如何用HFSS-API来设计指数渐变传输线？

如何用HFSS-API来设计指数渐变传输线？

0 1微带线尺寸计算

相应的理论公式已在上面的微波工程一书中详细阐述，现摘取部分关键内容如下：

先计算等效介电常数：对于给定的特性阻抗和介电常数，比值可求得：（公式左右滑动可看全部）：

已知基板介电常数、厚度，以及需要得到的微带线阻抗值可以根据上述理论公式进行Matlab代码编写：

%Unit：mm，GHz，ohm

%计算中间变量

A=Z0/60*sqrt（（Er+1）/2）+（Er-1）/（Er+1）*（0.23+0.11/Er）;

B=377*pi/（2*Z0*sqrt（Er））; W_d_A=8*exp（A）/（exp（2*A）-2）; W_d_B=2/pi*（B-1-log（2*B-1）+（Er-1）/（2*Er）*（log（B-1）+0.39-0.61/Er））;

if（W_d_A《2）

W_d=W_d_A; else W_d=W_d_B; end %计算微带线宽度 W=W_d*H;end

对于介电常数3.66、厚度1mm的基板，100欧姆微带线理论计算的线宽为0.5467mm

对于介电常数2.2、厚度0.508mm的基板，50欧姆微带线理论计算的线宽为1.5652mm

0 2指数渐变传输线理论

多节匹配变换器的理论这里不做过多阐述。如下图所示，若传输线各位置的特性阻抗按一定规律进行渐变，则可以通过改变渐变的类型得到不同的通带特性。本节对指数渐变传输线进行分析和建模。

对应上述图示，指数渐变传输线满足：

因为，因此有。

结合小反射理论推导出输入端的反射系数：（公式左右滑动可看全部）：

为了降低低频率处的失配，渐变传输线的长度应该大于介质中的半波长，即为。

0 3微带线渐变传输线的HFSS-API快速设计

有了前二节的理论支撑，在限定长度的情况下，已知负载阻抗为，输入端参考阻抗为，微带线各位置的特性阻抗值可以确定，接着反向计算微带线线宽。

代码仅供参考，笔者自行根据个人习惯自行修改过hfssapi文件，参数传入等存在差异

Wcal=zeros（1，tot_num）;for num=1:tot_num zcal=Z（num）; Wcal（num）=microstrip_Zcal（Er，H，zcal）;end

%vbs脚本建模：此处引用hfssapi为自己修改过后的，参数传入有差异；%不可直接复制运行，当作伪代码，仅供参考%建立HFSS模型文件.fid = fopen（tmpScriptFile， ‘wt’）;% 建立一个新的HFSS project和design.hfssNewProject（fid）;hfssInsertDesign（fid， ‘gradually_changed_tri_transmissionLine’）;

% 创建新的PolylinePoints=zeros（2*tot_num，3）;for num=1:tot_num Points（num，1:3）=［-Wcal（num）/2，（num-1）*dL，0］;endPoints（（tot_num+1）：end，1）=abs（flipud（Points（1:tot_num，1）））;Points（（tot_num+1）：end，2）=flipud（Points（1:tot_num，2））;Points（（tot_num+1）：end，3）=flipud（Points（1:tot_num，3））;hfssPolyline（fid， ‘exp_transmissionLine’， Points， ‘mm’， 1， ‘Line’， ［255， 255， 0］，0）hfssSetColor（fid， ‘exp_transmissionLine’， ［255，255，0］）; hfssSetTransparency（fid， {‘exp_transmissionLine’}， 0）; hfssAssignPE（fid， ‘Line’， {‘exp_transmissionLine’}）;

% Create the substratehfssBox（fid， ‘substrate’，［-40/2，0，0］，［40，L，-H］，‘mm’，1）;hfssAssignMaterial（fid， ‘substrate’， ‘Rogers RT/duroid 5880 （tm）’）; hfssSetTransparency（fid， {‘substrate’}， 0.2）;

hfssSetTransparency（fid， {‘AirBox’}， 0.9）; hfssAssignRadiation（fid， ‘Rad1’， ‘AirBox’）; %-----------设置端口---------------% hfssRectangle（fid， ‘waveport1’，

‘Y’， ［-Wcal（1）*6/2，0，-H］，5*H，Wcal（1）*6， ‘mm’，1）; hfssRectangle（fid， ‘waveport2’， ‘Y’， ［-Wcal（end）*6/2，L，-H］，5*H，Wcal（end）*6， ‘mm’，1）; hfssSetColor（fid， ‘waveport1’， ［255， 0， 0］）; hfssSetColor（fid， ‘waveport2’，

［255， 0， 0］）; hfssAssignWavePort（fid， ‘Port1’， ‘waveport1’， 1， false， ［0，0，-H］， ［0，L，-H］， ‘mm’）;hfssAssignWavePort（fid， ‘Port2’， ‘waveport2’， 1， false， ［0，0，0］， ［0，L，0］， ‘mm’）;%-----------改变积分终点--------------% hfssInsertSolution（fid， ‘Setup3000MHz’， 3， 0.02， 15）;hfssInterpolatingSweep（fid， ‘Sweep3to10GHz’， ‘Setup3000MHz’，3， 10，351）;

% Close the HFSS Script File.fclose（fid）;

function W=microstrip_Zcal（Er，H，Z0） %Unit：mm，GHz，ohm %计算中间变量 A=Z0/60*sqrt（（Er+1）/2）+（Er-1）/（Er+1）*（0.23+0.11/Er）; B=377*pi/（2*Z0*sqrt（Er））; W_d_A=8*exp（A）/（exp（2*A）-2）;

W_d_B=2/pi*（B-1-log（2*B-1）+（Er-1）/（2*Er）*（log（B-1）+0.39-0.61/Er））; if（W_d_A《2） W_d=W_d_A; else W_d=W_d_B; end %计算微带线宽度 W=W_d*H;end

原文标题：学个Antenna：利用HFSS-API设计指数渐变传输线

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