H-T形波導(dǎo)接口設(shè)計

1、微波技術(shù)基礎(chǔ)與天線報告H-T 形波導(dǎo)接口設(shè)計班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 徐維 成 績： 電子與信息工程學(xué)院信息與通信工程系1實驗?zāi)康氖煜げ⒄莆誋FSS的工作界面、操作步驟及工作流程。 掌握T型波導(dǎo)功分器的設(shè)計方法和工作原理。2實驗內(nèi)容使用HFSS進(jìn)行T型波導(dǎo)功分器的設(shè)計實現(xiàn)，創(chuàng)建設(shè)計模型，進(jìn)行求解設(shè)置，并運行仿真計算。最后進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)后處理。3實驗原理T型波導(dǎo)功分器又叫T型波導(dǎo)分支器，它能將波導(dǎo)能量從主波導(dǎo)中分路接出，它是微波功率分配器件的一種。此次設(shè)計H面T型分支，使得從1端口輸入的功率不平均的分配給端口2、3，使得2端口的輸出功率為3端口的一半。同時，注意隔片尺寸的大小對于

2、改變各端口的功率分配的作用。改變波端口激勵，實現(xiàn)2端口輸入，1、3端口輸出。當(dāng)隔膜位于中央1端口，它把信號分開并將其均勻地向端口2和端口3輸出。在輸出端口的S參量大小約為0.7。偶然反射預(yù)計發(fā)生在1端口。移動隔膜在端口2附近為0.2英寸，通過端口2降至0.1英寸，通過端口3后增加至0.9。比較研究的S參數(shù)在每個間隔位置的二維情形來確定實驗值是否與理論值相同。通過創(chuàng)建在電場空間的動態(tài)相位模型你還比較每個隔膜位置的電場模式。這些比較將會表明具有隔膜的場模式的變化是否和預(yù)期的一樣。4實驗步驟4.1新建項目4.1.1運行HFSS并新建工程雙擊桌面上的HFSS快捷方式，啟動HFSS軟件。HFSS啟動后，

3、會自動創(chuàng)建一個默認(rèn)名稱為Project1的新工程和名稱為HFSSDesign1的新設(shè)計。從主菜單欄選擇命令【File】【SaveAs】，把工程文件另存為Tee.hfss。然后右鍵單擊HFSSDesign1，從彈出菜單中選擇【Rename】命令項，把設(shè)計文件HFSSDesign1重新命名為Txingbodao。圖4-1新建工程4.1.2選擇求解類型從主菜單欄選擇【HFSS】【SolutionType】，打開SolutionType對話框，選中DrivenModal單選按鈕，單擊OK按鈕。4.1.3設(shè)置長度單位從主菜單欄選擇【Modeler】【Units】，打開SetModelUnits對話框，選

4、擇英寸（in）單位，單擊OK按鈕。此時，設(shè)置了建模時的默認(rèn)長度單位，即英寸。4.2創(chuàng)建 T 型波導(dǎo)模型4.2.1創(chuàng)建長方體（1）從主菜單欄選擇【Tools】【Options】【ModelerOptions】，打開3DModelerOptions對話框，選擇Drawing選項卡，確認(rèn)選中EditPropertiesofnewprimitives復(fù)選框，然后單擊確定按鈕。（2）從主菜單欄選擇【Draw】【Box】，或者單擊工具欄的快捷按鈕，進(jìn)入創(chuàng)建長方體模型的工作狀態(tài)，移動鼠標(biāo)光標(biāo)到HFSS工作界面的右下角狀態(tài)欄，在狀態(tài)欄輸入長方體的起始點坐標(biāo)為（0，0.45，0）。按下回車鍵確認(rèn)后，在狀態(tài)欄輸入

5、長方體的長（dx）、寬（dy）、高（dz）分別為2、0.9、0.4。再次按下回車鍵確認(rèn)后，會彈出新建長方體的“屬性”對話框；通過屬性對話框可以設(shè)置和修改物體的位置、尺寸、名稱、材料和透明度等屬性。這里選擇Attribute選項卡，將長方體名稱項（Name）改為Tee，長方體材料屬性（Material）保持為真空（vacuum）屬性不變；單擊Transparent項的數(shù)值條，在彈出窗口中移動滑動條設(shè)置其值為0.4，以提高長方體的透明度。設(shè)置完成后，單擊對話框下方的按鈕，退出屬性對話框。此時，即創(chuàng)建好了一個頂點位于（0，0.45，0），長、寬、高為2、0.9、0.4的長方體模型。按下快捷鍵Ctrl

6、+D，軟件會適合窗口大小全屏顯示物體模型。圖4-2繪制長方形4.2.2設(shè)置波端口激勵（1）按F鍵切換到面選擇狀態(tài)，單擊選中長方體上位于x=2處平行于yz面的平面，選中的平面會高亮顯示。（2）在三維模型窗口內(nèi)單擊右鍵，從彈出的快捷菜單中選擇【AssignExcitation】【W(wǎng)avePort】，打開波端口設(shè)置對話框，在Name項輸入端口名稱Port1，單擊按鈕；在新窗口中單擊打開IntegrationLine下方的下拉列表框，選擇NewLine選項，設(shè)置端口的積分校準(zhǔn)線。（3）選中并單擊NewLine后，進(jìn)入端口積分線繪制狀態(tài)。此時移動鼠標(biāo)光標(biāo)到前面所選中并高亮顯示的平面下邊緣的中間位置，即坐

7、標(biāo)（2，0，0）處，單擊鼠標(biāo)左鍵，確定積分線的起始點；然后再移動鼠標(biāo)光標(biāo)到該平面上邊緣的中間位置，即坐標(biāo)（2，0，0.4）處，再次單擊鼠標(biāo)，確定積分線的終止點，完成積分線設(shè)置。積分線設(shè)置完成后，會自動回到前面打開的波端口設(shè)置對話框，對話框余下各項都保持默認(rèn)設(shè)置不變，一直單擊下一步按鈕，直至完成。設(shè)置好的波端口。圖4-3 waveport4.2.3復(fù)制長方體（1）從主菜單欄選擇【Tools】【Options】【HFSSOptions】，打開HFSSOptions對話框，選擇General選項卡，選中Duplicateboundarieswithgeometry復(fù)選框，然后單擊確定按鈕。（2）復(fù)制

8、長方體創(chuàng)建T形波導(dǎo)的第二個臂。展開操作歷史樹，單擊選擇Tee節(jié)點，即可選中剛剛新建的名稱為Tee的長方體。從主菜單欄選擇【Edit】【Duplicate】【AroundAxis】，打開DuplicateAroundAxis對話框，進(jìn)行復(fù)制物體的操作。對話框中的Axis項選擇Z，Angle項輸入90deg，Totalnumber項輸入2，單擊對話框下方的按鈕，即可復(fù)制生成一個與z軸成90°夾角、名稱為Tee_1的長方體。該長方體繼承了長方體Tee的所有屬性，包括尺寸、材料屬性、激勵端口設(shè)置等。（3）復(fù)制長方體創(chuàng)建T形波導(dǎo)的第三個臂。重復(fù)上面的復(fù)制操作，在Angle項輸入90deg，即可

9、復(fù)制生成第三個長方體，復(fù)制生成的第三個長方體的默認(rèn)名稱為Tee_2，Tee_2是由Tee沿z軸順時針旋轉(zhuǎn)90°復(fù)制而成的。按快捷鍵Ctrl+D，讓物體適中顯示。4.2.4合并長方體（1）從主菜單欄選擇【Tools】【Options】【ModelerOptions】，打開3DModelerOptions對話框，選擇Operation選項卡，確認(rèn)Clonetoolobjectsbeforeunite復(fù)選框未被選中。（2）單擊鍵盤上的O鍵，切換到物體選擇狀態(tài)，單擊物體選中第一個長方體Tee，接著按下Ctrl鍵同時選中第二個長方體Tee_1和第三個長方體Tee_2，確保3個長方體都被選中之后

10、，從主菜單欄選擇【3DModeler】【Boolean】【Unite】命令或者單擊工具欄的快捷按鈕，執(zhí)行合并操作，將3個長方體合并生成一個T形物體模型，合并后的物體名稱和屬性與第一個被選中的物體相同。4.2.5創(chuàng)建隔片（1）創(chuàng)建一個長方體。從主菜單欄選擇【Draw】【Box】，進(jìn)入新建長方體工作狀態(tài)。移動鼠標(biāo)光標(biāo)在三維模型窗口任選一個基準(zhǔn)點，在xy面展開成長方形，單擊確定；再沿著z軸移動鼠標(biāo)光標(biāo)展開成長方體，單擊確定，完成后彈出屬性對話框。（2）設(shè)置長方體的位置和尺寸。在“屬性”對話框的Command選項卡界面，Position欄輸入"0.45in，Offset-0.05in，0in

11、"，設(shè)置長方體的起始點位置，按回車鍵確定，此時會彈出AddVariable對話框，要求設(shè)置變量Offset的初始值，在Value欄處輸入“0in”，然后單擊OK，返回屬性對話框。在Xsize、Ysize和Zsize欄處分別輸入0.45、0.1和0.4，設(shè)置長方體的長寬高尺寸。然后，選擇屬性對話框的Attribute選項卡，在Name欄處輸入長方體的名稱Septum，單擊完成。此時，在T形波導(dǎo)內(nèi)部添加了一個小長方體。（3）相減操作。展開操作歷史樹，首先選中Tee，按下Ctrl鍵的同時再選中Septum，確認(rèn)Tee和Septum都被選中；之后，從主菜單欄選擇【3DModeler】【Boo

12、lean】【Subtract】命令或者單擊工具欄的按鈕，打開相減操作對話框。確認(rèn)對話框中Tee在BlankParts欄，Septum在ToolParts欄，表明是從模型Tee中去掉模型Septum。單擊OK按鈕執(zhí)行相減操作。相減操作完成后，創(chuàng)建出完整的T形波導(dǎo)。圖4-4 T型波導(dǎo)5分析求解設(shè)置5.1添加求解設(shè)置在工作界面左側(cè)的工程管理窗口（ProjectManager）中，展開TeeModal設(shè)計，選中Analysis節(jié)點，單擊右鍵，在彈出的快捷菜單中單擊【AddSolutionSetup】，打開求解設(shè)置對話框。在該對話框中，SolutionFrequency項輸入10，默認(rèn)單位為GHz，其他

13、項都保持默認(rèn)設(shè)置不變，單確定按鈕擊結(jié)束。此時，就在工程管理窗口Analysis節(jié)點下添加了一個名稱為Setup1的求解設(shè)置項。5.2添加掃頻設(shè)置在工程管理窗口中，展開Analysis節(jié)點，右鍵單擊前面添加的Setup1求解設(shè)置項，在彈出菜單中單擊【AddFrequencySweep】，打開EditSweep對話框。在該對話框中，SweepType項選擇Interpolating，F(xiàn)requencySetup項設(shè)置。其他項保持默認(rèn)設(shè)置不變，然后單擊EditSweep對話框的OK按鈕完成掃頻設(shè)置，此時即在Setup1節(jié)點下添加了一個名稱為Sweep1的掃頻設(shè)置項。Type：LinearSetupS

14、tart：8GHzStop：10GHzStepSize：0.01GHz5.3檢查設(shè)計設(shè)置從主菜單欄選擇【HFSS】【ValidationCheck】，彈出設(shè)計檢查驗證窗口，檢驗設(shè)計的完整性和正確性。圖5-1求解設(shè)置5.4仿真運行設(shè)置從主菜單欄選擇【HFSS】【AnalyzeAll】，運行仿真分析。在分析求解過程中，工作界面右下方的進(jìn)度窗口會顯示求解進(jìn)度。求解運算需要幾分鐘的時間，求解運算完成后，在工作界面左下方的信息管理窗口會顯示求解完成信息。6結(jié)果分析6.1圖形化顯示S參數(shù)計算結(jié)果右鍵單擊工程管理窗口中工程樹下的Results項，在彈出的菜單中選擇【CreateModalSolutionDa

15、taReport】【RectangularPlot】，打開如圖2.31所示的結(jié)果報告設(shè)置對話框。在對話框的左側(cè)，Solution項選擇Setup1:Sweep1，Domain項選擇Sweep；在對話框的右側(cè)，X項選擇Freq，在Category列選擇SParameter，在Quantity列按下Ctrl鍵的同時選擇S(Port1,Port1)、S(Port1,Port2)、S(Port1,Port3)項，在Function列選擇mag，其他保持默認(rèn)設(shè)置不變。然后單擊按鈕，即可繪制出S11、S12、S13幅度隨頻率變化的曲線。繪制生成的結(jié)果顯示報告會自動添加到工程樹的Results節(jié)點下，其默認(rèn)名稱為XYPlot1。6.2查看表面電場分布雙擊工程樹下的設(shè)計名稱TeeModal，返回三維模型窗口。在三維模型窗口中單擊右鍵，從右鍵彈出菜單中選擇【SelectFaces】命令，進(jìn)入面選擇狀態(tài)；單擊選中T形波導(dǎo)模型的上表面。選中的模型表面會高亮顯示。從主菜單欄選擇【HFSS】【Fields】【PlotFields】【E】【Mag_E】，打開CreateFiledPlot對話框，對話框所有設(shè)置保持默認(rèn)不