微波技術(shù)與天線實(shí)驗(yàn)3利用HFSS仿真分析矩形波導(dǎo)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上微波技術(shù)與天線實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱： 實(shí)驗(yàn)3：利用HFSS仿真分析矩形波導(dǎo) 學(xué)生班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 實(shí)驗(yàn)日期： 2011年 月 日 專心-專注-專業(yè)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)會(huì)HFSS仿真波導(dǎo)的步驟，畫出波導(dǎo)內(nèi)場(chǎng)分布隨時(shí)間變化圖，理解波的傳播與截止概念；計(jì)算傳播常數(shù)并與理論值比較。二、 實(shí)驗(yàn)原理矩形波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)如圖1，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(lì)源有關(guān)的待定常數(shù)。2） TM模=0，由的邊界條件同樣可得無窮多個(gè)TM模。注意：對(duì)于和模，m, n不能同時(shí)為零，否則全部的場(chǎng)分量為零。和模具有相同的截止波數(shù)計(jì)算公式，即（

2、）=（）=所以，它們的截止波長和截止頻率的計(jì)算公式也是一樣的，即（）=（）=（）=（）=對(duì)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(shí)，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(jì)算公式，可以計(jì)算，所以波導(dǎo)單模工作的頻率范圍為6.562-13.123GHz。三、實(shí)驗(yàn)步驟1、工程設(shè)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(shè)置求解類型D

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

4、x）畫矩形波導(dǎo)的長方體模型，在屏幕右下角出現(xiàn)長方體頂點(diǎn)信息，輸入頂點(diǎn)坐標(biāo)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(jié)束畫圖過程。圖 5長方體頂點(diǎn)坐標(biāo)圖 6長方體尺寸設(shè)置在屏幕右側(cè)窗口顯示畫出的長方體；點(diǎn)擊工具，將長方體全部顯示在窗口中（如圖7）。（2）設(shè)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(shè)置邊界條件（1）選擇波導(dǎo)的四個(gè)縱向面。通過Edit>select>faces,將鼠標(biāo)設(shè)置為選擇面的狀態(tài)（如圖2）。通

5、過按鈕（旋轉(zhuǎn)功能）以及ctrl鍵實(shí)現(xiàn)選擇多個(gè)面，或者通過edit>select>by name（如圖3），結(jié)合ctrl鍵選中face10、11、12、9（如圖4）。（2）將這四個(gè)面設(shè)置為理想導(dǎo)體邊界?？梢酝ㄟ^點(diǎn)擊HFSS>Boundaries>Assign> Perfect E實(shí)現(xiàn)，或者點(diǎn)擊鼠標(biāo)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(shè)置Perfect E邊界條件4、設(shè)置激勵(lì)源wave port（1）選中波導(dǎo)的一個(gè)

6、端口面（垂直于z軸的平面）。（2）點(diǎn)擊HFSS>Excitations>Assign>Wave port，或者點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵>assign excitation>wave port（如圖6）。（3）另外一個(gè)端口面執(zhí)行同樣的操作。圖6 設(shè)置wave port界面5、設(shè)置求解頻率（1）在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Analysis Setup>Add Solution Setup（2）在求解設(shè)置窗口中，設(shè)置Solution Frequency：13Ghz，其它設(shè)為默認(rèn)值6、計(jì)算及后處理在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Analyze all9）畫場(chǎng)分布圖在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Fields>Plot Fields>E，畫出電場(chǎng)強(qiáng)度的幅度分布（如圖7）。在Project Manager窗口中，選擇dipole>HFSSDesign1>Field Overlays，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵>Animate>OK，可以演示電場(chǎng)強(qiáng)度幅度隨著時(shí)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(dǎo)中電場(chǎng)強(qiáng)度幅度分布10）觀察數(shù)據(jù)結(jié)果點(diǎn)擊HFSS&g