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《微波專業(yè)技術(shù)與天線實驗3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(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、微波技術(shù)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(jié)構(gòu)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，。10其中，=而是與激勵源有關(guān)的待定常數(shù)。1）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（）=（）=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
2、（）=（）=（）=（）=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(guān)，還和模指數(shù)m,n有關(guān)。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10打開HFSS，出現(xiàn)新的工程窗口（如圖2）。圖2HFSS工程窗口（1）設置求解類型DrivenModal（模式激勵）。在菜單中點擊HFSS>SolutionT
3、ype，出現(xiàn)SolutionType窗口，選擇DrivenModal（如圖3），點擊OK。圖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4）。10圖4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、畫長方體，材料為真空，名字為wavguide（1）畫長方體點擊工具欄中的（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，輸入頂點坐標如圖5，按回車鍵；屏幕右下角出
4、現(xiàn)長方體尺寸信息，輸入如圖6，按回車鍵結(jié)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(cè)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。103、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）。通過按鈕（旋轉(zhuǎn)功能）以及ctrl鍵實現(xiàn)選擇多個面，或者通過edit>select>byname（如圖3），結(jié)合
5、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>PerfectE實現(xiàn)，或者點擊鼠標右鍵>AssignBoundary>PerfectE（如圖5）。10圖2selectfaces界面圖3selectbyname界面10圖4selectface界面圖5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>wavepo
6、rt（如圖6）。（3）另外一個端口面執(zhí)行同樣的操作。10圖6設置waveport界面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>Analyzeall9）畫場分布圖在菜單欄中點擊HFSS>Fields>PlotFields>E，畫出電場強度的幅度分布（如圖7）。在ProjectManager窗口中，選擇dipole>HFSSDesign1>FieldOverlays，點擊鼠標右鍵>Animate>OK
7、，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。10圖7波導中電場強度幅度分布10）觀察數(shù)據(jù)結(jié)果點擊HFSS>Results>SolutionData（如圖8），在MatrixData項中可以查看S參數(shù)以及傳播常數(shù)Gamma等參數(shù)（如圖9）。10圖8查看solutiondata界面圖9S參數(shù)及Gamma10
