HFSS耦合器的原理和仿真设计步骤，并能够利用HFSS软件进行仿真设计。

这不仅对于从事无线通信和微波领域研究的工程师和学者有重要意义，同时也对于对电磁场仿真感兴趣的读者有一定的参考价值。

在实际工程应用中，通过仿真设计可以节省成本和时间，同时提高产品性能和可靠性。

因此，熟练掌握HFSS耦合器的仿真设计方法对于工程实践具有重要的指导意义。

1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下信息：文章结构部分的主要目的是介绍整篇文章的组织方式，以及各个章节的内容概述。

通过对文章结构的明确介绍，读者可以更好地理解整篇文章的逻辑架构，有助于他们更好地理解和接受文章的内容。

单位代码： 10293 密 级：硕 士 学 位 论 文论文题目：带短路支节的高隔离度分支线定向耦合器设计研究电磁场与微波技术 移动通信与射频技术 工学硕士二零一五年三月学 科 专业 研 究 方向 申请学位类别 论文提交日期摘要定向耦合器是一种常用微波无源元件，在无线系统的射频前端中有着广泛的应用。

特别在收发同频的无线系统中定向耦合器常常被用作隔离收发信号的一种关键部件。

但是传统的定向耦合器隔离度偏低且工作带宽较窄，无法满足系统的要求。

本文以分支线定向耦合器为研究对象，主要围绕如何提高其隔离度和增加工作带宽来进行深入研究。

论文的主要工作和创新点包括：（1）根据功率相消原理在其耦合端口增加一条微带短路支节，设计出一款3dB带短路支节双分支线定向耦合器。

这种方法结构简单，易于实现，且能够大幅提高耦合器隔离度。

（2）完成了一款实验样品的加工、测量工作，验证了短路支节线用于提高双分支线定向耦合器隔离度的效果，以及工作带宽提高不明显的缺点。

（3）在双分支线定向耦合器基础上，总结出一种有效提高其工作带宽的方法：增加耦合路径，并设计出一款3dB三分支线定向耦合器，该耦合器能够大幅拓宽工作带宽。

在3dB带短路支节双分支线定向耦合器的基础上设计出一款3dB带短路支节三分支线定向耦合器，该款改进型定向耦合器在很大程度上拓宽了工作带宽，且提高了隔离度。

关键词: 定向耦合器，隔离度，短路支节，工作带宽AbstractReader is an important part of the RFID system, and the reader send and receive isolation is one of the key performance of RFID system. At present, the most common methods to improve the reader transceiver isolation degree is to add directional coupler in front of the reader antenna feed network.The traditional directional coupler isolation and working bandwidth is narrow,and can not meet the requirements if the RFID system. In this paper,we focus on the branch line of directional coupler and research on how to improve the isolation and increase bandwidth. The main work and innovation of this paper include:(1)We use method of old-even mode to analyze the double branch line directional coupler,and use the HFSS simulation software to model and simulation,find the directional has a low degree isolation shortcoming. In order to increase isolation of the directional coupler,according to the theory of destructive power we increase a short branch section in the port, and design a 3dB dual-branch directional coupler with a short branch section.This method is simple in structure, easy to implement, and can greatly improve the coupler isolation.(2) We process the 3dB dual-branch directional coupler with a short branch section into objects, using a vector network analyzer to measure it,finally compare the simulation results and measurement results and found the isolation has been improved in the very great degree but the bandwith is not obvious increased.(3) Base on the dual branch line directional coupler,we sum an effective operating to improve its bandwidth approach:increase the coupling path,and design a 3dB three-branch line directional coupler, the coupler can greatly expand the bandwidth.Base on the dual-branch line directional coupler with a short branch section we design a 3dB three-branch directional coupler with a short branch section,The directional coupler significantly increases the operating bandwidth, and improve the isolation.Key words: the RFID system, isolation , short branch section, directional coupler目录第一章绪论 (1)1.1 研究的背景与意义 (1)1.2 RFID系统基本介绍 (1)1.3 RFID系统现状和进展 (3)1.3.1 RFID系统使用现状 (3)1.3.2 RFID系统中读写器收发隔离技术的重要程度 (3)1.4本文的主要工作及内容安排 (4)第二章定向耦合器基本原理 (6)2.1 定向耦合器工作原理 (6)2.1.1 定向耦合器基本特性 (6)2.1.2 定向耦合器理论分析 (7)2.1.3 定向耦合器的技术指标 (9)2.2 常见定向耦合器的介绍 (10)2.2.1 平行耦合线定向耦合器 (11)2.2.2 波导定向耦合器 (11)2.2.3 分支线定向耦合器 (13)2.2.3 环形定向耦合器 (14)2.3 3dB微带分支线定向耦合器理论分析 (15)2.4 本章小结 (18)第三章带短路支节双分支线定向耦合器设计 (19)3.1 3dB双分支线定向耦合器设计 (19)3.1.1 3dB双分支线定向耦合器ADS仿真 (19)3.1.2 微带线理论分析 (21)3.1.3 3dB双分支线定向耦合器建模与结果分析 (23)3.2 3dB带短路支节双分支线定向耦合器设计 (26)3.2.1 3dB带短路支节双分支线定向耦合器的工作原理 (27)3.2.2 3dB带短路支节双分支线定向耦合器建模与仿真 (29)3.2.3 相关参数优化与结果分析 (31)3.2.4 两款定向耦合器对比分析 (38)3.3 本章小结 (40)第四章实物测试与结果分析 (41)4.1 实物加工与测试 (41)4.2 测试结果与仿真结果分析 (44)4.3 本章小结 (47)第五章改进型微带分支线定向耦合器设计 (48)5.1 3dB微带三分支线型定向耦合器设计 (48)5.1.1 3dB微带三分支线定向耦合器ADS仿真 (48)5.1.2 3dB微带三分支线定向耦合器建模与仿真 (51)5.2 3dB带短路支节三分支线定向耦合器设计 (54)5.2.1 3dB带短路支节三分支线定向耦合器建模与仿真 (54)5.2.2 参数优化与结果分析 (56)5.2.3 3dB带短路支节双分支线和3dB带短路支节三分支线定向耦合器对比分析 (60)5.3 本章小结 (61)第六章总结与展望 (62)参考文献 (64)第一章绪论1.1研究的背景与意义无线射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)是一种非接触式的自动识别技术，它的主要特征是运用射频信号和空间耦合传输特性，达到对被识别物体的自动识别[1]。

宽带带状线定向耦合器的设计蔡德龙;刘成安;蔡钟斌;吕涛【摘要】多阶1/4波长滤波器理论为宽带定向耦合器的研究提供了依据,利用该方法设计了应用频段为2～6 GHz的多节3 dB的交错耦合带状线定向耦合器,并利用电磁仿真软件HFSS进行仿真.仿真结果表明,该带状线耦合器具有良好的方向性、较高的耦合度和较低的插损,从而为这类宽带强耦合度耦合器的研究提供了一定的参考价值.【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2016(035)018【总页数】3页(P66-68)【关键词】无线电电子学;带状线耦合器;宽带;电磁仿真;HFSS【作者】蔡德龙;刘成安;蔡钟斌;吕涛【作者单位】西南科技大学国防科技学院,四川绵阳 621010;西南科技大学国防科技学院,四川绵阳 621010;西南科技大学国防科技学院,四川绵阳 621010;西南科技大学国防科技学院,四川绵阳 621010【正文语种】中文【中图分类】TN622;TN603引用格式：蔡德龙，刘成安，蔡钟斌，等. 宽带带状线定向耦合器的设计[J].微型机与应用，2016,35(18)：66-68.耦合器是现代微波工程测试技术中广泛用到的无源器件,其主要作用是将微波信号进行某个方向的功率耦合，将耦合后的功率信号进行检测、调节等处理。

定向耦合器因其体积小、损耗低、可靠性高而备受青睐。

随着微波工程技术的发展，各种形式的耦合器得到了研究与应用。

参考文献[1]提出了一个应用于8～12 GHz的E面波导3 dB耦合器的改进型结构。

参考文献[2]报道了基于波导的Q波段3 dB环形电桥的设计，证明了这种环形电桥在该频段良好的电磁性能。

参考文献[3]提出了一种应用于2～20 GHz的新拓扑超宽带20 dB的定向耦合器，在通带内取得满意的效果。

但以上研究均存在一些不足，就是其相对带宽较窄，在实际应用上具有一定的局限性，当带宽较宽时，难以实现强耦合[3]。

由于波导本身截止频率的约束，对于宽带跨波段耦合器的研究则无法再使用波导的形式来实现。

-138-/2013.02/PLAY:CLR P3.4 ;存储器片选信号MOV A,#81H ;选择播放段落MOV DPTR, #0A900H ;选通语音芯片MOVX @DPTR, A ;送指令第一个字节MOV A,#10H ;指令第二个字节MOVX @DPTR,A ;送第二个字节SWAP A ;取忙碌状态ANL A,#0FHMOV B,A MOV A,#28H DJNZ ACC,$ ;等待L23: MOVX A,@DPTR ;是否播放完毕ANL A,B JNZ L23NOPLJMP PLAY参考文献[1]MSM6295.Data .2005-7.[2]楼然苗,李光飞.51系列单片机设计实例[M].北京航空航天大学出版社,2003.[3]何希才.常用集成电路简明速查手册[M].国防工业出版社,2006.[4]百度百科.利用HFSS进行波导单孔定向耦合器的仿真设计陕西黄河集团有限公司12车间 郭宏博 盛利利 杨 辉【摘要】本文介绍了单孔定向耦合器的仿真设计方法，该定向耦合器在一定条件下的方向性可以达到20dB以上，并具有结构简单、驻波小、方向性强等特点。

【关键词】单孔；定向耦合器；HFSS仿真1.前言定向耦合器是一种具有一定方向性的分功率器，在微波系统中较为常见，它能从主传输系统的正向波中按一定比例分出部分功率，而不从反向波中输出功率，因此可以利用定向耦合器对主传输系统中的入射波进行取样。

较为常见的波导定向耦合器有：单孔定向耦合器、双孔（槽）定向耦合器、多孔（槽）定向耦合器、十字孔定向耦合器等。

虽然单孔定向耦合器结构简单、性能良好，但在以前一段时间里，由于缺少仿真措施，单孔定向耦合器等微波器件的设计需要公式的近似计算来解决，实际效果不理想，因此单孔定向耦合器被采用的较少。

但随着科技的发展，仿真软件的出现和完善，单孔定向耦合器的设计出现了可能。

本文现就利用HFSS仿真软件针对于单孔定向耦合器进行了仿真设计，发现在一定条件下，单孔定向耦合器的方向性可以做到20dB以上，满足工程设计要求。

180环形电桥.HFSS软件实例180°环形电桥F6.3.1⼀．开始（⼀）启动Ansoft HFSS1.点击微软的开始按钮，选择程序，然后选择Ansoft，HFSS10 程序组，点击HFSS10，进⼊Ansoft HFSS。

（⼆）设置⼯具选项注意：为了按照本例中概述的步骤，应核实以下⼯具选项已设置：1.选择菜单中的⼯具（Tools）>选项（Options）>HFSS选项（HFSS Options）2.HFSS选项窗⼝：（1）点击常规（General）标签a.建⽴新边界时，使⽤数据登记项的向导（Use Wizards for data entrywhen creating new boundaries）：勾上。

b.⽤⼏何形状复制边界（Duplicate boundaries with geometry）：勾上。

（2）点击OK按钮。

3.选择菜单中的⼯具（Tools）>选项（Options）>3D模型选项（3D Modeler Options）4.3D模型选项（3D Modeler Options）窗⼝:（1）点击操作（Operation）标签⾃动覆盖闭合的多段线（Automatically cover closed polylines）：勾上。

（2）点击画图（Drawing）标签编辑新建原始结构的属性（Edit property of new primitives）：勾上。

（3）点击OK按钮（三）打开⼀个新⼯程启动HFSS软件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。

F6.3.2（三）设计解决⽅案类型（Set Solution Type）1.选择菜单中的HFSS>解决⽅案类型（Solution Type）（1）选择终端驱动（Driven Terminal）（2）点击OK按钮。

F6.3.3⼆．创建3D模型（⼀）设置模型单位1.选择选项Modeler>Units2.设置模型单位：（1）选择单位：mm（2）点击按钮OKF6.3.4（⼆）设置缺省材料1.选择软件窗⼝右上⽅区域3D Modeler Materials ⼯具条的SelectF6.3.52.选择定义窗⼝：（1）点击Add Material 按钮（2）查看/编辑材料窗⼝：a．Material Name类型设为My_Subb．Value of Relative Permittivity 介电常数为2.33c．Value of Dielectric Loss Tangent 损耗因数为0.000429d．点击OK按钮。

基于HFSS分支定向耦合器设计基于HFSS分支定向耦合器设计实验报告学院电子科学与工程学院姓名学号指导教师2016年10月27日目录一、实验目的 (1)二、设计任务 (1)三、设计思路 (2)四、注意事项 (2)五、基于HFSS分支定向耦合器设计过程 (2)5.1 分支定向耦合器简介 (2)5.2 使用HFSS设计分支定向耦合器 (3)5.2.1 分支定向耦合器的理论计算 . 35.2.2 HFSS设计简介 (4)5.2.3 HFSS设计环境概述 (4)5.3 新建HFSS工程 (5)5.4 创建分支定向耦合器模型 (6)5.4.1 设置默认的单位长度 (6)5.4.2 定义变量 (7)5.4.3 添加新材料 (8)5.4.4 创建带状线金属层模型 (9)5.4.5 创建带状线介质层模型 (10)5.5 分配边界条件和激励 (11)5.6 求解设置 (13)5.6.1 单频求解设置 (13)5.6.2 扫频设置 (14)5.7 设计检查和运行仿真分析 (15)5.8 查看仿真分析结果 (16)5.8.1 查看S参数扫频结果 (17)5.9 分支定向耦合器的优化分析 (18)5.9.1 新建一个优化设计工程 (18)5.9.2 参数化分析设置和仿真分析195.9.3 查看参数化分析结果 (21)5.9.4 优化设计的设置和仿真分析225.9.5 查看优化结果 (24)5.9.6 优化后的S参数扫频结果.. 255.9.7 优化后的场分布图 (26)5.9.8 查看4GHz频点的S矩阵 (26)六、加分项 (28)6.1 二阶分支定向耦合器建模 (28)6.2二阶分支定向耦合器仿真结果 (29)一、实验目的●了解分支定向耦合器电路的原理及设计方法。

●学习使用HFSS软件进行微波电路的设计、优化和仿真。

二、设计任务1.课题内容运用功分器设计原理，利用HFSS软件设计一个90°（180°）分支定向耦合器2.实现方式自选一种或多种传输线实现，如微带线、同轴线、带状线，要求输入输出端口阻抗为50Ω。

北京邮电大学世纪学院毕业设计(论文题目环形定向耦合器的仿真设计学号学生姓名专业名称通信与信息工程所在系（院）通信工程指导教师2012年 5 月 27 日北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文）任务书备注1、由指导教师撰写，可根据长度加页，一式三份，教务处、系（院）各留存一份，发给学生一份，任务完成后附在论文内；2、凡审核不通过的任务书，请重新申报。

北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文）诚信声明本人声明所呈交的毕业设计（论文），题目《耦合线定向耦合器的仿真实现》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。

本人签名：日期：毕业设计（论文）使用权的说明本人完全了解北京邮电大学世纪学院有关保管、使用论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存论文；③学校可允许论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容。

本人签名：日期：指导教师签名：日期：题目环形定向耦合器的仿真设计摘要定向耦合器可以有很多种实现方式，同轴线、矩形波导、圆波导、带状线和微带线都可构成定向耦合器，本文利用了带状线来实现定向耦合器。

定向耦合器是一种四端口器件，且各个端口均是匹配的。

它是在微波与雷达馈线技术中广泛应用的元件之一。

环形定向耦合器的各项指标包括耦合度、隔离度、方向性、输入驻波比、频带宽度等。

本文主要实现的是一个中心频率为0.9GHz 的带状线定向耦合器，其频率带宽为0.8GHz ~1.0 GHz，耦合度为3dB ，结合微波网络散射矩阵的计算，根据所给定的仿真软件设计指标，以及题目要求，确定耦合器的类型、结构，利用HFSS 仿真软件来设计出带状线定向耦合器的电路模型，并根据定向耦合器的S 参数进行仿真，并达到预期的设计要求。

注意：此视频里面有个错误，正六面体的参数视频里面是：Start Position：length/cos(30deg) ,0mm ,0mm；应该是Start Position：length/cos(30deg) ,0mm ,-1.143mm。

如果不更改的话，后面没有办法添加端口设置内容概述环形定向耦合器的简介耦合器尺寸计算HFSS设计实现该实例的HFSS设计环境1.重命名为RingHybirid，设计文件为Coupler2.修改求解类型为：终端求解3.设置长度单位为：mm4.定义变量length：24.5mm（表示传输线终端到圆心的距离）5.添加新材料My_Sub：介电常数：2.33；损耗正切：0.0004296.创建正六边体6.1创建6.2修改六边形属性6.3修改六边形参数：此处视频里面有个错误：Start Position：length/cos(30deg) ,0mm ,0mm；应该是Start Position：length/cos(30deg) ,0mm ,-1.143mm。

如果不更改的话，后面没有办法添加端口设置7.创建环形带状线7.1建模过程7.2创建矩形面7.2.1创建7.2.2修改属性7.2.3修改参数7.3复制7.4创建圆面7.4.1创建7.4.2修改属性和参数7.5合并7.6创建小圆面7.6.1创建7.6.2修改属性和参数7.7相减8.设置边界条件9.分配端口激励9.1要求：将四个端口设置为波端口激励9.2设置端口19.2.1选中表面9.2.2设置波端口激励9.2.3改名为T19.3设置端口29.4设置端口39.5设置端口410.添加求解设置：频率4GHz；最大迭代次数：2011.添加扫频设置：Fast；1-7GHz，0.05GHz12.检查设计的完整性和正确性13.查看1-7GHz扫频结果13.1标记特殊点查看4GHz频点S参数矩阵。

基于HFSS分支定向耦合器设计基于HFSS分支定向耦合器设计实验报告学院电子科学与工程学院姓名学号指导教师2016年10月27日目录一、实验目的 (1)二、设计任务 (1)三、设计思路 (2)四、注意事项 (2)五、基于HFSS分支定向耦合器设计过程 (2)5.1 分支定向耦合器简介 (2)5.2 使用HFSS设计分支定向耦合器 (3)5.2.1 分支定向耦合器的理论计算 . 35.2.2 HFSS设计简介 (4)5.2.3 HFSS设计环境概述 (4)5.3 新建HFSS工程 (5)5.4 创建分支定向耦合器模型 (6)5.4.1 设置默认的单位长度 (6)5.4.2 定义变量 (7)5.4.3 添加新材料 (8)5.4.4 创建带状线金属层模型 (9)5.4.5 创建带状线介质层模型 (10)5.5 分配边界条件和激励 (11)5.6 求解设置 (13)5.6.1 单频求解设置 (13)5.6.2 扫频设置 (14)5.7 设计检查和运行仿真分析 (15)5.8 查看仿真分析结果 (16)5.8.1 查看S参数扫频结果 (17)5.9 分支定向耦合器的优化分析 (18)5.9.1 新建一个优化设计工程 (18)5.9.2 参数化分析设置和仿真分析195.9.3 查看参数化分析结果 (21)5.9.4 优化设计的设置和仿真分析225.9.5 查看优化结果 (24)5.9.6 优化后的S参数扫频结果.. 255.9.7 优化后的场分布图 (26)5.9.8 查看4GHz频点的S矩阵 (26)六、加分项 (28)6.1 二阶分支定向耦合器建模 (28)6.2二阶分支定向耦合器仿真结果 (29)一、实验目的●了解分支定向耦合器电路的原理及设计方法。

●学习使用HFSS软件进行微波电路的设计、优化和仿真。

二、设计任务1.课题内容运用功分器设计原理，利用HFSS软件设计一个90°（180°）分支定向耦合器2.实现方式自选一种或多种传输线实现，如微带线、同轴线、带状线，要求输入输出端口阻抗为50Ω。

利用HFSS进行波导单孔定向耦合器的仿真设计【摘要】本文介绍了单孔定向耦合器的仿真设计方法，该定向耦合器在一定条件下的方向性可以达到20dB以上，并具有结构简单、驻波小、方向性强等特点。

【关键词】单孔；定向耦合器；HFSS仿真1.前言定向耦合器是一种具有一定方向性的分功率器，在微波系统中较为常见，它能从主传输系统的正向波中按一定比例分出部分功率，而不从反向波中输出功率，因此可以利用定向耦合器对主传输系统中的入射波进行取样。

较为常见的波导定向耦合器有：单孔定向耦合器、双孔（槽）定向耦合器、多孔（槽）定向耦合器、十字孔定向耦合器等。

虽然单孔定向耦合器结构简单、性能良好，但在以前一段时间里，由于缺少仿真措施，单孔定向耦合器等微波器件的设计需要公式的近似计算来解决，实际效果不理想，因此单孔定向耦合器被采用的较少。

但随着科技的发展，仿真软件的出现和完善，单孔定向耦合器的设计出现了可能。

本文现就利用HFSS仿真软件针对于单孔定向耦合器进行了仿真设计，发现在一定条件下，单孔定向耦合器的方向性可以做到20dB以上，满足工程设计要求。

2.定向耦合器的设计2.1 技术要求：1）相对带宽≥15％；2）VSWR≤1.30；3）方向性≥20dB；4）耦合量≥-35dB2.2 设计过程2.2.1 设计思想单孔定向耦合器是指在主传输系统和采样传输系统之间用单孔来进行耦合，为了获得定向型，该单孔必须开在两个矩形波导的公共宽壁的中心上，且两个矩形波导之间要保证一定的斜扭角度。

由小孔耦合理论可知，小孔可用电和磁偶极矩后成的等效源来代替，因此利用调节这两个等效源的相对振幅可以消除在隔离端口方向的辐射，而增强在耦合端口方向的辐射，从而获得理想的定向性。

2.2.2 模型的建立电磁仿真软件HFSS是作为行业标准的3D全波电磁仿真工具，它融合了全波频域有限元法、积分方程法、区域分解算法等来对微波器件进行仿真计算的。

众所周知，有限元法是基于微分方程方法的数值方法，相应的支配方程是麦克斯韦方程组演化而来的亥姆赫兹方程或者泊松方程，因此该软件能够较为真实的模拟现实环境，提高仿真的准确性。

华南理工大学实验报告课程名称射频电路与天线实验电子与信息学院信息工程专业 3 班姓名学号实验名称定向耦合器实验日期指导教师一．实验目的（1）了解定向耦合器的原理及基本测量方法（2）实际测量实验模块，学会用频谱分析仪器测量定性啊耦合器的参数二．实验内容测量耦合器的耦合度、方向性等参数三．实验步骤（1）把AT5011设置为最大衰减量（40dB衰减器全部按下）和最宽扫频范围（1000MHz）。

（2）本实验提供的定线耦合器模块为反定向耦合器，1端口为输入端口，3端口为耦合端口，4端口为隔离端口。

隔离端口P4在内部接一匹配负载，将此端口的能量吸收。

因此本模块只有三个外端口。

首先将频谱分析仪的输入端和输出端用电缆连接，记录直通时跟踪源输出的功率幅度P1。

必要时调节衰减量大小。

但测量过程中不能改变跟踪发生器的输出。

（3）按照图9-5连接实验模块。

P3端口接匹配负载，测量定向耦合器的主线幅度P2。

定向耦合器的插入损耗为：L=P1(dB)-P2(dB)图9-5 测量10dB定向耦合器的主线幅度P2（4）按图9-6连接实验模块。

测量定向耦合器的耦合端输出幅度P3，定向耦合器的耦合度为C=P1(dB)-P3(dB)图9-6 测量10dB定性啊耦合器的耦合端输出幅度P3（5）按图9-7将定向耦合器倒接，这是由P2作为输入端口，P3则变为隔离端口，测量幅度为P4，定向耦合器的隔离度为I=P1-P4，方向性为D=P3-P4。

四．实验数据记录将实验结果录入下表，写出耦合度、隔离度、方向性等参数的计算公式，并计算出最终结果。

计算公式：表9-1五．实验总结。

电子科技大学中山学院电子工程系学生实验报告课程名称HFSS电磁仿真实验实验名称实验3-环形电桥定向耦合器班级，分组14无线技术实验时间 2017年03月14日姓名，学号指导教师袁海军报告内容一、实验目的通过带状线环形耦合器的分析，讲解HFSS设计微波器件的全过程。

熟练掌握HFSS的分析方法和波形仿真。

二、实验原理和电路说明三、实验内容和数据记录1）建立新的工程为了方便创建模型，在Tools>Options>HFSS Options中将Duplicate boundaries with geometry复选框选中。

2）设置求解类型（1）在菜单栏中点击HFSS>Solution Type。

（2）如图5_1_37所示，在弹出的Solution Type窗口中：（a）选择Driven Modal。

（b）点击OK按钮。

图5_1_37设置求解类型3）设置模型单位（1）在菜单栏中点击3DModeler>Units。

（2）设置模型单位：（a）如图5_1_38所示，在设置单位窗口中选择mm。

（b）点击OK按钮。

图5_1_38设置单位4）设置模型的默认材料（1）在工具栏中设置模型材料的下拉菜单中点击Select，如图5_1_39所示。

在设置材料窗口中点击Add Material按钮，在弹出的如图5_1_40所示的对话框中设置自定义材料。

图5_1_39选择材料图5_1_40自定义材料特性（2）在EditMaterial窗口中：（a）设置相对介电常数（Relative Permittivity）为2.33，其他值保持默认值。

（b）将材料的名字命名为My_Sub。

图5_1_41建立介质基片（2）建立Trace：（a）在菜单栏中点击Draw>Rectangle。

（b）在坐标输入栏中输入起始点的坐标：X：_0.89154，Y：0.0，Z：0.0按回车键结束输入。

（c）在坐标输入栏中输入长、宽：图5_1_42建立Trace（3）为Trace设置理想金属边界条件。

HFSS仿真耦合器使用说明一．软件安装1．打开\HFSS92\Max文件夹，运行autorun，选择install HFSS进行安装。

2．安装完毕打开\HFSS92\Ansoft.HFSS.V9.2.Crack-EFA文件夹，运行破解。

二．HFSS界面介绍三．启动HFSS并设置1．点击桌面HFSS图标启动HFSS。

如图：2．新建一个项目文件。

选择菜单file>new，从project菜单选择insert HFSS design。

这时三维模型窗口出现。

3．设置解的类型。

选择菜单HFSS>solution type，点选第一项Driven Model。

4．设置长度单位。

选择菜单3D Modeler>Units。

选择下拉列表单位mm。

四．创建物理结构图形（参考同类产品尺寸或相关设计资料计算）1．点击画矩形图标，在右下方输入起始点坐标X：0，Y：0，Z：0，回车。

输入长度、宽度DX：2.05，DY：21.4，DZ：0，回车。

这时弹出窗口，选择attribute标签设置name为u1，点确定关闭。

选择View> Fit All>Active View或者按ctral＋D键，在窗口内预览全部图形。

2．点击画矩形图标，输入起始点坐标X：2.05，Y：21.4，Z：0，回车。

输入长度、宽度DX：-1.86，DY：21.4，DZ：0，回车。

这时弹出窗口，选择attribute标签设置name为u2，点确定关闭。

选择View> Fit All>Active View或者按ctral＋D键，在窗口内预览全部图形。

3．点击画矩形图标，输入起始点坐标X：3.8，Y：0，Z：0，回车。

输入长度、宽度DX：2.05，DY：20.4，DZ：0，回车。

这时弹出窗口，选择attribute标签设置name为d1，点确定关闭。

选择View> Fit All>Active View或者按ctral＋D键，在窗口内预览全部图形。

- 42 - Ansoft2004年用户通讯一种定向耦合器的HFSS 软件设计张则伟中国电子科技集团公司第三十六研究所（314001）摘要：本文论述了用HFSS8.0高频电磁场仿真软件设计2倍频的一种垂直设置平面电路(VIP)定向耦合器的过程。

在软件仿真中通过宏命令修改一些设计参数，很容易找到一种结果较理想的参数，并实际设计出一种能满足要求的定向耦合器，大大缩短工程应用时间。

关键词：HFSS8.0 定向耦合器 紧耦合一. 设计前提本人在工程设计中需用到一种紧耦合的宽带定向耦合器，要求一种结构非常小巧、制作非常简单和成本较低的3dB 定向耦合器。

而微带线耦合器在耦合大于10dB 时，两根微带线要靠得非常近，很难实现，交指耦合器实际制作太麻烦，分支线耦合器体积太大。

而VIP 定向耦合器就具有体积小巧、制作简单，成本也很低，它的基本结构是垂直设置在主带线电路上的耦合带线，其中主基片可选用如环氧玻璃之类较便宜的材料，垂直部分采用高Q 基片，通过改变垂直基片的介电常数和厚度，可以控制其耦合度大小。

二. 软件仿真与实际设计VIP 定向耦合器的模型结构如图1所示。

在VIP 定向耦合器设计中要用到的相关参数见图2所示，其中，t1为主基片厚度，t2为垂直基片厚度，h 为耦合带线高度，εr1为主基片介电常数，εr2为垂直基片介电常数。

在HFSS 仿真时，我们选取主基片为环氧板其εr1=5.0，t1=1.0mm ，垂直基片为聚四氟乙烯板其εr2=2.15，对多组t2和h 进行计算分析，最后为达到想要的频段和耦合值，取t2=0.5 mm ，h=2.2 mm 。

HFSS 仿真结构如图3所示，其中S11为输入端反射系数，S12为隔离度，S13为耦合度，S14为主路损耗。

从图3可以知道此定向耦合器的性能不错，在2个倍频内的耦合幅度变化小于0.6dB ，定向性在整个频段也超过20dB ，我们按照这组参数实际制作了一个模型，测得的数据如图4所示。