利用HFSS計算微帶線的特性阻抗

1、學(xué)生實驗報告系別電子工程系課程名稱微波技術(shù)與天線實驗班級實驗名稱利用HFSS計算微帶線的特性阻抗姓名實驗時間學(xué)號指導(dǎo)教師報告內(nèi)容一、實驗?zāi)康暮腿蝿?wù)1、了解微帶線的特性阻抗計算公式；2、通過計算微帶線的特性阻抗，熟悉 HFSS仿真設(shè)計。二、實驗原理介紹(1)微帶線的特性阻抗公式:a.導(dǎo)帶厚度為零時Zo59.9521 n(8h w),w / h4hw/ h119.904Z12.420.44h/w(1 h/w)6，W12h)w12h)ww 20.041(1-) ,w/hh12,w/h 1其中w是微帶的導(dǎo)帶寬度，h是介質(zhì)基片的厚度 b.導(dǎo)帶厚度不為零時wt(1,2h、w1ln),Wehhth 2hwt

2、1,4 w lnw1hht,h 2以we/h代替w/h代入前述零厚度特性阻抗計算公式，即可得非零厚度特性阻抗。(2)HFSS軟件是一個基于有限元法計算電磁結(jié)構(gòu)的交互軟件包。它將幾何結(jié)構(gòu)自動剖分成大 量的四面體，計算模擬器包括在分析電磁結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)問題時的后續(xù)處理命令。使用An soft HFSS ,你可以計算：基本電磁場量和開邊界問題的輻射近遠(yuǎn)場端口特性阻抗和傳輸常數(shù) S參數(shù)和相應(yīng)端口阻抗的歸一化 S參數(shù)一種結(jié)構(gòu)的本征?；蛑C振解經(jīng)過二十多年的發(fā)展，HFSS以其無以倫比的仿真精度和可靠性，快捷的仿真速度，方便易用的操作界面，穩(wěn)定成熟的自適應(yīng)網(wǎng)格部分技術(shù)使其成為高頻結(jié)構(gòu)設(shè)計的首選工具和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)廣

3、 泛地應(yīng)用于航空、航天、電子、半導(dǎo)體、計算機、通信等多個領(lǐng)域，幫助工程師們高效地設(shè)計各 種高頻結(jié)構(gòu)，包括：射頻和微波部件、天線和天線陣及天線罩，高速互連結(jié)構(gòu)、電真空器件，研 究目標(biāo)特性和系統(tǒng)/部件的電磁兼容/電磁干擾特性，從而降低設(shè)計成本，減少設(shè)計周期，增強競 爭力。三、實驗內(nèi)容和數(shù)據(jù)記錄1、令w 1mm,h 0.6mm, r 4.4或2.2，其中t 0或t 0.05mm代入上面公式分別求出特性阻抗。2、利用HFSS求微帶線的特性阻抗（1）進(jìn)入執(zhí)行命令窗口，選擇單位 mm（2） 畫介質(zhì)基片：點擊 solids box 選擇 x 0, y 0, z 0Enterz 在 Enter box siz

4、e 命令下 x 10, y 20,z0.6，在 Name命令下寫 box1 Enter ；點擊圖標(biāo) Sel box1 ok Arrange / Move 在 Enter vector 命令下 x 5, y 0, z 0Enter（3） 畫微帶線：點擊 solids box 選擇 x 0, y 0, z 0 Enter z 在 Enter box size 命令下 x 1, y 20, z 0.05，在 Name命令下寫 box2 Enter ；占八、擊圖標(biāo)Selbox2okArrange / Move在En tervector命令下x0.5, y 0,z0.6En ter（4）畫仿真區(qū)域:點擊

5、solidsbox選擇 x 0, y 0, z 0En terz 在 Enter box size命令下x 10, y 20, z 10，在 Name命令下寫 box3Enter ；占八、擊圖標(biāo)Selbox3okArrange / Move在En tervector命令下x 5, y 0,z 0Enter（5）點擊File / Save Exit，又回到命令窗口，在 Draw后打勾，表示完成 Draw6） Setup Materials:點擊 Setup Materials ，選擇 box1， D 在 materials 中選擇FR4_epoxy Assig n;選擇 box2，在 Mater

6、ials 中選擇 Per con ductorAssig n;選擇 box3,在Material 中選擇 vacumm Assign ;Exit 在 Save changes before closing?命令下 ok(7) Setup Boundaries/Sources:點擊Setup Boundaries/Sources選擇 source portl 點擊紅色網(wǎng)格的面Assign單擊右鍵Rotate 旋轉(zhuǎn)物體 選擇source port 2 選擇與portl相對應(yīng)的面為紅色網(wǎng)格Assign，點擊File / Save Exit，又回到命令窗口(8) Setup solution:按如下設(shè)

7、置，然后點擊 ok(9) solve:即PC機進(jìn)入計算(10) Post Process:post process Matrix Data S Matrix 和 Port ZOpost process Matrix plot New plot Data Type ( S matrix ) ,Quantity (Port:m1,port:m1 ) ,component(Magnitude)VSWR Plot(11) 在Setup Materials 在將box1選擇為Teflon,其它不變再進(jìn)行計算解答過程：1、a.導(dǎo)帶厚度為零時w/h 1.67 1所以：Ze3119.904w/ h 2.420

8、.44h/w(1 h/w)6119.9041.672.420.44 0.6 (10.6)698.35er12r12(1)2 w所以：ZZ0 :a0e98.3554.223.29當(dāng)r2.2 時,er12r 12(11 戲)2 w所以：ZZ0 .a098.3573.11e1.8095b.導(dǎo)帶厚度不為零時（即導(dǎo)帶厚度為w/h1.671/20.16當(dāng)r 4.4時,4.4 14.4 1(112 0.6)23.292 2 112 212 2112062.2I2.2*12u.°) 21.80952 2 10.05)所以:Weln2h1°.°51 ln 2 0-60.60.60.

9、051.7808We/h 1.78081以We/h代替w/h代入前述零厚度特性阻抗計算公式，得:z°a119.904119.904we / h 2.420.44h / we(1h/we)61.78082.420.44 0.5615(160.5615)95.0514.4 時,1廠(112h)w4.4 14.4 112 0.5615、F1 )123.311所以:Z。z°a95.051,3.31152.2342.2 時,12h)we2.2 112.2 112 0.5615 2c(1) 21.3482所以:Z乩Z095.051,1.34870.5392、利用HFSS求微帶線的特性阻抗當(dāng)r 4.4時:V au由以上兩圖可以讀出微帶線的特性阻抗:特性阻抗為：Zo 55.44四、實驗結(jié)論與心得通過本次試驗，我對HFSS計算微帶線的特性阻抗的過程有了一定的了解。感覺在電腦上用 程序來計算還是有待提高，相信在進(jìn)一步的練