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7.8.3 HFSS 優化設計舉例

    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， 用于下面優化設計的操作過程和操作步驟的講解。 

    \這里優化設計的目標是：當工作頻率為 1GHz 時，在保持介質層厚度 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到50 歐姆。因為在 HFSS 數據后處理模塊是用 Zo(Port1)表示微帶線的特征阻抗的，所以可以構造目標函數 mag(Zo(Port1))－50=0。

    1．添加優化變量 width

    由圖 7.22 所示的參數掃描分析結果可知，height = 0.5 mm 時，width 值在 0.8 mm 附近，微帶線的特征阻抗會達到50 歐姆，因此可以設置變量 width 的優化范圍為 0.7～0.9 mm。 從主菜單欄選擇【HFSS】→【Design Properties】命令，打開如圖 7.24 所示的設計屬性對話框。在該對話框中，①選擇 Optimization 單選按鈕，②在變量列表中，勾選變量 width 對應的Include 復選框，并分別設置 Min 和Max 項對應的值為0.7 mm 和0.9mm。最后確認變量 height 的初始值為 0.5 mm，單擊確定按鈕結束。此時即添加了變量 width 為優化變量，且其優化范圍設置在 0.7～0.9 mm。

圖7.24 設計屬性對話框

     2．添加優化分析設置

    右鍵單擊工程樹下的 Optimetrics 節點，從彈出的菜單中選擇【Add】→【Optimization】， 打開優化設置對話框，如圖 7.25 所示。在該對話框中，①處的優化算法（Optimizer）項是選擇優化算法，有 Sequential Nonlinear Progra mming、Sequential Mixed Integer Nonlinear Progra mming、Quasi Newton、Pattern Search 和 Genetic Algorithm 5 種優化算法可供選擇，此處選擇擬牛頓法（Quasi Newton）；在②處的最大迭代次數（Max No. of Iterations）項輸入1000， 表示優化過程中，最多進行1000 次迭代，優化終止；在③處單擊 Setup Calculations 按鈕，可以打開如圖7.26 所示的 Add/Edit Calculation 對話框，添加目標函數。



圖 7.25 優化設置操作

圖 7.26 Add/Edit Calculation 對話框

    在 Add/Edit Calculation 對話框中，Category 列單擊選中 Port Zo，Quantity 列單擊選中 Zo(Port1)，Function 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))到優化設置對話框的目標函數欄（即Cost 欄）。最后單擊Done按鈕， 退出Add/Edit Calculation 對話框，返回到優化設置對話框。

    此時，優化設置對話框的Cost 欄已經添加了目標函數，雙擊Cost 欄Calculation 項下的文本窗口，進入編輯狀態，輸入目標函數 mag(Zo(Port1))－50，Condition 項選擇=，Goal 項下文本框輸入 0，Weight 項輸入加權系數 1，Acceptable 項輸入優化閾值 0.1，Noise 項輸入 目標函數的噪聲為 0.1，設置結果如圖 7.27 所示。 


圖 7.27 在“優化設置”對話框中添加目標函數

    然后單擊選擇Variables 選項卡，①處變量width對應的Starting Value值由1 mm改為0.8 mm， 表示 HFSS 首先從 0.8 mm 附近開始優化計算；在②處單擊按鈕，此時在變量 width 欄會顯示 Min Step 和Max Step 項，用于設置優化變量變化的最小和最大步進值；在③處分別設 置 Min Step 和 Max Step 項的值為 0.005 mm 和 0.02 mm。設置結果如圖 7.28 所示。

圖 7.28  優化設置對話框的Variables 選項卡界面

    最后單擊確定按鈕，完成添加優化分析設置。同時，優化設置項的默認名稱 OptimizationSetup1 會自動添加到工程樹的 Optimetrics 節點下。

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