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《微波技術(shù)與天線實驗3利用hfss仿真分析波導(dǎo)膜片1》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、HFSS仿真分析波導(dǎo)膜片1.實驗原理矩形波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)（如圖1），尺寸a×b,a>b，在矩形波導(dǎo)內(nèi)傳播的電磁波可分為TE模和TM模。圖1矩形波導(dǎo)1）TE模，。其中，=而是與激勵源有關(guān)的待定常數(shù)。2）TM模13=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（）=（）=（）=（）=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(dǎo)中傳播。由公式可以看出
2、矩形波導(dǎo)的，不僅與波導(dǎo)的尺寸a,b有關(guān)，還和模指數(shù)m,n有關(guān)。當(dāng)a,b一定時，隨著的改變，矩形波導(dǎo)可以多模傳播，也可以單模傳播，甚至也可以處于截止?fàn)顟B(tài)。以a=23mm，b=10mm的空心矩形波導(dǎo)為例，由截止頻率的計算公式，可以計算，，，所以波導(dǎo)單模工作的頻率范圍為6.562-13.123GHz。波導(dǎo)容性膜片的仿真分析矩形波導(dǎo)中的金屬膜片分為兩類，一類為容性膜片（如圖9（a）），這種結(jié)構(gòu)的膜片能儲存凈電磁能，具有電容的性質(zhì),其等效電路（如圖9（b））。一類為感性膜片（如圖10（a）），其等效電路（10（b））。容性
3、膜片是設(shè)置在矩形波導(dǎo)寬壁上的金屬薄片；感性膜片是設(shè)置在矩形波導(dǎo)窄壁上的金屬薄片。13b圖9（a）容性膜片圖9（b）等效電路b圖10（a）感性膜片圖10（b）等效電路對稱結(jié)構(gòu)的容性膜片的歸一化電納近似計算公式為式中，為矩形波導(dǎo)的導(dǎo)納；a、b為矩形波導(dǎo)橫截面尺寸；a'、b'為膜片間距。對稱結(jié)構(gòu)的感性膜片的歸一化電納近似計算公式為S參數(shù)為其中是膜片的歸一化導(dǎo)納。2．實驗步驟HFSS仿真分析矩形波導(dǎo)HFSS軟件分析單模傳播模式的具體步驟如下：建立新的工程1）設(shè)置求解類型在菜單中點擊HFSS>SolutionType，在彈
4、出的Solution13Type窗口中選擇DrivenModal,點擊OK1）設(shè)置模型單位在菜單欄中點擊Modeler>Units,設(shè)置模型單位，選擇mm3）畫波導(dǎo)（1）在菜單欄中點擊Draw>box（2）在右下角的坐標(biāo)欄中輸入長方體的起始點位置坐標(biāo)X=0，Y=0,Z=0（3）輸入長方體X,Y,Z三個方向尺寸，dX:23，dY:10，dZ:50（4）在屬性窗口中選擇Attribute標(biāo)簽，該長方體的名字修改為waveguide4）設(shè)置邊界條件（1）選擇波導(dǎo)的四個縱向面。通過Edit>select>faces,將鼠
5、標(biāo)設(shè)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ctrl鍵選中face10、11、12、9（如圖4）。（2）將這四個面設(shè)置為理想導(dǎo)體邊界。可以通過點擊HFSS>Boundaries>Assign>PerfectE實現(xiàn)，或者點擊鼠標(biāo)右鍵>AssignBoundary>PerfectE（如圖5）。圖2selectfaces界面13圖3selectbyname界面圖4selectface界面13圖5設(shè)置PerfectE邊界條件
6、5）設(shè)置激勵源waveport（1）選中波導(dǎo)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(biāo)右鍵>assignexcitation>waveport（如圖6）。（3）另外一個端口面執(zhí)行同樣的操作。圖6設(shè)置waveport界面136）設(shè)置求解頻率（1）在菜單欄中點擊HFSS>AnalysisSetup>AddSolutionSetup（2）在求解設(shè)置窗口中，設(shè)置SolutionFrequency：13Ghz。7）保存工程在菜單欄中點擊File
7、>Saveas8）求解該工程在菜單欄中點擊HFSS>Analyzeall9）畫場分布圖在菜單欄中點擊HFSS>Fields>PlotFields>E，電場幅度分布（如圖7）。圖7波導(dǎo)中電場強(qiáng)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Gamma等參數(shù)。圖8查看solutiondata界面13HFSS仿真波導(dǎo)容性膜片畫波導(dǎo)：box類型，定點坐標(biāo)（0,0,0），尺寸（23mm,10mm,50mm）畫膜片1（1）在菜單欄中點擊
8、Draw>Rectangle（2）在右下角的坐標(biāo)欄中輸入長方體的起始點位置坐標(biāo)X=23，Y=0，Z=10。（3）輸入長方體X,Y,Z三個方向尺寸，dX:-23，dY:2.5。（4）名字改為iris1。畫膜片2（1）在菜單欄中點擊Draw>Rectangle（2）在右下角的坐標(biāo)欄中輸入長方體的起始點位置坐標(biāo)X=23，Y=10,Z=10（3）輸入長方體X,Y,Z三個方向尺寸，
