微波技术与天线实验3利用HFSS仿真分析矩形波导

1、微波技术与天线实验报告实验名称：实验3:利用HFSS仿真分析矩形波导学生班级:学生姓名:学生学号：实验日期：实验目的学会HFSS仿真波导的步骤，画出波导内场分布随时间变化图，理解波的传播与截止概念；计算传播常数并与理论值比较。二、实验原理矩形波导的结构如图1波导内传播的电磁波可分为TE模和TM模。图1矩形波导1) TE 模，Ez 0Hzmnm x n ycos cos eabExjkC2H mn cos 匹in bEykC2H mn sin cosmk； aH mn sinm x n y cos e bH mnm x .cos sina，-2 2其中，kc=mn而Hmn是与激励源有关的待定常数

2、。V ab2） TM 模Hz=0,由Ez的边界条件同样可得无穷多个 TM模。注意：对于TM mn和TEmn模，m, n不能同时为零，否则全部的场分量为零。TM mn和TE mn模具有相同的截止波数计算公式，即kc（TMmn）=kc（TEmn）=a2nb 2所以，它们的截止波长c和截止频率fc的计算公式也是一样的，即c （ TM mn） = c（ TEmn2仁（TM mn）= fc（ TEmn对于给定的工作频率或波长，只有满足传播条件（f fc或Solution Type，出现 Solution Type窗口，选择 DrivenModal （如图3），点击OKSolution Type:Proj

3、ect1 - HF, :Driven NjodaOMidili lUii ilibMil maPnx/En TerminalEigerirnodeOKC&rcel图3设置求解类型Solution Type窗口（2）设置模型单位毫米在菜单栏中点击 ModelerUnits，出现Set ModelUnits窗口，选择 mm，点 击OK （如图4）。图4设置模型单位Set Model Units窗口（3） 保存工程命名为waveguide点击工具栏中的将工程名字设为waveguide2、画长方体，材料为真空，名字为wavguide（1）画长方体点击工具栏中的戸（Draw box）画矩形波导的长方体模

4、型，在屏幕右下角 出现长方体顶点信息，输入顶点坐标如图5,按回车键；屏幕右下角出现长 方体尺寸信息，输入如图6,按回车键结束画图过程。X:0Y:0Z： o|T | Cartes._w | rnm图5长方体顶点坐标dX:23|dY:10也：50|Rela |Carte I叩图6长方体尺寸设置在屏幕右侧窗口显示画出的长方体；点击工具，将长方体全部显示在窗口中（如图7）。（2）设置长方体属性在屏幕中间模型列表中的 Box1为画出的长方体（如图），双击Box1，出现Propoties:Project1 窗口，将 Name 栏的 value 由 Box1 改为 waveguide Ansofl HHSS

5、 - Project 1 - HPSSDcs i grd - 3LJ McnlclcrProject - HFSSDu越i. & XEile Edlr 5J1m EjaJect Dr* Ijdj&l&r JSE loatsEeLF 口孟p ；咻応丄叵：普aH邑色口it i 2 s ii I *恤_J殛吟序恬匸电is駆蒂atjh j irt I *w-T.ni rririi Id l-fi m l a cox玲3=或IAttn bp*I XjF| KProport ics: Project I 一 HFSSDesi gnl 一 Model crAttxiVutfe|加wihiiit1411441

6、 A 4 VBingeripti a耳曲斗=住瓦|耳暮* selectfaces将鼠标设置为选择面的状态（如图 2）。通过按钮一（旋转功能）以及ctrl键实现选择多个 面，或者通过 editselectby name （如图 3），结合 ctrl 键选中 facelO、11、12、9 （如图 4）。（2）将这四个面设置为理想导体边界。可以通过点击HFSSBoundariesAssign Perfect E实现，或者点击鼠标右 键Assign Boundary Perfect E （如图 5）。Edii 七 VVftCUlTHs sE&S1 cF2X! g-回#耻0 P匸L i 匚 ate Al

7、lQbj rctFaces和Al lQbj lg tE惡匕sC AllEce Hdges11 obal l/lesisasesLcft_aIt + shift is ci-Lrrmtly l h luilgUdgd Lt is ulu-0 LkRD出 111 ycwhl cb nay ause the iaput 1 angL 0JEv Nance.-By Vari-slide. .cl ec t fcinne c 1 ed. Verl i 匚兰匚Eel u匚 t Conne ct fed. 卩;d=呂e 1 ec t Connect cd FslcbsnmeSelect face Chai图

8、 3 select by name界面Select FaceCDiedriennt二acm 匚bceIO Facs&ll-: -QCe?| Fees BCancel图 4 select face界面SelectSelectSs-o-apeSelectSelect2=letr -.审J Ahpof 1Thu systri 帖thr Inpqrrof thlc Eipxiiicatiti ihiziig i_ttt-eKic-tedlyaPan ModeObjects F斗衍Edges JJertlcreK-jiltiPJbkt behind hll Qbjxt Pa.cbiEsian Bcunl

9、aryPerfectF erfect 1 Finite CorLCdtivity.Jjrpc ddie e 9. .Laired环闵比wRadi al i &tl . aZiL世oHaSTET SlgvBr.Lunpcd BIC. 4Screehirif rinpedanceHL Setuci fliizsri t *图5设置Perfect E边界条件4、设置激励源wave port（1）选中波导的一个端口面（垂直于 z轴的平面）。（2）点击 HFSSExcitationsAssignWave port,或者点击鼠标右键 assign excitationwave port （如图 6）。（3

10、）另外一个端口面执行同样的操作。R tis logglje the liipLat his 碍卩：czpecteG.Ly+Seleei Objects0SeLeci E斗us1FSclecl E转匕01ESeLeet JfcirtUeLVSeLect Hui tlXNext EehiodBAll Object FatMa.ces Cki PlaneInFijre里jsHEditAssign B口LndwyI-円LIT PorKin-, ldent A aveVglt5eB 电 *Cimrent.Linnped Part.-.ELoguet FartAiLiaii ExcitationAsi-g

11、i8 Flesh Op亡r自iinti图6设置wave port界面5、设置求解频率HFSSA nalysis SetupAdd Solution Setup(1) 在菜单栏中点击(2) 在求解设置窗口中，设置 Soluti on Freque ncy: 13Ghz，其它设为默认 值&计算及后处理在菜单栏中点击HFSSAnalyze all9)画场分布图在菜单栏中点击HFSSFieldsPlot FieldsE，画出电场强度的幅度分布(如 图7)。在 Project Manager窗口中，选择 dipoleHFSSDesign1Field Overlays，点 击鼠标右键AnimateOK，可

12、以演示电场强度幅度随着时间变化情况，观察理解 电磁波从端口 1向端口 2传播的过程。E Fl eldEV.per_.in2,79380*003 2,6096003 2,H359e+03 2,2618*003 2.0S79e+093 1.9139e+003 1,7398*003 l.S655e+003 1，3919ie003 1,2176+003 1.043e*003Cf6995e+002C.9596e+002 5.2157&+002 3.4758+092 1.7399e+S02 0i 0S0CS+ 0O0图7波导中电场强度幅度分布10）观察数据结果点击 HFSSResultsSolution

13、Data （如图 8）,在 Matrix Data 项中可以查看 参数以及传播常数Gamma等参数（如图9）。员tlSS tools世 in d 匚种HeUj3D Jlijde 1 Bdi t orSet Obje 亡 7err|ii er a tuie.-Desigji SetilnE KEpart _j_eiiDp L at e=Output Vari aisle llpdat e Al 1 Repor I sOpen All ReportsLoundar. esEeeli atlortsbCreact QluRetort. * ./l c sh 0口 匕工 ons喘g 口丄utloTi

14、Ua- ta.Ajialysi s SetupLi戶Rmpor 1 2丁 tOptijnetrics AnalvsisDrcwse Solutions EL BldsQlean Up Solui Lens.-Radiation.*Import SolutionsEesultsApply Solvei VariatiorLCreat MiSLal Soluti&n DataCreate Fields Kepor!Delete All Report3SolutL cm LypB.Listi. iY.al i del i on Check. eigsace Walr ix DhG Mefih StSuti stl1“ b Matix P Liamma I Y Matin l Zq r Z Nln13(GHEJAll TieqkEpo亡