HFSS实验报告：定向耦合器器.docx

xxx班 xxx xxx 实验二：定向耦合器 实验目的 1.掌握定向耦合器的概念、原理和作用 2.掌握微带线的基本原理 3.掌握微带双分支定向耦合器的原理、设计步骤 4.掌握微带线特性阻抗的计算方法 5.已知微带线阻抗，掌握微带线的尺寸设计方法 6.熟练HFSS软件的使用，操作流程（结构建模、参数设置、求解、结果查看） 7.熟悉微带双分支定向耦合器的HFSS设计和分析 耦合器技术指标 1.微带双分支定向耦合器 2.耦合度 C=3dB 3.中心频率 f = 2.5GHz 实验原理 实验步骤 设置求解类型 2、设置默认单位长度 3、定义变量 L1—50Ω并臂阻抗微带线长—16.50 W1--50Ω并臂阻抗微带线宽—1.88 L2—35Ω并臂阻抗微带线长—16.07 W2--35Ω并臂阻抗微带线宽—3.25 4.创建微带线模型 通过矩形平面作图工具 Draw—rectangle—任意画一个 然后修改矩形参数（起点及尺寸） 分别复制出另外两臂，合并四个矩形。 画4个端口，宽度与50ohm的微带线宽度一致（1.88mm），长度没有要求，4个端口要对称，以相互垂直的两臂的短边中心点为中心。 合并模型 桥臂直角部分增加倒角 方法：画一个多边形（4边） 合并模型 创建介质材料层 创建一个BOX，材料为FR4，厚度H=1mm，在导带下方，导带在BOX的上表面。 5.设置端口（PORT1, PORT2, PORT3, PORT4） 绘制4个平面，宽度与端口宽度一致，高度为1mm，等于介质层的厚度，用于设置激励 创建辐射区 创建一个BOX，材料为VACUM，包围微带线，上下前后左右均距离微带线足够远（30mm）。该区域为微带线的辐射区。为了便于查看内部的微带耦合器， 将BOX的透明度调到最大 6.设置端口激励 选中一个激励面，右键 Assign_excitation?lumped port 如下图所示，在Nodes-Integration Line-New Line-在右图中激励面的矩形上边中点指向底边中点，同样方法，设置4个端口（端口名称设置为1、2、3、4） 7.设置边界条件 介质基片底面接地，即将介质基片地面边界条件设置为PERFECT_E（理想电导体边界条件） 选中底面，右键- Assign Boundary - Perfect E 导带为金属导体，边界条件设置为理想电导体PERFECT_E方法同上 设置辐射边界条件 包围微带耦合器的BOX为辐射区，因此选中BOX体，设置为辐射，Radiation 求解 设置求解参数 工程树analysis右键—add solution setup中心频点：2.5GHz 扫频设置，选择setup1，右键add frequency sweep扫频范围：1-5GHz 查看结果 检查设置情况求解运算HFSS-Analyze ALL等待运算，运算结束，则可以查看结果 查看结果，工程树-Results- 右键create Modal solution data report?rectangular plot 实验结论 S11 在2.6GHz最小，达到-23.4234dB，说明在2.6GHz阻抗匹配最好，反射最小 S14在2.65GHz最小，达到-34.5794dB，说明4端口的隔离度在2.75GHz 最好 综上，该耦合器的工作中心频率为 2.6GHz，与设计的2.5GHz要求存在频偏，需要再进行优化设计 S13为耦合端，S13= 0.6453, C=20lg(1/S13)=3.805dB， 比设计值3dB稍大，需要优化 优化方法：调节L1和L2的尺寸、W1和W2的尺寸