7.8.3 HFSS 優(yōu)化設(shè)計(jì)舉例

    從主菜單欄選擇【File】→【Save As】命令，把前面的 HFSS 工程另存為 MS_Opt.hfss， 用于下面優(yōu)化設(shè)計(jì)的操作過(guò)程和操作步驟的講解。 

    \這里優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)是：當(dāng)工作頻率為 1GHz 時(shí)，在保持介質(zhì)層厚度 height=0.5 mm 不變的情況下，改變微帶線寬度 width，使微帶線的特征阻抗達(dá)到50 歐姆。因?yàn)樵?HFSS 數(shù)據(jù)后處理模塊是用 Zo(Port1)表示微帶線的特征阻抗的，所以可以構(gòu)造目標(biāo)函數(shù) mag(Zo(Port1))－50=0。

    1．添加優(yōu)化變量 width

    由圖 7.22 所示的參數(shù)掃描分析結(jié)果可知，height = 0.5 mm 時(shí)，width 值在 0.8 mm 附近，微帶線的特征阻抗會(huì)達(dá)到50 歐姆，因此可以設(shè)置變量 width 的優(yōu)化范圍為 0.7～0.9 mm。 從主菜單欄選擇【HFSS】→【Design Properties】命令，打開(kāi)如圖 7.24 所示的設(shè)計(jì)屬性對(duì)話框。在該對(duì)話框中，①選擇 Optimization 單選按鈕，②在變量列表中，勾選變量 width 對(duì)應(yīng)的Include 復(fù)選框，并分別設(shè)置 Min 和Max 項(xiàng)對(duì)應(yīng)的值為0.7 mm 和0.9mm。最后確認(rèn)變量 height 的初始值為 0.5 mm，單擊確定按鈕結(jié)束。此時(shí)即添加了變量 width 為優(yōu)化變量，且其優(yōu)化范圍設(shè)置在 0.7～0.9 mm。

圖7.24 設(shè)計(jì)屬性對(duì)話框

     2．添加優(yōu)化分析設(shè)置

    右鍵單擊工程樹(shù)下的 Optimetrics 節(jié)點(diǎn)，從彈出的菜單中選擇【Add】→【Optimization】， 打開(kāi)優(yōu)化設(shè)置對(duì)話框，如圖 7.25 所示。在該對(duì)話框中，①處的優(yōu)化算法（Optimizer）項(xiàng)是選擇優(yōu)化算法，有 Sequential Nonlinear Progra mming、Sequential Mixed Integer Nonlinear Progra mming、Quasi Newton、Pattern Search 和 Genetic Algorithm 5 種優(yōu)化算法可供選擇，此處選擇擬牛頓法（Quasi Newton）；在②處的最大迭代次數(shù)（Max No. of Iterations）項(xiàng)輸入1000， 表示優(yōu)化過(guò)程中，最多進(jìn)行1000 次迭代，優(yōu)化終止；在③處單擊 Setup Calculations 按鈕，可以打開(kāi)如圖7.26 所示的 Add/Edit Calculation 對(duì)話框，添加目標(biāo)函數(shù)。



圖 7.25 優(yōu)化設(shè)置操作

圖 7.26 Add/Edit Calculation 對(duì)話框

    在 Add/Edit Calculation 對(duì)話框中，Category 列單擊選中 Port Zo，Quantity 列單擊選中 Zo(Port1)，F(xiàn)unction 列單擊選中 mag，如圖中高亮部分，然后單擊Add Calculation按鈕，添加 mag(Zo(Port1))到優(yōu)化設(shè)置對(duì)話框的目標(biāo)函數(shù)欄（即Cost 欄）。最后單擊Done按鈕， 退出Add/Edit Calculation 對(duì)話框，返回到優(yōu)化設(shè)置對(duì)話框。

    此時(shí)，優(yōu)化設(shè)置對(duì)話框的Cost 欄已經(jīng)添加了目標(biāo)函數(shù)，雙擊Cost 欄Calculation 項(xiàng)下的文本窗口，進(jìn)入編輯狀態(tài)，輸入目標(biāo)函數(shù) mag(Zo(Port1))－50，Condition 項(xiàng)選擇=，Goal 項(xiàng)下文本框輸入 0，Weight 項(xiàng)輸入加權(quán)系數(shù) 1，Acceptable 項(xiàng)輸入優(yōu)化閾值 0.1，Noise 項(xiàng)輸入 目標(biāo)函數(shù)的噪聲為 0.1，設(shè)置結(jié)果如圖 7.27 所示。 


圖 7.27 在“優(yōu)化設(shè)置”對(duì)話框中添加目標(biāo)函數(shù)

    然后單擊選擇Variables 選項(xiàng)卡，①處變量width對(duì)應(yīng)的Starting Value值由1 mm改為0.8 mm， 表示 HFSS 首先從 0.8 mm 附近開(kāi)始優(yōu)化計(jì)算；在②處單擊按鈕，此時(shí)在變量 width 欄會(huì)顯示 Min Step 和Max Step 項(xiàng)，用于設(shè)置優(yōu)化變量變化的最小和最大步進(jìn)值；在③處分別設(shè) 置 Min Step 和 Max Step 項(xiàng)的值為 0.005 mm 和 0.02 mm。設(shè)置結(jié)果如圖 7.28 所示。

圖 7.28  優(yōu)化設(shè)置對(duì)話框的Variables 選項(xiàng)卡界面

    最后單擊確定按鈕，完成添加優(yōu)化分析設(shè)置。同時(shí)，優(yōu)化設(shè)置項(xiàng)的默認(rèn)名稱 OptimizationSetup1 會(huì)自動(dòng)添加到工程樹(shù)的 Optimetrics 節(jié)點(diǎn)下。

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