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《微波技術與天線實驗2利用HFSS仿真分析矩形波導》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、專業(yè)資料實驗3：利用HFSS仿真分析矩形波導一、實驗原理矩形波導的結構（如圖1），尺寸a×b,a>b，在矩形波導內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。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。word完美格式專業(yè)資料和模具有相同的截止波數計算公式，即（）=（）=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
2、波導的尺寸a,b有關，還和模指數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。word完美格式專業(yè)資料二、實驗步驟1、工程設置打開HFSS，出現(xiàn)新的工程窗口（如圖1）。圖1HFSS工程窗口（1）設置求解類型DrivenModal（模式激勵）。在菜單中點擊HFSS>SolutionType，出現(xiàn)SolutionType窗口，選擇DrivenModal（如圖2），點擊OK。圖2
3、設置求解類型SolutionType窗口（2）設置模型單位毫米在菜單欄中點擊Modeler>Units，出現(xiàn)SetModelUnits窗口，選擇mm，點擊OK（如圖3）。word完美格式專業(yè)資料圖3設置模型單位SetModelUnits窗口（1）保存工程命名為waveguide點擊工具欄中的，將工程名字設為waveguide。2、畫波導點擊工具欄中的（Drawbox）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（0，0，0），按回車鍵；屏幕右下角出現(xiàn)長方體尺寸信息，輸入（23，10，50）（如圖4），按回車鍵結束畫圖過程。圖4畫長方體頂點坐標與尺
4、寸設置在屏幕中間模型列表中的Box1為畫出的長方體（如圖5），雙擊Box1，出現(xiàn)Propoties:Project1窗口，將Name一欄的value由Box1改為waveguide（如圖6）。圖5word完美格式專業(yè)資料圖63、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7）。圖7selectfaces界面通過按鈕（旋轉功能）以及ctrl鍵實現(xiàn)選擇多個面，或者通過edit>select>byname（如圖8），結合ctrl鍵選中face10、11、12、9（如圖9）。word完美格式專業(yè)資料圖8selec
5、tbyname界面圖9selectface界面（2）將這四個面設置為理想導體邊界?？梢酝ㄟ^點擊HFSS>Boundaries>Assign>PerfectE實現(xiàn)，或者點擊鼠標右鍵>AssignBoundary>PerfectE（如圖10）。word完美格式專業(yè)資料圖10設置PerfectE邊界條件4、設置激勵源waveport（1）選中波導的一個端口面（垂直于z軸的平面）。（2）點擊HFSS>Excitations>Assign>Waveport，或者點擊鼠標右鍵>assignexcitation>waveport（如圖11）。（3）另外一個端口面執(zhí)行同樣的操作。圖11
6、設置waveport界面word完美格式專業(yè)資料5、設置求解頻率（1）在菜單欄中點擊HFSS>AnalysisSetup>AddSolutionSetup（2）在求解設置窗口中，設置SolutionFrequency：13GHz，其它設為默認值6、計算及后處理在菜單欄中點擊HFSS>Analyzeall在菜單欄中點擊HFSS>Fields>PlotFields>E，畫出電場強度的幅度分布（如圖12）。在ProjectManager窗口中，選擇dipole>HFSSDesign1>FieldOverlays，點擊鼠標右鍵>Animate>OK，可以演示電場強度幅度隨著時間
7、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12波導中電場強度幅度分布點擊HFSS>Results>SolutionData（如圖13），在MatrixData項中可以查看S參數以及傳播常數Gamma等參數（如圖14）。word完美格式專業(yè)資料圖13查看solutiondata界面圖14S參數及Gammaword完美格式
