本节采用FEKO的优化算法优化一个3dB微带分支耦合器，演示FEKO的优化实现方法。工作频率为2.8～3.2GHz，优化目标为S21=S41=-3dB。首选参数化建模，通过优化算法得到精确的微带线的宽度和长度。微带分支耦合器示意图如图10-54所示。
图10-54 微带分支耦合器示意图
（1）模型创建
启动CADFEKO，新建一个工程“branch_coupler.cfx”。设置长度单位为mm（毫米）。
在CADFEKO中左侧的树形浏览器中双击“Variables”结点，依次定义如下变量。
freq=3e9。
lam0=1000*c0/freq。
epsr=1.1。
h=0.5。
lamd=lam0/sqrt(epsr)。
edge_meshing=lamd/33。
port_edge_meshing=lamd/15。
wZ0=2.32。
wZ1=3.71。
z0_len_scal=0.8。
z0_line_len=z0_len_scal*lam0/4。
z1_len_scal=0.8。
z1_line_len=z1_len_scal*lam0/4。
（2）定义介质材料
双击树形浏览器中的“Media”结点，创建介质材料“foam”，定义“Relative permittivity”为“epsr”、“Dielectric loss tangent”为0。
（3）创建模型
在“Construct”菜单中，单击“Create surface”中的“Polygon”，弹出“Create polygon”对话框，创建Polygon_inner，具体设置如下。
在“Geometry”选项卡中：
Corner 1：(U：wZ0,V：-wZ1,N：0)。
Corner 2：(U：wZ0,V：-wZ1-z0_line_len,N：0)。
Corner 3：(U：wZ0+z1_line_len,V：-wZ1-z0_line_len,N：0)。
单击中部的“Add”按钮，继续设置。
Corner 4：(U：wZ0+z1_line_len,V：-wZ1,N：0)。
Label：Polygon_inner，如图10-55所示。
单击下边的“Add”按钮，继续设置。
Corner 1：(U：0,V：-wZ1-z0_line_len,N：0)。
Corner 2：(U：0,V：-2*wZ1-z0_line_len,N：0)。
Corner 3：(U：2*wZ0+z1_line_len,V：-2*wZ1-z0_line_len,N：0)。
单击中部的“Add”按钮，继续设置。
Corner 4：(U：2*wZ0+z1_line_len,V：-wZ1-z0_line_len,N：0)，如图10-56所示。
单击中部的“Add”按钮，继续设置。
Corner 5：(U：2*wZ0+z1_line_len,V：-wZ1,N：0)。
单击中部的“Add”按钮，继续设置。
Corner 6：(U：2*wZ0+z1_line_len,V：0,N：0)。
单击中部的“Add”按钮，继续设置。
Corner 7：(U：0,V：0,N：0)。
单击中部的“Add”按钮，继续设置。
图10-55 Polygon_inner参数
Corner 8：(U：0,V：-wZ1,N：0)。
Label：Polygon_outter。
单击下方的“Create”按钮，如图10-56所示。
图10-56 Polygon_outer参数（左图：Corner 1～Corner 4，右图：Corner 5～Corner 8）
选中模型“Polygon_inner”，单击鼠标右键，选择“Apply”→“Substract from”→“Polygon_outer”选项，重新命名模型为“branch_line”。
（4）定义无限大介质平面
在“Construct”菜单中单击“Planes/arrays”按钮下的“Plane/ground”，在“Plane/ ground”对话框中按照图10-57所示进行设置。
图10-57 无限大介质平面设置
选中图10-58所示的边，单击鼠标右键，选择“Create port”→“Microstrip port”选项，如图10-58所示。在打开的“Create microstrip port(geo metry)”对话框中创建Port1，设置如图10-59所示。
(www.chuimin.cn)
图10-58 选择Port1的边
图10-59 创建Port1
按照图10-60所示依次创建Port2、Port3、Port4。
图10-60 依次创建Port2、Port3、Port4
（5）定义计算频率
打开“Solution frequency”对话框，选择“Linearly spaced discrete points”选项，其他设置如下。
Start frequency(Hz)：2.8e9。
End frequency(Hz)：3.2e9。
Number of frequencies：5，如图10-61所示。
（6）定义S参数计算
右键单击“Request”结点，选择“Multiport S-parameters”选项，在打开的“Request S-parameters”对话框中添加Port2、Port3、Port4，只保留Port1为“Active”，如图10-62所示。
图10-61 定义计算频率
图10-62 定义S参数计算
（7）优化设置
进入“Request”菜单，在“Optimisation”中单击“Add search”，如图10-63所示，在“Add optimisation search”对话框中选择“Simplex(Nelder-Mead）”选项，并选中“Low(faster)”单选按钮，如图10-64所示。
图10-63 添加优化设置
在左侧的树形浏览器中的“Construct”选项卡中，展开“Optimisation”→“Search1”结点，双击“Parameters”，弹出“Optimisation parameters”对话框，按照图10-65所示设置自变量及其取值范围。
图10-64 优化方法和精度设置
图10-65 定义优化参数
右键单击“Goals”结点，选择“S-matrix goal”选项，弹出“Create S-parameter goal”对话框，定义目标如下。
S-parameter label：SParameter1。
Quantity：Coupling coefficient(Smn)。
Expression：(log(mag(Focus)))*(20)。
Label：S21。
单击“Create”按钮，如图10-66所示。
图10-66 优化目标S21定义
选中新建的优化目标S21并单击鼠标右键，选择“Copy(duplicate)”选项，双击“S21_1[1]”，修改“Specify output port number(m)”为“4”，设置“Label”为“S41”，如图10-68所示。
图10-67 复制优化目标S21
图10-68 修改为优化目标S41
创建变量“tL0=min(lamd/10,min(wZ0,wZ1)/1.2)”，在“Create mesh”对话框中设置“Mesh size”为“Custom”、“Triangle edge length”为“tL0”，单击“Store settings”按钮，再单击“Mesh”按钮生成网格。
在“Solve/Run”菜单中，选择“Component launch options”，如图10-69所示，打开“Component launch options”对话框，设置不保存优化中间过程的工程文件。在“Utilities”选项卡中勾选“Delete all files(except optimum)”复选框，如图10-70所示。
图10-69 打开“Component launch options”对话框
图10-70 勾选“Delete all files(except optimum)”复选框
（8）优化计算
在“Solve/Run”菜单单击“OPTFEKO”按钮提交优化计算，如图10-71所示。运行结束后启动POSTFEKO查看结果。
图10-71 运行OPTFEKO
在POSTFEKO中，观测S21曲线得到最优结果，如图10-72所示。同样，在“branch_ coupler.log”文件中列出了优化后的参数，如图10-73所示。
图10-72 优化后的S21
图10-73 优化后的.log文件
最终尺寸的工程文件自动保存为“branch_coupler_optimum.cfx”，其中包含了所有的计算结果。
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