Microwave Office 微波平面电路设计工具介绍
(2)微带线定向耦合器:
在文献[3]的第九章举出了微带线定向耦合器的一些设计实例。 该书第355页的一个实例中, 基片的参数是h=1.58 mm, εr=4.8, 微带线的宽度w=2.7 mm, 耦合部分的长度 L=7.5 mm, 耦合部分主副线的距离为 S=0.3 mm。主副线的四个端口都连有90°切角弯头。 这个问题用本软件的两个模拟器都可以求解。但使用”VoltaireXL”模拟器更为方便, 因为在软件的元件库中有现成的各种耦合器和弯头的数据可以调用, 只要输入尺寸, 其电气性能即已知。然后建立一个由集总元件构成的电路图(Schematic), 如图2(b)所示。注意电路的四个端口也作为四个元件,根据实际使用情况,又分为"源端口"和"负载端口"。 另外, 整个基片也作为一个元件,要输入其电参数和几何参数。在建立电路后, 选择要计算的参数, ”VoltaireXL”模拟器在几秒钟内即可求出该微带线定向耦合器在1到9GHz的性能(见图2(a))。把图2(a)与L.A.Trinogga书中的图9.5(C)的实验测量结果相比较,二者符合得很好。
4. 结论
(1) 从上述分析和使用情况介绍可知, "微波办公室"软件是计算微波平面电路的强有力工具。其计算精度完全能满足工程设计的要求。 HP公司的HFSS软件在计算封闭的波导元件方面是强有力的工具, 但是计算微带电路, 微带天线, 半导体微波器件方面则力不从心。因此"微波办公室"软件可以补充HFSS软件之不足。
(2) 在用”EMSight”模拟器分析复杂微波平面电路问题时, 对计算机的内存往往要求很高。 导致计算时间非常长。 甚至无法得出正确结果。如果选择尺寸较大的计算单元, 可以减少单元总数,缩短计算时间。 但是计算精度往往太差, 在工程上无法接受。因此对于复杂的微波平面电路问题, 应该采用大型工作站或超级工作站。 目前计算机技术所能提供的资源, 并不足以解决一切复杂的电磁场问题。矩量法和有限单元法所需的计算机内存与被研究对象的单元总数的平方成正比。 近年来, 国际上趋向于采用时域有限差分法(FDTD)来研究电磁场问题, 因为 FDTD所需的计算机内存仅与被研究对象的单元总数的一次方成正比。也就是说, 在同样的内存等计算资源条件下, FDTD软件能解决更为复杂的电磁场问题。
(3) 本软件的绘图工具功能过于简单。因此对一些复杂的图形, 要建立提供计算用的EM结构有一定困难。 这时可以在其它的软件上建立图形, 然后输入到"EMSight"模拟器中。 "EMSight"模拟器对于AutoCAD的DXF格式, Sonnet 的GEO格式和GDSII格式都是兼容的。
(4) 尽管本软件提供了丰富的元件库, 但是还是有不少器件是元件库中所没有的。 这时可以人工建立一个元件或一个子电路, 其数据可以是由实验测量所得的散射参数或其它参数。这就使计算的结果更加符合实际情况。
(5) 所有的电磁场计算软件均有其局限性, 本软件的一个明显的局限性就是只能计算制 作在多层介质上的平面电路(多层介质板构成一个矩形立方体, 立方体的外面是金属外壳板)。无法计算空间平面立体电路(例如矩形波导内的鳍线电路)。 另外, 虽然层与层之间的金属贴片可以互连或接地, 但是在立方体内垂直于层平面的方向不能建立接地平面。这也限制了某些平面电路,例如由多个单偶极子构成的对数周期天线的计算。尽管如此,本软件仍然不失为计算微波平面电路的一个强有力的工具。
5. 参考文献
[1] AWR公司: Microwave Office软件内的Help 文件。;
[2] 钟顺时:"微带天线理论与应用", 西安电子科技大学出版社,1991年;
[3] L。A。Trinogga, Guo Kaizhou & I.C.Hunter: "Practical Microstrip Circuit Design", Ellis Horwood limited, 1991
附录: “Microwave Office”软件的功能一览表
“VoltaireXL”模拟器 “EMSight”模拟器
集成的设计环境:
- 直观分层次的图形界面
- 对流行的图表格式和数据格式的支持
- 多级的撤销键入和重复键入的编辑功能
- 先进的图形/数据显示能力
剪切和粘贴功能 集成的项目环境:
- 先进的图形/数据显示能力
- 多级的撤销键入和重复键入的编辑功能
- 同时观看多个二维或三维的结构
- 用鼠标点击和拖动的方法搬移结构
- 剪切和粘贴功能
- 输入或输出GDSII, AutoCAD DXF和Sonnet GEO 设计文件
- 先进的模拟环境模拟器即将具