微波技術與天線實驗3利用HFSS仿真分析矩形波導

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上微波技術與天線實驗報告實驗名稱： 實驗3：利用HFSS仿真分析矩形波導 學生班級： 學生姓名： 學生學號： 實驗日期： 2011年 月 日 專心-專注-專業(yè)一、 實驗目的 學會HFSS仿真波導的步驟，畫出波導內(nèi)場分布隨時間變化圖，理解波的傳播與截止概念；計算傳播常數(shù)并與理論值比較。二、 實驗原理矩形波導的結構如圖1，波導內(nèi)傳播的電磁波可分為TE模和TM模。圖 1矩形波導1） TE模，。其中，=而是與激勵源有關的待定常數(shù)。2） TM模=0，由的邊界條件同樣可得無窮多個TM模。注意：對于和模，m, n不能同時為零，否則全部的場分量為零。和模具有相同的截止波數(shù)計算公式，即（

2、）=（）=所以，它們的截止波長和截止頻率的計算公式也是一樣的，即（）=（）=（）=（）=對于給定的工作頻率或波長，只有滿足傳播條件（>或<）的模式才能在波導中傳播。由公式可以看出矩形波導的，不僅與波導的尺寸a, b有關，還和模指數(shù)m, n有關。當a, b一定時，隨著的改變，矩形波導可以多模傳播，也可以單模傳播，甚至也可以處于截止狀態(tài)。以a=23mm，b=10mm的空心矩形波導為例，由截止頻率的計算公式，可以計算，所以波導單模工作的頻率范圍為6.562-13.123GHz。三、實驗步驟1、工程設置打開HFSS，出現(xiàn)新的工程窗口（如圖2）。圖 2 HFSS工程窗口（1） 設置求解類型D

3、riven Modal（模式激勵）。在菜單中點擊HFSS>Solution Type，出現(xiàn)Solution Type窗口，選擇Driven Modal（如圖3），點擊OK。圖 3設置求解類型Solution Type窗口（2） 設置模型單位毫米在菜單欄中點擊Modeler>Units，出現(xiàn)Set ModelUnits窗口，選擇mm，點擊OK（如圖4）。圖 4設置模型單位Set Model Units窗口（3） 保存工程命名為waveguide點擊工具欄中的，將工程名字設為waveguide。2、畫長方體，材料為真空，名字為wavguide（1）畫長方體點擊工具欄中的（Draw bo

4、x）畫矩形波導的長方體模型，在屏幕右下角出現(xiàn)長方體頂點信息，輸入頂點坐標如圖5，按回車鍵；屏幕右下角出現(xiàn)長方體尺寸信息，輸入如圖6，按回車鍵結束畫圖過程。圖 5長方體頂點坐標圖 6長方體尺寸設置在屏幕右側窗口顯示畫出的長方體；點擊工具，將長方體全部顯示在窗口中（如圖7）。（2）設置長方體屬性在屏幕中間模型列表中的Box1為畫出的長方體（如圖），雙擊Box1，出現(xiàn)Propoties:Project1窗口，將Name一欄的value由Box1改為waveguide。3、設置邊界條件（1）選擇波導的四個縱向面。通過Edit>select>faces,將鼠標設置為選擇面的狀態(tài)（如圖2）。通

5、過按鈕（旋轉功能）以及ctrl鍵實現(xiàn)選擇多個面，或者通過edit>select>by name（如圖3），結合ctrl鍵選中face10、11、12、9（如圖4）。（2）將這四個面設置為理想導體邊界?？梢酝ㄟ^點擊HFSS>Boundaries>Assign> Perfect E實現(xiàn)，或者點擊鼠標右鍵>Assign Boundary> Perfect E（如圖5）。圖2 select faces界面圖3 select by name界面圖4 select face界面圖5 設置Perfect E邊界條件4、設置激勵源wave port（1）選中波導的一個

6、端口面（垂直于z軸的平面）。（2）點擊HFSS>Excitations>Assign>Wave port，或者點擊鼠標右鍵>assign excitation>wave port（如圖6）。（3）另外一個端口面執(zhí)行同樣的操作。圖6 設置wave port界面5、設置求解頻率（1）在菜單欄中點擊HFSS>Analysis Setup>Add Solution Setup（2）在求解設置窗口中，設置Solution Frequency：13Ghz，其它設為默認值6、計算及后處理在菜單欄中點擊HFSS>Analyze all9）畫場分布圖在菜單欄中點擊HFSS>Fields>Plot Fields>E，畫出電場強度的幅度分布（如圖7）。在Project Manager窗口中，選擇dipole>HFSSDesign1>Field Overlays，點擊鼠標右鍵>Animate>OK，可以演示電場強度幅度隨著時間變化情況，觀察理解電磁波從端口1向端口2傳播的過程。圖7 波導中電場強度幅度分布10）觀察數(shù)據(jù)結果點擊HFSS&g