南昌大學(xué)HFSS工程應(yīng)用仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告：1~8

1、工程電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算與仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué) 院： 信息工程 系： 電子信息工程 專 業(yè)： 通信工程 班 級(jí)： 通信133班 學(xué) 號(hào)： 6102213930 學(xué)生姓名： 陳佳 日 期： 2016.06.16 實(shí)驗(yàn)一 交叉耦合濾波器設(shè)計(jì)與仿真一、設(shè)計(jì)指標(biāo)要求：中心頻率：910MHz帶寬：40MHz帶內(nèi)反射：< 20dB帶外抑制：在MHz處>20dB此濾波器通過(guò)三腔微帶結(jié)構(gòu)(環(huán)形諧振器)實(shí)現(xiàn)。選用介質(zhì)板的相對(duì)介電常數(shù)為r=1.8，厚度為h =1.27mm。腔體為半波長(zhǎng)方腔結(jié)構(gòu)，腔間耦合程度通過(guò)腔間距離來(lái)控制，使得濾波器諧振頻率在910MHz。 最終獲得反射系數(shù)和參數(shù)系數(shù)曲線的仿真結(jié)果。二、實(shí)驗(yàn)

2、設(shè)備：PC機(jī)、HFSS仿真軟件。三、設(shè)計(jì)原理：具有帶外有限傳輸零點(diǎn)的濾波器，常常采用諧振腔多耦合的形式實(shí)現(xiàn)。這種形式的特點(diǎn)是在諧振腔級(jí)聯(lián)的基礎(chǔ)上，非相鄰腔之間可以相互耦合，即”交叉耦合”甚至可以采用源與負(fù)載也與諧振腔耦合，以及源與負(fù)載之間的耦合。HFSS仿真實(shí)現(xiàn)對(duì)濾波器貼片和饋電的建模，然后介紹端口和邊界的設(shè)置，最后生成了反射系數(shù)和傳輸系數(shù)曲線的仿真結(jié)果。濾波器采用三腔微帶環(huán)形濾波器，其耦合矩陣為：四、設(shè)計(jì)仿真步驟：（1）建立新的工程為了方便建立模型，在Tool>Options>HFSS Options中將Duplicate boundaries with geometry 復(fù)選框

3、選中。（2）設(shè)置求解類型Ø 在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Solution Type>Driven Model>OK.（3）設(shè)置模型單位Ø 在菜單欄中點(diǎn)擊Modeler>Units>mm.（4）建立濾波器模型Ø 建立介質(zhì)基片1） 在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Box或者在工具欄中點(diǎn)擊按鈕。2） 在軟件操作界面右下角輸入長(zhǎng)方體起點(diǎn)坐標(biāo)及X、Y、Z三個(gè)方向尺寸。輸入坐標(biāo)時(shí)，可以用Tab鍵來(lái)切換。3） 在屬性（Property）窗口中選擇Attribute標(biāo)簽，將該長(zhǎng)方體命名為Substrate,透明度改為0.85.4） 點(diǎn)擊Material后面

4、的按鈕，在材料設(shè)置窗口中點(diǎn)擊Add Material按鈕，添加介電常量為10.8的介質(zhì)，命名為sub.Ø 創(chuàng)建Ring_11） 在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Rectangle.2） 同創(chuàng)建介質(zhì)基片方法一樣，輸入坐標(biāo)起點(diǎn)及尺寸，并將矩形修改名字為Ring_1.3） 同理創(chuàng)建矩形Inner、Cut_1.4） 在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select>By Name,利用Ctrl鍵選擇Ring_1、Inner和Cut_1.5） 在菜單欄中點(diǎn)擊Modeler>Boolean>Subtract,在Subtract窗口中設(shè)置：Clone tool objects befor

5、e subtract復(fù)選框不選，點(diǎn)擊OK結(jié)束。Ø 移動(dòng)Ring_11） 在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select>By Name,選中Ring_12） 在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Arrange>Move,在坐標(biāo)欄輸入移動(dòng)的向量。Ø 創(chuàng)建Ring_21） 在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select>By Name,選中Ring_12） 在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Duplicate>Mirror,在坐標(biāo)欄輸入鏡像向量。3） 在操作歷史樹中雙擊新建的矩形，在屬性窗口中重命名為Ring_2Ø 創(chuàng)建Ring_31) 同創(chuàng)建矩形Ring_1方

6、法，創(chuàng)建矩形Ring_3、Cut_2、Inner_22) 在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select>By Name,利用Ctrl鍵選擇Ring_3、Inner_2和Cut_2.3) 在菜單欄中點(diǎn)擊Modeler>Boolean>Subtract,在Subtract窗口中設(shè)置：Clone tool objects before subtract復(fù)選框不選，點(diǎn)擊OK結(jié)束。Ø 同移動(dòng)矩形Ring_1方法，移動(dòng)矩形Ring_3.Ø 創(chuàng)建Feedline_11） 創(chuàng)建矩形F_1、F_22） 在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select>By Name,利用Ct

7、rl鍵選擇F_1、F_2.3） 在菜單欄中點(diǎn)擊Modeler>Boolean>Unite, 完成矩形F_1、F_2的組合并在新組合的模型F_1上雙擊，在屬性窗口中重命名為Feedline_1.Ø 同創(chuàng)建Ring_2方法，通過(guò)鏡像Feedline_1得到Feedline_2Ø 組合Ring_1、Ring_2、Ring_3、Feedline_1、Feedline_2并命名為Trace.（5）創(chuàng)建端口Ø 創(chuàng)建port_11） 在菜單欄中點(diǎn)擊Modeler>Grid Plane>XZ2） 創(chuàng)建一個(gè)矩形并命名為port_13） 在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS

8、>Excitations>Assign>Lumped Port, 在Lumped Port窗口的General標(biāo)簽中，將端口命名p1,點(diǎn)擊Next.4） 在Modes標(biāo)簽中的Integration Line中點(diǎn)擊None,選擇New Line,在坐標(biāo)攔中輸入起點(diǎn)和尺寸，點(diǎn)擊Next結(jié)束。Ø 通過(guò)port_1鏡像創(chuàng)建port_2（6）創(chuàng)建Air1） 在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Box或者在工具欄中點(diǎn)擊按鈕。2） 在坐標(biāo)欄輸入起點(diǎn)和坐標(biāo)尺寸，并將長(zhǎng)方體命名為Air.（7）設(shè)置邊界條件Ø 設(shè)置理想金屬邊界條件1） 在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select&g

9、t;By Name,選中Trace.2） 在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Boundaries>Assign>Perfect E,在彈出的對(duì)話框中將其命名為Perf_Trace,點(diǎn)擊OK結(jié)束。3） 在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select>Faces,設(shè)置為選擇表面。然后點(diǎn)擊By Name,選擇Substrate并選擇其下表面。4） 在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Boundaries>Assign>Perfect E,在彈出的對(duì)話框中將其命名為Perf_Gound,點(diǎn)擊OK結(jié)束。Ø 設(shè)置輻射邊界條件1） 在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select>

10、Object,然后點(diǎn)擊By Name,選擇Air.2） 在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Boundaries>Assign>Radiation,在彈出的對(duì)話框中點(diǎn)擊OK結(jié)束。（8）為該問(wèn)題設(shè)置求解頻率及掃描范圍Ø 設(shè)置求解頻率1） 在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Analysis Setup>Add Solution Setup.2） 在求解窗口中設(shè)置：點(diǎn)擊OK結(jié)束。Ø 設(shè)置掃頻1） 在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Analysis Setup>Add Setup.2） 選擇Setup1,點(diǎn)擊OK結(jié)束。3） 在掃頻窗口中設(shè)置：4） 將Save Field復(fù)

11、選框選中點(diǎn)擊OK結(jié)束。（9）保存工程并命名為hfss_3couple,設(shè)計(jì)結(jié)果如下圖：圖一、濾波器完整模型Ø 點(diǎn)擊菜單欄的圖標(biāo)，檢查設(shè)計(jì)步驟是否出錯(cuò)。如下圖即為仿真設(shè)計(jì)正確。圖二、軟件檢錯(cuò)界面圖Ø 在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Analyze All,完成仿真設(shè)計(jì)計(jì)算，出現(xiàn)如下圖狀態(tài)：圖三、濾波器運(yùn)算界面圖（10）后處理操作Ø 點(diǎn)擊菜單欄HFSS>Result>Create Modal Solution Data Report>Rectangle Plot.Ø 在Trace窗口中設(shè)置：點(diǎn)擊Y標(biāo)簽，選擇Category: S parame

12、ter; Quantity: S(P1 P1)、S(P2 P1)；Function: dB,點(diǎn)擊New Report按鈕完成，仿真結(jié)果如下：圖四、濾波器的S參數(shù)曲線以上為反射系數(shù)與傳輸系數(shù)曲線，觀察結(jié)果圖可發(fā)現(xiàn)，中心頻率在910MHz,帶寬為：890930MHz,最大的S21出現(xiàn)在893.6 MHz,值為-19.577dB,在842 MHz的帶外頻點(diǎn)處，帶外抑制大于20dB,可見設(shè)計(jì)結(jié)果是滿足指標(biāo)要求的。五、實(shí)驗(yàn)心得：本實(shí)驗(yàn)是HFSS設(shè)計(jì)仿真的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，剛上手軟件，使用技巧、實(shí)驗(yàn)原理都不太清晰。故需按照實(shí)驗(yàn)書的操作步驟一步步來(lái)，仔細(xì)輸入各種參數(shù)各種設(shè)置。且由于實(shí)驗(yàn)書的一些印刷錯(cuò)誤或書籍與軟件

13、版本不統(tǒng)一的問(wèn)題，一些設(shè)置出現(xiàn)與目標(biāo)設(shè)計(jì)不符合的結(jié)果，故實(shí)驗(yàn)中還需要一定的英文基礎(chǔ)，明白英文的意思然后仔細(xì)對(duì)比每一步操作后的設(shè)計(jì)結(jié)果，找到正確的下一步操作方法。這個(gè)實(shí)驗(yàn)我做了很久，完成所有操作后，運(yùn)行結(jié)果出不來(lái)，請(qǐng)教老師后才發(fā)現(xiàn)少了HFSS>Analyze All這一步操作。這一步是書上沒(méi)有給出的，所以只能一直卡在這并且反復(fù)的重新操作了很多遍，不過(guò)也因此更加熟練了操作步驟，以及更加深入的掌握了交叉耦合濾波器的工作原理及所能達(dá)到的效果，對(duì)于仿真設(shè)計(jì)中，矩形、端口邊界條件等的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)及技巧也更加熟練，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)二 源-負(fù)載耦合的交叉耦合濾波器設(shè)計(jì)與仿真一、設(shè)計(jì)指標(biāo)要求：中

14、心頻率：3.3GHz相對(duì)帶寬：0.02MHz帶內(nèi)回波損耗：20dB阻帶最小衰減：25dB此濾波器通過(guò)微帶結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，選用材料為氧化鋁陶瓷的介質(zhì)板，其相對(duì)介電常數(shù)為r=9.8，厚度為h =0.5mm。該設(shè)計(jì)與仿真采用兩腔諧振器，最終獲得反射系數(shù)和參數(shù)系數(shù)曲線的仿真結(jié)果。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：PC機(jī)、HFSS仿真軟件。三、設(shè)計(jì)原理：交叉耦合濾波器在非相鄰諧振腔之間引入交叉耦合，以得到有限頻率交叉零點(diǎn)，提高濾波器的選擇特性。一般來(lái)講，一個(gè)N腔交叉耦合濾波器最多只能實(shí)現(xiàn)N-2個(gè)傳輸零點(diǎn)。對(duì)于給定的一種含有N個(gè)諧振器的濾波器，如果在源與負(fù)載之間也引入耦合，則可以實(shí)現(xiàn)N個(gè)傳輸零點(diǎn)。HFSS仿真實(shí)現(xiàn)對(duì)濾波器貼片和饋電

15、的建模，然后介紹端口和邊界的設(shè)置，最后生成了反射系數(shù)和傳輸系數(shù)曲線的仿真結(jié)果。采用兩腔耦合諧振器，并引入源與負(fù)載之間的耦合，其耦合矩陣為：四、設(shè)計(jì)仿真步驟：（1）建立新的工程為了方便建立模型，在Tool>Options>HFSS Options中將Duplicate boundaries with geometry 復(fù)選框選中。（2）設(shè)置求解類型Ø 在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Solution Type>Driven Model>OK.（3）設(shè)置模型單位Ø 在菜單欄中點(diǎn)擊Modeler>Units>mm.（4）建立濾波器模型Ø

16、 建立介質(zhì)基片1） 在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Box或者在工具欄中點(diǎn)擊按鈕。2） 在軟件操作界面右下角輸入長(zhǎng)方體起點(diǎn)坐標(biāo)及X、Y、Z三個(gè)方向尺寸。輸入坐標(biāo)時(shí)，可以用Tab鍵來(lái)切換。3） 在屬性窗口中選擇Attribute標(biāo)簽，將該長(zhǎng)方體命名為Substrate,透明度改為0.85.4）點(diǎn)擊Material后面的按鈕，將材料設(shè)置為Al2_O3_ceramic,點(diǎn)擊Color后面的Edit按鈕，將顏色設(shè)置為綠色，點(diǎn)擊OK結(jié)束。Ø 創(chuàng)建Ring_11）在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Regular Polygon.2）同創(chuàng)建介質(zhì)基片方法一樣，輸入坐標(biāo)起點(diǎn)及尺寸，然后在彈出的Segment

17、 Number窗口中將多邊形邊數(shù)改為6，并將矩形修改名字為Ring_1.3）同理創(chuàng)建正多邊形Inner.4）在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select>By Name,利用Ctrl鍵選擇Ring_1、Inner.5）在菜單欄中點(diǎn)擊Modeler>Boolean>Subtract,在Subtract窗口中設(shè)置：Clone tool objects before subtract復(fù)選框不選，點(diǎn)擊OK結(jié)束。Ø 移動(dòng)Ring_11） 在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select>By Name,選中Ring_12） 在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Arrange>M

18、ove,在坐標(biāo)欄輸入移動(dòng)的向量。3） 同實(shí)驗(yàn)一方法創(chuàng)建矩形Cut_1,然后同時(shí)選中Ring_1、Cut_1,在菜單欄中點(diǎn)擊Modeler>Boolean>Subtract,在Subtract窗口中設(shè)置：Clone tool objects before subtract復(fù)選框不選，點(diǎn)擊OK結(jié)束。Ø 通過(guò)Ring_1鏡像創(chuàng)建Ring_2Ø 創(chuàng)建Feedline_11） 在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Line.2） 在右下角的坐標(biāo)欄中輸入11段線段坐標(biāo)并在屬性（Property）窗口中選擇Attribute標(biāo)簽，將該名字修改為Feedline_1.3） 通過(guò)Feed

19、line_1鏡像創(chuàng)建Feedline_2Ø 組合Ring_1、Ring_2、Feedline_1、Feedline_2并重命名為Trace.（5）創(chuàng)建端口Ø 創(chuàng)建port_11） 在菜單欄中點(diǎn)擊Modeler>Grid Plane>XZ2） 創(chuàng)建一個(gè)矩形并命名為port_1 3） 在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Excitations>Assign>Lumped Port, 在Lumped Port窗口的General標(biāo)簽中，將端口命名p1,點(diǎn)擊Next.4） 在Modes標(biāo)簽中的Integration Line中點(diǎn)擊None,選擇New Line,在

20、坐標(biāo)攔中輸入起點(diǎn)和尺寸，點(diǎn)擊Next按鈕直到結(jié)束。Ø 通過(guò)port_1鏡像創(chuàng)建port_2（6）創(chuàng)建Air1）在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Box或者在工具欄中點(diǎn)擊按鈕。2）在坐標(biāo)欄輸入起點(diǎn)和坐標(biāo)尺寸，并將長(zhǎng)方體命名為Air.（7）設(shè)置邊界條件Ø 設(shè)置理想金屬邊界條件1） 在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select>By Name,選中Trace.2） 在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Boundaries>Assign>Perfect E,在彈出的對(duì)話框中將其命名為Perf_Trace,點(diǎn)擊OK結(jié)束。3） 在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select>F

21、aces,設(shè)置為選擇表面。然后點(diǎn)擊By Name,選擇Substrate并選擇其下表面。4） 在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Boundaries>Assign>Perfect E,在彈出的對(duì)話框中將其命名為Perf_Gound,點(diǎn)擊OK結(jié)束。Ø 設(shè)置輻射邊界條件1） 在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select>Object,然后點(diǎn)擊By Name,選擇Air.2） 在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Boundaries>Assign>Radiation,在彈出的對(duì)話框中點(diǎn)擊OK結(jié)束。（8）為該問(wèn)題設(shè)置求解頻率及掃描范圍Ø 設(shè)置求解頻率1） 在菜單欄

22、中點(diǎn)擊HFSS>Analysis Setup>Add Solution Setup.2） 在求解窗口中設(shè)置：點(diǎn)擊OK結(jié)束。Ø 設(shè)置掃頻1） 在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Analysis Setup>Add Setup.2） 選擇Setup1,點(diǎn)擊OK結(jié)束。3） 在掃頻窗口中設(shè)置：4） 將Save Field復(fù)選框選中點(diǎn)擊OK結(jié)束。（9）保存工程并命名為hfss_2couple,設(shè)計(jì)結(jié)果如下圖：圖一、濾波器完整模型Ø 點(diǎn)擊菜單欄的圖標(biāo)，檢查設(shè)計(jì)步驟是否出錯(cuò)。如下圖即為仿真設(shè)計(jì)正確。圖二、軟件檢錯(cuò)界面圖Ø 在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Analyz

23、e All,完成仿真設(shè)計(jì)計(jì)算，出現(xiàn)如下圖狀態(tài)：圖三、濾波器運(yùn)算界面圖（10）后處理操作Ø 點(diǎn)擊菜單欄HFSS>Result>Create Modal Solution Data Report>Rectangle Plot.Ø 在Trace窗口中設(shè)置：點(diǎn)擊Y標(biāo)簽，選擇Category: S parameter; Quantity: S(P1 P1)、S(P2 P1)；Function: dB,點(diǎn)擊New Report按鈕完成，仿真結(jié)果如下： 圖四、濾波器的S參數(shù)曲線以上為反射系數(shù)與傳輸系數(shù)曲線，觀察結(jié)果圖可發(fā)現(xiàn)，中心頻率在3.3GHz,相對(duì)帶寬為：3.267

24、3.333GHz,最大的S21出現(xiàn)在3.3182GHz,值為-14.6106dB。在帶外，阻帶最小衰減大于25dB,可見設(shè)計(jì)結(jié)果是滿足指標(biāo)要求的。五、實(shí)驗(yàn)心得：本實(shí)驗(yàn)是HFSS設(shè)計(jì)仿真的第二個(gè)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)一的基礎(chǔ)上已經(jīng)相對(duì)熟悉了一些軟件操作，故實(shí)驗(yàn)進(jìn)行較為順利。值得注意的一個(gè)地方是：在設(shè)置邊界條件平面時(shí)，選擇Substrate的下底面，這一操作需要鼠標(biāo)一邊點(diǎn)擊Faces,一邊觀察仿真區(qū)域紫色面的變化以選中其底面。得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，參考實(shí)驗(yàn)書的理論知識(shí)講解分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性，再次加深對(duì)耦合交叉濾波器性能特點(diǎn)的理解以及運(yùn)用于源負(fù)載之間達(dá)到實(shí)現(xiàn)多兩個(gè)傳輸零點(diǎn)的目的原理。并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)也更加熟練掌握了各

25、設(shè)計(jì)部分的操作技巧，為后續(xù)更復(fù)雜的仿真設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備。實(shí)驗(yàn)三 微波波導(dǎo)魔T元件的設(shè)計(jì)與仿真一、設(shè)計(jì)指標(biāo)要求：工作頻率為4GHz此魔T元件設(shè)計(jì)仿真中采用波導(dǎo)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，最終獲得S參數(shù)曲線和場(chǎng)分布圖的仿真結(jié)果。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：PC機(jī)、HFSS仿真軟件。三、設(shè)計(jì)原理：在魔T中，當(dāng)TE10模微波信號(hào)從p1端口輸入時(shí)，不能在端口p3內(nèi)激發(fā)電磁場(chǎng)，即端口p3隔離，信號(hào)由p2和p4反相等分輸出（E面T特征）；當(dāng)信號(hào)從端口p3輸入時(shí)，不能在端口p1內(nèi)激發(fā)電磁場(chǎng)，即端口p1隔離，信號(hào)由p2和p4同相等分輸出（H面T特征）。本實(shí)驗(yàn)介紹如何在HFSS中利用沿軸復(fù)制的技巧實(shí)現(xiàn)對(duì)魔T的4個(gè)波導(dǎo)臂建模，同時(shí)介紹波端口積分線的設(shè)

26、置，最后生成了S參數(shù)曲線和場(chǎng)分布圖的仿真結(jié)果。四、設(shè)計(jì)仿真步驟：（1）建立新的工程為了方便建立模型，在Tool>Options>HFSS Options中將Duplicate boundaries with geometry 復(fù)選框選中。（2）設(shè)置求解類型Ø 在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Solution Type>Driven Model>OK.（3）設(shè)置模型單位Ø 在菜單欄中點(diǎn)擊Modeler>Units>mm.（4）設(shè)置模型的默認(rèn)材料Ø 在工具欄中設(shè)置模型的默認(rèn)材料為真空（vacuum）（5）創(chuàng)建魔TØ 創(chuàng)建ar

27、m_11） 在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Box或者在工具欄中點(diǎn)擊按鈕。2） 在軟件操作界面右下角輸入長(zhǎng)方體起點(diǎn)坐標(biāo)及X、Y、Z三個(gè)方向尺寸。輸入坐標(biāo)時(shí)，可以用Tab鍵來(lái)切換。3） 在屬性（Property）窗口中選擇Attribute標(biāo)簽，將該長(zhǎng)方體命名為arm_1.4） 通過(guò)Ctrl + D操作實(shí)現(xiàn)3D模型合適大小的顯示。Ø 設(shè)置激勵(lì)端口1） 在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select>Faces,選擇arm_1的上表面，選擇面的方法同前兩個(gè)實(shí)驗(yàn)一致。2） 在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Excitation>Assign>Wave Port>General

28、,在此窗口中將端口命名為p1,并在寬邊中點(diǎn)設(shè)置積分線，方法為：先定位好中點(diǎn)坐標(biāo)，然后輸入與底邊一致的尺寸長(zhǎng)度即可。然后點(diǎn)擊Next直到Finish結(jié)束。Ø 創(chuàng)建arm_2（借助arm_1的旋轉(zhuǎn)操作完成）1） 在3D模型窗口中鼠標(biāo)左鍵選中arm_1或Ctrl + A.2） 在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Duplicate>Around Axis.設(shè)置：點(diǎn)擊Next結(jié)束。Ø 創(chuàng)建arm_3、arm_4（借助arm_2的旋轉(zhuǎn)操作完成）1） 在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select> By Name,選中arm_2,點(diǎn)擊OK結(jié)束。2） 在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>D

29、uplicate>Around Axis.設(shè)置：點(diǎn)擊Next結(jié)束。3） 利用Ctrl + D將模型顯示調(diào)整至合適大小。Ø Ctrl + A選中所有設(shè)計(jì)部分并Unite組合，完成創(chuàng)建魔T 的全部操作過(guò)程。（6）為該問(wèn)題設(shè)置求解頻率及掃描范圍Ø 設(shè)置求解頻率1）在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Analysis Setup>Add Solution Setup.2）在求解窗口中設(shè)置：點(diǎn)擊OK結(jié)束。Ø 設(shè)置掃頻1）在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Analysis Setup>Add Setup.2）選擇Setup1,點(diǎn)擊OK結(jié)束。3）在掃頻窗口中設(shè)置：4）將

30、Save Field復(fù)選框選中點(diǎn)擊OK結(jié)束。（7）保存工程并命名為hfss_magic T,設(shè)計(jì)結(jié)果如下圖：圖一、魔T完整模型Ø 點(diǎn)擊菜單欄的圖標(biāo)，檢查設(shè)計(jì)步驟是否出錯(cuò)。如下圖即為仿真設(shè)計(jì)正確。圖二、軟件檢錯(cuò)界面圖Ø 在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Analyze All,完成仿真設(shè)計(jì)計(jì)算，出現(xiàn)如下圖狀態(tài)：圖三、魔T運(yùn)算界面圖（8）后處理操作Ø S參數(shù)。1） 點(diǎn)擊菜單欄HFSS>Result>Create Modal Solution Data Report>Rectangle Plot.2） 在Trace窗口中設(shè)置：點(diǎn)擊Y標(biāo)簽，選擇Categor

31、y: S parameter; Quantity: S(P1 P1)、S(P2 P1)、S(P3 P1)、S(P4 P1)；Function: dB,點(diǎn)擊New Report按鈕完成。Ø S參數(shù)相位1） 點(diǎn)擊菜單欄HFSS>Result>Create Modal Solution Data Report>Rectangle Plot.2）在Trace窗口中設(shè)置：點(diǎn)擊Y標(biāo)簽，選擇Category: S parameter; Quantity: S(P2 P1)、S(P4 P1)；Function: cang_deg點(diǎn)擊New Report按鈕完成。S參數(shù)曲線、S參數(shù)相

32、位結(jié)果圖如下： 圖四、魔T的S參數(shù)曲線 圖五、魔T的S參數(shù)相位曲線以上為魔T微波混合接頭的S參數(shù)幅值、相位曲線結(jié)果，觀察可發(fā)現(xiàn)S(P2 P1) 和S(P4 P1)曲線基本重合（故圖中僅可直觀看到3條曲線），這是滿足等分要求的，因?yàn)槎丝?、4反相等分輸出。在中心頻率4GHz時(shí)，端口1的自反射S11約為-10.4611dB,從端口1到端口2和從端口1到端口4的傳輸量（S21 S41）為-3.4224 dB,接近理想值-3 dB。而端口1到端口3的傳輸量S31為-54.138dB,得到充分的隔離。而此時(shí)S(P2 P1) ,S(P4 P1)在4GHz時(shí)的相角分別是：-277.9960°,97

33、.9892°,基本相差180°即反相，從幅度和相位都滿足E面T的特性。Ø 場(chǎng)分布圖1） 選中需要描繪場(chǎng)分布的物體，即在3D模型窗口選中整個(gè)魔T結(jié)構(gòu)。2） 在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Fields>Plot Fields>E>Mag_E.3） 在創(chuàng)建場(chǎng)圖窗口中選擇： 點(diǎn)擊OK按鈕完成。4） 修改場(chǎng)點(diǎn)的顯示特性，在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Fields>Modify Plot Attributes>E Field,點(diǎn)擊OK完成。在E-Field窗口點(diǎn)擊color map標(biāo)簽，選擇：Spectrum>Rainbow.點(diǎn)擊Apply

34、按鈕，然后Close按鈕完成設(shè)置，實(shí)現(xiàn)魔T 中場(chǎng)分布的彩虹光譜呈現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖：圖六、魔T的場(chǎng)分布Ø 場(chǎng)分布的動(dòng)態(tài)顯示1） 在菜單欄中點(diǎn)擊View>Animate.2） 在Swept Variable標(biāo)簽中接受默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊Close按鈕結(jié)束，即可觀察到場(chǎng)分布動(dòng)態(tài)圖?？梢姡?dāng)端口1被激勵(lì)，端口3幾乎沒(méi)有電磁波的分布，即被隔離，達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)效果。（動(dòng)態(tài)圖詳見仿真文件，Word中無(wú)法給出。）五、實(shí)驗(yàn)心得：本實(shí)驗(yàn)是HFSS設(shè)計(jì)仿真的第三個(gè)實(shí)驗(yàn)，在前兩個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上新學(xué)習(xí)到了波端口積分線設(shè)置的操作。這一步驟實(shí)驗(yàn)書中是沒(méi)有給出的，需要自己觀察前后仿真結(jié)果然后推算出積分線的坐標(biāo)和尺寸

35、。積分線的設(shè)置問(wèn)題在后續(xù)幾個(gè)實(shí)驗(yàn)中也有出現(xiàn)，故此處也是為后續(xù)實(shí)驗(yàn)打好基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)書中出現(xiàn)的另一個(gè)問(wèn)題是，在得到魔T場(chǎng)分布圖時(shí)，彩虹光譜設(shè)置這一步驟錯(cuò)誤，需要自己在仿真時(shí)弄懂英文意思及操作含義，完成正確步驟。通過(guò)仿真設(shè)計(jì)過(guò)程及觀察場(chǎng)分布、動(dòng)態(tài)圖結(jié)果，直觀的看到了魔T中電磁波的分布與傳播情況，以及4個(gè)波導(dǎo)臂中，會(huì)有一個(gè)被隔離，幾乎沒(méi)有場(chǎng)分布的現(xiàn)象。觀察分析S參數(shù)幅度、相位圖也可發(fā)現(xiàn)，端口2、4可實(shí)現(xiàn)等輸出，同相或反相的傳輸效果?？傊ㄟ^(guò)本次實(shí)驗(yàn)使我更加深入的了解了魔T的工作及性能特性，受益略多。實(shí)驗(yàn)四 微波環(huán)形電橋元件的設(shè)計(jì)與仿真一、設(shè)計(jì)指標(biāo)要求：工作頻率為4GHz環(huán)形電橋元件設(shè)計(jì)仿真中采用微帶結(jié)

36、構(gòu)實(shí)現(xiàn)，選用介電常數(shù)為r=2.33的介質(zhì)板，厚度為h =2.286mm,最終獲得S參數(shù)曲線的仿真結(jié)果。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：PC機(jī)、HFSS仿真軟件。三、設(shè)計(jì)原理：在微帶環(huán)形電橋中，當(dāng)信號(hào)從端口p2輸入時(shí)，由于p2端口到達(dá)p1端口和到達(dá)p3端口的長(zhǎng)度相同因此信號(hào)平分并等幅同相自p1端口和p3端口輸出，而沿p2-> p1-> p4，p2-> p3-> p4兩條路徑的距離相差g/2，p2端口輸入的信號(hào)傳到p4端口形成大小相等、相位相反的兩路，從而在p4端口互相抵消而無(wú)輸出，p2端口和p4端口可看作是隔離的。同理，若信號(hào)從p3端口輸入，信號(hào)從p2端口和p4端口等幅同相輸出而p1口無(wú)輸

37、出，p3與p1隔離；若信號(hào)從p4端口輸入，信號(hào)從p1端口和p3端口等幅反相輸出；若信號(hào)從p1端口輸入，信號(hào)從p4端口和p2端口等幅反相輸出。本實(shí)驗(yàn)介紹如何在HFSS中實(shí)現(xiàn)對(duì)電橋環(huán)形貼片和饋電的建模，然后介紹端口和邊界的設(shè)置，最后生成了S參數(shù)曲線的仿真結(jié)果。四、設(shè)計(jì)仿真步驟：（1）建立新的工程為了方便建立模型，在Tool>Options>HFSS Options中將Duplicate boundaries with geometry 復(fù)選框選中。（2）設(shè)置求解類型Ø 在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Solution Type>Driven Model>OK.（3）

38、設(shè)置模型單位Ø 在菜單欄中點(diǎn)擊Modeler>Units>mm.（4）設(shè)置模型的默認(rèn)材料Ø 在工具欄中設(shè)置模型材料的下拉菜單中點(diǎn)擊Select,在設(shè)置材料窗口中點(diǎn)擊Add Material按鈕，設(shè)置自定義材料，如下圖所示：（5）建立環(huán)形電橋模型Ø 建立介質(zhì)基片1）在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Regular Poyhedron.2）在坐標(biāo)輸入欄輸入坐標(biāo)起點(diǎn)及尺寸，然后在彈出的Segment Number窗口中將多邊形邊數(shù)改為6，并將棱柱修改名字為Substrate.Ø 建立Trace1）在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Rectangle.2）在

39、坐標(biāo)輸入欄輸入坐標(biāo)起點(diǎn)及尺寸并將矩形修改名字為Trace.Ø 為Trace設(shè)置理想金屬邊界條件1）在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select>By Name,選中Trace.2）在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Boundaries>Assign>Perfect E,在彈出的對(duì)話框中將其命名為Perf_Trace,點(diǎn)擊OK結(jié)束。Ø 為Trace設(shè)置激勵(lì)端口1）在菜單欄中點(diǎn)擊Modeler>Grid Plane>XZ,將工作平面更改為XOZ.2）在菜單欄中點(diǎn)擊View>Modeler Attributes>Orientation.3）在觀

40、察窗口中選擇觀察視角Right,點(diǎn)擊Apply,然后點(diǎn)擊Close結(jié)束。4）創(chuàng)建矩形端口面，點(diǎn)擊Draw>Rectangle.5）運(yùn)用捕捉功能，在3D窗口中移動(dòng)鼠標(biāo)，點(diǎn)擊左下角點(diǎn)作為起點(diǎn)，鼠標(biāo)移動(dòng)至右上角點(diǎn)作為終點(diǎn)并單擊，完成矩形的設(shè)置，將其命名為Port.6）在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Excitations>Assign>Wave Port t, 在Wave Port窗口的General標(biāo)簽中，將端口命名p1.7）對(duì)于p1設(shè)置積分線，在Intergration Line的設(shè)置項(xiàng)中點(diǎn)擊None所在的下拉菜單，選擇New Line,然后在坐標(biāo)欄輸入積分線起點(diǎn)和尺寸，點(diǎn)擊Ne

41、xt按鈕直到結(jié)束。Ø 創(chuàng)建其他Trace和波端口1）在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select>By Name,選中Trace、Port.2）在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Duplicate>Around Axis.設(shè)置： 點(diǎn)擊OK結(jié)束。Ø 創(chuàng)建Ring1）在菜單欄中點(diǎn)擊Modeler>Grid Plane>XY,將工作平面更改為XOY.2）在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Circle并輸入圓心坐標(biāo)和半徑，命名為Outer.3）在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select>By Name,選中Trace、Trace_1、Trace_2、Port、O

42、uter,然后進(jìn)行Unite組合。4）創(chuàng)建圓Inner.5）在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select>By Name,選中Outer、Inner進(jìn)行減法處理，設(shè)置如下：Clone tool objects before subtract復(fù)選框不選，點(diǎn)擊OK結(jié)束。（6）求解設(shè)置為該問(wèn)題設(shè)置求解頻率及掃描范圍Ø 設(shè)置求解頻率1）在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Analysis Setup>Add Solution Setup.2）在求解窗口中設(shè)置： 點(diǎn)擊OK結(jié)束。Ø 設(shè)置掃頻1）在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Analysis Setup>Add Setup.2

43、）選擇Setup1,點(diǎn)擊OK結(jié)束。3）在掃頻窗口中設(shè)置： 4）將Save Field復(fù)選框選中點(diǎn)擊OK結(jié)束。（7）保存工程并命名為hfss_ring,設(shè)計(jì)結(jié)果如下圖：圖一、微帶環(huán)形電橋完整模型Ø 點(diǎn)擊菜單欄的圖標(biāo)，檢查設(shè)計(jì)步驟是否出錯(cuò)。如下圖即為仿真設(shè)計(jì)正確。圖二、軟件檢錯(cuò)界面圖Ø 在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Analyze All,完成仿真設(shè)計(jì)計(jì)算，出現(xiàn)如下圖狀態(tài)：圖三、微帶環(huán)形電橋運(yùn)算界面圖（8）后處理操作Ø S參數(shù)。1）點(diǎn)擊菜單欄HFSS>Result>Create Modal Solution Data Report>Rectangle

44、 Plot.2）在Trace窗口中設(shè)置：點(diǎn)擊Y標(biāo)簽，選擇Category: S parameter; Quantity: S(P1 P1)、S(P2 P1)、S(P3 P1)、S(P4 P1)；Function: dB,點(diǎn)擊New Report按鈕完成。Ø S參數(shù)相位2） 點(diǎn)擊菜單欄HFSS>Result>Create Modal Solution Data Report>Rectangle Plot.2）在Trace窗口中設(shè)置：點(diǎn)擊Y標(biāo)簽，選擇Category: S parameter; Quantity: S(P2 P1)、S(P4 P1)；Function:

45、cang_deg點(diǎn)擊New Report按鈕完成。S參數(shù)曲線、S參數(shù)相位結(jié)果圖如下：圖四、微帶環(huán)形電橋的S參數(shù)曲線圖五、微帶環(huán)形電橋的S參數(shù)相位曲線以上為微帶環(huán)形電橋混合接頭的S參數(shù)幅值、相位曲線結(jié)果，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖可發(fā)現(xiàn)，環(huán)形電橋的工作頻率大約在4GHz左右，且從端口1到端口2和從端口1到端口4的傳輸量（S21 S41）（S(P1 P1)、S(P4 P1)的交點(diǎn)）縱坐標(biāo)值約為-3dB,滿足性能要求。而此時(shí)S(P2 P1) ,S(P4 P1)在工作頻率（約4GHz處）處的相角差也約為180°左右，即反相傳輸。故從幅值和相位兩方面都可認(rèn)為實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合微帶環(huán)形電橋的性能指標(biāo)。五、實(shí)驗(yàn)心得

46、：本實(shí)驗(yàn)是HFSS設(shè)計(jì)仿真的第四個(gè)實(shí)驗(yàn)，原理類似實(shí)驗(yàn)三的魔T微波混合接頭，都有隔離、等幅、同相或反相傳輸信號(hào)的作用。本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用到了同實(shí)驗(yàn)三中的積分線設(shè)置技巧和沿軸旋轉(zhuǎn)復(fù)制的操作技巧，快捷方便的完成仿真設(shè)計(jì)，節(jié)省設(shè)計(jì)工作量。新加入介紹了創(chuàng)建矩形的新方法，即將3D工作區(qū)域轉(zhuǎn)換至合適的平面（如XOZ），然后通過(guò)鼠標(biāo)捕捉功能，確定起始點(diǎn)，平移鼠標(biāo)完成矩形的創(chuàng)建。但是不足的是實(shí)驗(yàn)最終出來(lái)的結(jié)果與書本略有偏差，反復(fù)仿真了七八遍了還是得到一樣的結(jié)果，與同學(xué)討論后也是一樣的無(wú)法改善，故最終就接受實(shí)際仿真出來(lái)的結(jié)果，分析結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，S參數(shù)的幅值和相位曲線雖與課本有偏差，但其實(shí)也是滿足工作頻率在4GHz左右、激勵(lì)

47、不同端口，達(dá)到不同端口隔離及等幅同、反相傳輸信號(hào)的性能指標(biāo)。故可認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有一定的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)五 對(duì)稱振子天線的設(shè)計(jì)與仿真一、設(shè)計(jì)指標(biāo)要求：中心頻率為0.55GHz采用同軸線饋電，并考慮平衡饋電的巴倫結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)一個(gè)近似理想導(dǎo)體平面的UHF 對(duì)稱振子天線，最后得到反射系數(shù)和二維輻射遠(yuǎn)場(chǎng)仿真結(jié)果。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：PC機(jī)、HFSS仿真軟件。三、設(shè)計(jì)原理：本實(shí)驗(yàn)利用HFSS軟件設(shè)計(jì)一個(gè)靠近理想導(dǎo)電平面的UHF對(duì)稱陣子天線，此天線中心頻率為0.55GHz,采用同軸饋電，并考慮了平衡饋電的巴倫結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)首先介紹HFSS中實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)稱振子雙臂和饋電機(jī)構(gòu)的建模，然后介紹端口和邊界的介紹，最后生成了反射系數(shù)和

48、二維輻射遠(yuǎn)場(chǎng)的仿真結(jié)果。四、設(shè)計(jì)仿真步驟：（1）建立新的工程為了方便建立模型，在Tool>Options>HFSS Options中將Duplicate boundaries with geometry 復(fù)選框選中。（2）設(shè)置求解類型Ø 在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Solution Type>Driven Model>OK.（3）設(shè)置模型單位Ø 在菜單欄中點(diǎn)擊Modeler>Units>in.（4）設(shè)置模型的默認(rèn)材料Ø 在工具欄中設(shè)置模型的下拉菜單中點(diǎn)擊Select,在設(shè)置材料窗口中選擇copper,點(diǎn)擊“確定”完成。（5）創(chuàng)

49、建對(duì)稱振子模型Ø 創(chuàng)建ring_11）在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Cylinder.2）在坐標(biāo)輸入欄輸入圓柱的圓心位置、半徑、高，并將其修改命名為ring_inner.3）同理創(chuàng)建圓柱ring_14）在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select> By Name,選中ring_1、ring_inner并做減法處理，設(shè)置如下：Clone tool objects before subtract復(fù)選框不選，點(diǎn)擊OK結(jié)束。Ø 創(chuàng)建ring_21）在3D窗口中選中整個(gè)ring_12）在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Copy、Edit>Paste,即完成ring_1的復(fù)制，

50、然后將其命名為ring_2.3）在歷史操作樹中展開ring_2、ring_inner1,鼠標(biāo)左鍵雙擊Create Cylinder,將半徑修改為實(shí)驗(yàn)所需尺寸，此為快速創(chuàng)建一種模型部件的新方法。Ø 創(chuàng)建Arm_11）在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Box或者在工具欄中點(diǎn)擊按鈕。2）在坐標(biāo)輸入欄輸入長(zhǎng)方體起點(diǎn)及尺寸并命名為Arm_1.Ø 利用Ctrl + A及Unite操作，將已建立的模型組合起來(lái)。Ø 同創(chuàng)建圓柱ring_1操作創(chuàng)建Center pin、Grounging pin并分別命名為center_pin、pin.Ø 同創(chuàng)建Arm_1操作創(chuàng)建Arm_2.

51、Ø 利用Ctrl + A及Unite操作，將已建立的模型組合起來(lái)。（6）創(chuàng)建波端口Ø 創(chuàng)建端口圓面模型1）創(chuàng)建Circle,并命名為p1.Ø 設(shè)置波端口1）在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Excitations>Assign>Wave Port t, 在Wave Port窗口的General標(biāo)簽中，將端口命名p1.2）在Modes標(biāo)簽中設(shè)置積分線，在Intergration Line的設(shè)置項(xiàng)中點(diǎn)擊None,選擇New Line,在坐標(biāo)欄輸入積分線起點(diǎn)和尺寸，點(diǎn)擊Next按鈕直到結(jié)束。（7）創(chuàng)建輻射邊界Ø 設(shè)置默認(rèn)材料vacuum.Ø

52、創(chuàng)建Air1）在菜單欄中點(diǎn)擊Draw>Box或者在工具欄中點(diǎn)擊按鈕。2）在坐標(biāo)輸入欄輸入長(zhǎng)方體起點(diǎn)及尺寸并命名為Air.Ø 設(shè)置輻射邊界1）在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select> By Name>Air.2）在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Boundaries>Assign>Radiation,在彈出的對(duì)話框中將輻射邊界命名為Rad_1,點(diǎn)擊OK結(jié)束。（8）創(chuàng)建底板1）在菜單欄中點(diǎn)擊Edit>Select>Faces>Air并選中其下表面。2）在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Boundaries>Assign>Finite

53、 Conductivity.3）在有限導(dǎo)體邊界窗口中設(shè)置：l 名字修改為：gnd_planel 選中Use Material.l 在材料庫(kù)中選擇copper.l 選中Infinite Ground Plane.（9）輻射場(chǎng)角度設(shè)置1） 在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Radiation>Insert Far Field Setup>Infinite Sphere,在輻射遠(yuǎn)場(chǎng)對(duì)話框中設(shè)置：l 名字修改為：ff_2d.（10）求解設(shè)置為該問(wèn)題設(shè)置求解頻率及掃頻范圍Ø 設(shè)置求解頻率1）在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Analysis Setup>Add Solution Se

54、tup.2）在求解窗口中設(shè)置： 點(diǎn)擊OK結(jié)束。Ø 設(shè)置掃頻1）在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Analysis Setup>Add Setup.2）選擇Setup1,點(diǎn)擊OK結(jié)束。3）在掃頻窗口中設(shè)置： 4）將Save Field復(fù)選框選中點(diǎn)擊OK結(jié)束。（11）保存工程并命名為hfss_dipole,設(shè)計(jì)結(jié)果如下圖：圖一、對(duì)稱振子天線完整模型Ø 點(diǎn)擊菜單欄的圖標(biāo)，檢查設(shè)計(jì)步驟是否出錯(cuò)，其中邊界條件和激勵(lì)源的警告信息可忽略不考慮，如下圖即為仿真設(shè)計(jì)正確。圖二、軟件檢錯(cuò)界面圖Ø 在菜單欄中點(diǎn)擊HFSS>Analyze All,完成仿真設(shè)計(jì)計(jì)算，出現(xiàn)如下圖狀態(tài)

55、：圖三、對(duì)稱振子天線運(yùn)算界面圖（12）后處理操作Ø S參數(shù)1）點(diǎn)擊菜單欄HFSS>Result>Create Modal Solution Data Report>Rectangle Plot. 在Trace窗口中設(shè)置：點(diǎn)擊Y標(biāo)簽，選擇Category: S parameter; Quantity: S(P1 P1); Function: dB,點(diǎn)擊New Report按鈕完成，仿真結(jié)果如下：圖四、對(duì)稱振子的反射系數(shù)曲線分析反射系數(shù)曲線可知，天線工作的中心頻率在550MHz,反射系數(shù)S11約為-16.03dB,也即駐波比約為1.36，滿足一般天線的性能需要。

56、6; 2D輻射遠(yuǎn)場(chǎng)1）點(diǎn)擊菜單欄HFSS>Result>Create Far Fields Report>Radiation Pattern.2）在Context窗口中進(jìn)行如下設(shè)置：在Trace窗口中將Ang列選定為變量Phi,在下拉菜單中選擇Theta.3）設(shè)定：Category: Gain; Quantity : Gain Total;Function:dB,點(diǎn)擊New Report按鈕完成，仿真結(jié)果如下： 圖五、對(duì)稱振子的遠(yuǎn)場(chǎng)增益方向圖分析增益方向圖可知，由于理想導(dǎo)電平面的存在，在水平角=0°、90°時(shí)，天線二維輻射圖都被抬高了。最大輻射方向出現(xiàn)在俯

57、仰角=0°處（即正Z方向），其增益約為8.1462dB.這也是符合對(duì)稱振子天線性能的正確實(shí)驗(yàn)結(jié)果。五、實(shí)驗(yàn)心得：本實(shí)驗(yàn)是HFSS設(shè)計(jì)仿真的第五個(gè)實(shí)驗(yàn)，也是關(guān)于微波天線仿真設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)。在前四個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)技巧基礎(chǔ)上新介紹了快捷創(chuàng)建模型部件的方法：Copy和Paste操作，然后在屬性中修改設(shè)計(jì)所需的參數(shù)值，以此節(jié)省仿真工作量且減小出錯(cuò)率。我在實(shí)驗(yàn)中遇上的問(wèn)題是：開始時(shí)候設(shè)置模型單位出錯(cuò)，設(shè)置為mm（毫米），故一直無(wú)法得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，反復(fù)檢查后才糾正為in（英尺）。這也說(shuō)明HFSS設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)需要很細(xì)心的一步步操作。通過(guò)觀察S參數(shù)曲線可得到天線工作中心頻率及駐波比指標(biāo)，結(jié)果是合理的；通過(guò)

58、觀察天線遠(yuǎn)場(chǎng)增益方向圖可知在正Z方向輻射增益最大，這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果與微波理論課程知識(shí)也是一致的，故可認(rèn)為仿真設(shè)計(jì)的對(duì)稱振子天線是正確的。通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程及分析思考實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我加深了對(duì)于對(duì)稱振子天線性能特點(diǎn)的理解，回顧了微波課程中的對(duì)稱振子相關(guān)知識(shí)，也為后續(xù)的雙模圓錐喇叭設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)打好基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)六 雙模圓錐喇叭天線的設(shè)計(jì)與仿真一、設(shè)計(jì)指標(biāo)要求：中心頻率為：5GHz采用圓波導(dǎo)喇叭饋電結(jié)構(gòu)，并使用兩個(gè)初始誤差為90°的激勵(lì)模式構(gòu)成圓極化。最后得到駐波比、二維輻射遠(yuǎn)場(chǎng)和圓極化軸比的仿真結(jié)果。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：PC機(jī)、HFSS仿真軟件。三、設(shè)計(jì)原理：主模喇叭E面和H面方向圖之所以不對(duì)稱，是由于口徑電場(chǎng)在

59、H面內(nèi)變化大（理想導(dǎo)電壁上電場(chǎng)切向分量必須等于零），在E面內(nèi)變化?。▓A錐喇叭）或幾乎不變（矩形喇叭）。引入適當(dāng)?shù)母叽文?，使口徑?chǎng)在兩個(gè)面內(nèi)的分布規(guī)律近似相等，從而使兩個(gè)主平面方向圖近似相等。一般僅需要一個(gè)附加模，稱為雙模喇叭。在雙模圓錐喇叭中，附加的高次模是。波導(dǎo)半徑必須使模傳播，截止，即。截面跳邊激勵(lì)。和模在口徑中心處電場(chǎng)強(qiáng)度紙幣稱為模比。隨著的增加，模比增加，半徑應(yīng)選得使模傳播，截止，即。等直徑段用于保證對(duì)于設(shè)計(jì)頻率，雙模在口徑中心同相，其長(zhǎng)度取決于喇叭張角，階梯到口徑的距離，以及模相對(duì)于模的起始相位。在口徑中心兩模電場(chǎng)相加，靠近口徑邊緣兩模電場(chǎng)對(duì)消。模的遠(yuǎn)場(chǎng)有分量和分量，模的遠(yuǎn)場(chǎng)僅有分量，若口徑尺寸適當(dāng)，反射系數(shù)近似等于零，遠(yuǎn)場(chǎng)分量為：式中，和分別為模和模的波長(zhǎng)，為模比。由于兩個(gè)模的色散特性不同，相位條件僅在單頻滿足，因此階梯雙模圓錐喇叭是窄帶的。對(duì)于不太長(zhǎng)的喇叭，若采用介質(zhì)加載其電性能可得到某些改善。四、設(shè)計(jì)仿真步驟：（1）建立新的工程（2）設(shè)置求解類型Ø 一般默認(rèn)的求解類型就可以，即同前五個(gè)實(shí)驗(yàn)一致。（3）設(shè)置模型單位Ø 在設(shè)置單位窗口選擇：in（inch）。（4）設(shè)置模型的默