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9.9 HFSS定向耦合器仿真設(shè)計分析結(jié)果討論

文章來源: 本站原創(chuàng)    錄入: mweda.com   

    細心的讀者對比式(9-8-1)給出的仿真計算得出的 S 矩陣結(jié)果和式(9-1-1)給出的理論分析的S 矩陣結(jié)果,可以發(fā)現(xiàn)仿真計算結(jié)果和理論分析結(jié)果有著很大差異。那么,是什么原因?qū)е逻@樣的差異呢?

    我們知道,在前面的設(shè)計中,每個端口傳輸線的長度取的是1/4 個導(dǎo)波波長。這1/4 個 導(dǎo)波波長的傳輸線會在每個端口引入90°的相位差,從而導(dǎo)致了S 參數(shù)矩陣仿真計算結(jié)果和 理論分析結(jié)果的差異。

    9.9.1 重新仿真驗證S 矩陣結(jié)果

   為了驗證我們的分析結(jié)論,把每個端口傳輸線長度設(shè)置為0.5mm(遠小于工作波長49.13mm),然后重新運行仿真計算。

    把每個端口傳輸線長度設(shè)置為0.5mm,只需要把變量 length 的初始值由原來的24.5mm 改為12.72mm 即可。從主菜單欄選擇【HFSS】→【Design Properties】,打開設(shè)計屬性對話框,把變量 length 對應(yīng)的Value 值由 24.5 修改為 12.72,如圖9.30 所示,然后單擊按鈕退出對話框。


圖 9.30 “設(shè)計屬性”對話框

     單擊工具欄的按鈕;重新運行仿真計算。

     說明: 因為此處只需要查看4GHz 工作頻點上的 S 參數(shù)矩陣,不需要查看耦合器掃頻特性,所以為了節(jié)約仿真計算時間,可以取消前面的掃頻設(shè)置后再運行仿真。在工程樹中,展開 Analysis 下的 Setup1 節(jié)點,選中 Sweep1,單擊右鍵,從彈出菜單中選擇【Disable Sweep】命令,即可取消掃頻設(shè)置。

    仿真計算完成后,執(zhí)行和前面 9.8.2 節(jié)相同的操作,查看端口傳輸線長度為 0.5mm 時的 S 參數(shù)矩陣計算結(jié)果,如圖 9.31 所示。


圖 9.31 S 矩陣結(jié)果顯示窗口 

    此時:


    這里,式(9-9-1)的仿真計算結(jié)果和式(9-1-1)的理論分析結(jié)果就一致了。

    9.9.2 使用端口平移功能驗證S 矩陣結(jié)果

    在驗證此處的討論結(jié)果時,除了使用上述改變端口傳輸線長度然后重新仿真計算這種方法外,還有另外一種更加簡便的方法,就是通過波端口的端口平移(Deemed)功能來實現(xiàn)。使用端口平移(Deemed)功能無須重新計算,可以大大節(jié)省驗證時間。

    我們最初設(shè)計的環(huán)形耦合器,其端口傳輸線長度為 1/4 個導(dǎo)波波長(即 12.28mm),為了消除傳輸線引入的相差對S 矩陣的影響,可以使用端口平移功能,把每個端口向內(nèi)側(cè)平移12.28mm。

    從主菜單欄選擇【HFSS】→【Design Properties】,打開設(shè)計屬性對話框,把變量 length 對應(yīng)的 Value 值改為最初的 24.5mm。 雙擊工程樹 Boundaries 節(jié)點下的端口激勵 P1,打開圖 9.32 所示的 Wave Port 對話框,選擇對話框的Post Processing 選項卡,勾選Deemed 復(fù)選框,并在 Distance 項的文本框內(nèi)輸入12.28mm;然后單擊按鈕,完成端口平移設(shè)置,退出對話框。


圖 9.32 在 Wave Port 對話框中進行端口平移設(shè)置

    使用相同的操作,分別設(shè)置端口P2、P3 和 P4 向內(nèi)側(cè)平移12.28mm。此時,再使用和前面 9.8.2 節(jié)相同的操作顯示S 矩陣,如圖 9.33 所示。


圖 9.33 端口平移后的S 矩陣

此處顯示的S矩陣

和式(9-1-1)的理論分析也是一致的。

 

    9.10 保存并退出HFSS

    至此,我們完成了環(huán)形定向耦合器的設(shè)計分析。單擊工具欄的按鈕,保存設(shè)計;然后,從主菜單欄選擇【File】→【Exit】,退出HFSS。