7.8.3 HFSS 优化设计举例

    从主菜单栏选择【File】→【Save As】命令，把前面的 HFSS 工程另存为 MS_Opt.hfss， 用于下面优化设计的操作过程和操作步骤的讲解。 

    \这里优化设计的目标是：当工作频率为 1GHz 时，在保持介质层厚度 height=0.5 mm 不变的情况下，改变微带线宽度 width，使微带线的特征阻抗达到50 欧姆。因为在 HFSS 数据后处理模块是用 Zo(Port1)表示微带线的特征阻抗的，所以可以构造目标函数 mag(Zo(Port1))－50=0。

    1．添加优化变量 width

    由图 7.22 所示的参数扫描分析结果可知，height = 0.5 mm 时，width 值在 0.8 mm 附近，微带线的特征阻抗会达到50 欧姆，因此可以设置变量 width 的优化范围为 0.7～0.9 mm。 从主菜单栏选择【HFSS】→【Design Properties】命令，打开如图 7.24 所示的设计属性对话框。在该对话框中，①选择 Optimization 单选按钮，②在变量列表中，勾选变量 width 对应的Include 复选框，并分别设置 Min 和Max 项对应的值为0.7 mm 和0.9mm。最后确认变量 height 的初始值为 0.5 mm，单击确定按钮结束。此时即添加了变量 width 为优化变量，且其优化范围设置在 0.7～0.9 mm。

图7.24 设计属性对话框

     2．添加优化分析设置

    右键单击工程树下的 Optimetrics 节点，从弹出的菜单中选择【Add】→【Optimization】， 打开优化设置对话框，如图 7.25 所示。在该对话框中，①处的优化算法（Optimizer）项是选择优化算法，有 Sequential Nonlinear Progra mming、Sequential Mixed Integer Nonlinear Progra mming、Quasi Newton、Pattern Search 和 Genetic Algorithm 5 种优化算法可供选择，此处选择拟牛顿法（Quasi Newton）；在②处的最大迭代次数（Max No. of Iterations）项输入1000， 表示优化过程中，最多进行1000 次迭代，优化终止；在③处单击 Setup Calculations 按钮，可以打开如图7.26 所示的 Add/Edit Calculation 对话框，添加目标函数。



图 7.25 优化设置操作

图 7.26 Add/Edit Calculation 对话框

    在 Add/Edit Calculation 对话框中，Category 列单击选中 Port Zo，Quantity 列单击选中 Zo(Port1)，Function 列单击选中 mag，如图中高亮部分，然后单击Add Calculation按钮，添加 mag(Zo(Port1))到优化设置对话框的目标函数栏（即Cost 栏）。最后单击Done按钮， 退出Add/Edit Calculation 对话框，返回到优化设置对话框。

    此时，优化设置对话框的Cost 栏已经添加了目标函数，双击Cost 栏Calculation 项下的文本窗口，进入编辑状态，输入目标函数 mag(Zo(Port1))－50，Condition 项选择=，Goal 项下文本框输入 0，Weight 项输入加权系数 1，Acceptable 项输入优化阈值 0.1，Noise 项输入 目标函数的噪声为 0.1，设置结果如图 7.27 所示。 


图 7.27 在“优化设置”对话框中添加目标函数

    然后单击选择Variables 选项卡，①处变量width对应的Starting Value值由1 mm改为0.8 mm， 表示 HFSS 首先从 0.8 mm 附近开始优化计算；在②处单击按钮，此时在变量 width 栏会显示 Min Step 和Max Step 项，用于设置优化变量变化的最小和最大步进值；在③处分别设 置 Min Step 和 Max Step 项的值为 0.005 mm 和 0.02 mm。设置结果如图 7.28 所示。

图 7.28  优化设置对话框的Variables 选项卡界面

    最后单击确定按钮，完成添加优化分析设置。同时，优化设置项的默认名称 OptimizationSetup1 会自动添加到工程树的 Optimetrics 节点下。

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