Ansoft分析频率选择表面FSS
Ansoft高级培训班教材
Ansoft分析频率选择表面FSS
苏涛谢拥军编著
西安电子科技大学Ansoft培训中心
Ansoft分析频率选择表面FSS
第一章序言
第二章创建项目
第三章建立几何模型
第四章设定无穷阵列和边界第五章设定入射波
第六章设定解
第七章解的后处理
第一章序言
本文讲解使用Ansoft产品分析频率选择表面。
由于频率选择表面是场的问题，所以主要采用平面电磁分析(Ansoft Designer中的Ensemble)和高频结构仿真(HFSS)。
现在，Ansoft在Designer里集成了PMM(Periodic Moment Method)，就像过去在HFSS中集成Master/Slave边界一样，给工程师带来了2D和3D阵列的分析工具，而无需自己编程。
再一次，增加了收益。
下面就是使用Ansoft Designer分析FSS的实例。
第二章创建项目
图1 Ansoft Designer界面
1、在Project Manager窗口中Project1默认工程上右击鼠标，选择Insert 项目，插入Planar EM Design
图2 插入一个Planar EM Design 也可以在菜单条目中直接点击Planar EM Design的图标
图2 菜单条中直接点击图标加入Planar EM Design 2、在弹出的Layout窗口中点击None按钮，表示自己定义基板。
图3 选择基板窗口
3、存储工程。
点击存盘图标(或选择菜单File/Save)，输入工程名字hexagon，并存盘。
最终工作界面如图4所示。
图4 最终工作界面
第三章建立几何模型 1、建立基板结构。
(1)点击工具栏图标
图5 点击Layers dialog (2)在弹出窗口中选择Stackup，准备Add Layer
图6 Stackup标签项中加入层Add Layer (3)点击Add Layer按钮，加入接地层，名字Gnd，类型metalizedsignal。
在图6的窗口中增加了Gnd层，点击材料类型，设材料为PEC
图7 加入地层Gnd
(4)加入介质层。
点击Add Layer按钮，名字Medium，类型dielectric。
点击材料，选择Teconic TLY(tm)，截电常数2.2。
(5)加入顶层，名字Top，类型signal，材料PEC。
设定结束后，Edit Layout 窗口如图8所示。
图8 完成设定层结构
2、绘制PBG单元
(1) 绘制六变形单元。
选定在Top层绘制，点击工具栏绘制多边形图标，在状态栏中依次输入六边形端点坐标，每输入一点回车。
六点输入结束后，在绘图区点击鼠标右键，选Finish结束。
六点坐标依次为( 0, 1.38)，(-1.1951, 0.69)，(-1.1951, -
0.69)，(0, -1.38)，(1.1951, -0.69)，(1.1951 0.69)。
(2) 绘制2.5D通孔
a. 在Project Manager窗口中选择Model/Via，点击鼠标右键，加入孔Add Hole。
在状态栏中输入圆心坐标(0，0)，然后单击绘图区中的圆孔，改其属性半径为0.1537。
图9 加入孔Add Hole
b. 将刚刚添加的孔设为2.5D。
点击该孔，在属性窗口中选择Planar EM标签，将BottomLayer改为Gnd(见图10)，得到贯穿介质层的金属柱(见图11)。
图10 改BottomLayer为Gnd
图11 得到2.5D孔，三维显示
第四章设定无穷阵列和边界
1、点击工具栏Define/Edit infinite array图标
图12 设定无穷阵列图标
2、由于PBG单元形状是六边形，阵列单元不会完全包括六边形，而且该阵列行与行之间是交错的。
设定Cell Geometry的尺寸a=2.54mm，b=2.2mm。
设定Attributes中，Skew为60deg，并选中Turen on infinite array。
Scan中的角
度无需设定(设定平面波入射时将影响该值)。
点击OK按钮后，Designer将提示有部分区域超出Array定义，点击确定按钮继续。
结果如图14所示。
图13 设定Array
图14 完成设定Infinite Array
第五章设定入射波
1、在Project Manager/Excitations上点击鼠标右键，选择加入平面波入射
图15 Add Plane Wave Excitation 2、在Excitations中增加了一个平面波入射，双击该项，修改入射角度Theta和Phi，都为0度，直射。
图16 设定入射波角度
第六章设定解
1、在Project Manager的Analysis上右击鼠标，Add Solution Setup。
弹出窗口如图17所示。
选择Do Adaptive，频率15GHz，精度0.01，最大迭带次数10。
点击确定按钮，此时在Analysis下面多了Setup1/Adaptive条目，如图18所示
图17 设定解
图18 完成Adaptive定频解设定
2、设定扫频解。
在Analysis/Setup1上点击鼠标右键，选择Add Frequency Sweep。
在图20所示的Sweep1窗口中，设定扫频范围8GHz~22GHz，频点21个，点击Add按钮，将该方案加入右侧窗口(将其中默认的1到10GHz的方案删除)，点击OK按钮结束。
测试解的设定情况如图21所示。
图19 开始设定扫频解图20 设定扫频解
图21 完成解的设定
3、在Project Manager中，Analysis/Setup1上点击鼠标右键，选择Start Analysis项，开始分
析。
第七章解的后处理
1、在Project Manager中，Result上点击鼠标右键，选择Create Report项
图22 Create Report 2、保持Create Report弹出窗口的默认设定，Report Type: Standard，Display Type: Rectangular
Plot，点击OK按钮
图23 Create Report弹出窗口
3、在Traces窗口中，选择Reflection Coefficient的R(H,H)和R(V,V)，代表两个方向线性极
化的反射系数(按住CTRL键，再点击对应项目可以实现多选)，在Function窗口中选
定ang(角度)，即显示反射系数的角度。
点击Add Traces按钮加入该曲线，点击Done
按钮完成。
得到曲线如图25所示。
图24 设定曲线
图25 反射系数角度曲线。