微波魔T的課程設計報告

1、-. z.魔T的設計一、設計目的由于關于微波的一些理論、概念都比擬抽象，理解不深刻。為了把一些理論用形象的方法表現(xiàn)出來，出現(xiàn)了許多關于微波的仿真軟件。本次設計就是在這些軟件的根底上進展的。其目的就是通過學習基于有限元的微波EDA仿真軟件HFSS軟件，加強對相關知識的理解和掌握，提高在射頻領域的應用能力。本設計基于微波元器件的理論級熟練掌握HFSS仿真軟件根底上，設計一個魔T，查看魔T的S參數(shù)并分析場分布圖。二、設計方案從設計目的出發(fā)，本文主要是研究魔T的S參數(shù)并分析場分布圖。因此對于這個課設，可以在一個魔T設定多個端口，以確定魔T的內(nèi)部的分布特性。三、設計原理魔T是波導分支器的一種，是一種功率

2、分配器元件。E面T分支、H-T分支也是波導分支器。E面T分支是在主波導寬面上的分支，其軸線平行于主波導的TE10模的電場方向。H-T分支是在主波導窄邊面上的分支，其軸線平行于主波導的TE10模的磁場方向。將E-T分支和H-T分支合并,并在接頭內(nèi)加匹配以消除各路的反射,則構(gòu)成匹配雙T,如右圖所示,它有以下特征:1.四個端口完全匹配.2.端口、對稱，即有3.當端口輸入，端口、有等輻同相波輸出，端口隔離。4.當端口輸入，端口、有等輻反相波輸出。端口隔離。5.當端口或輸入時，端口、等分輸出而對應端口或隔離。6.當端口、同時參加信號時，端口輸出兩信號相量和的1/倍，端口輸出兩信號差的1/倍。端口稱為魔T

3、的H臂或和臂，端口稱為魔T的E臂或差臂。由個散射參數(shù)可得魔T的S矩陣為總之：魔T具有對口隔離，鄰口3DB摔減及完全匹配的關系。四、設計步驟及內(nèi)容1、翻開HFSS軟件，建立新的工程。并設置模型單位為mm和模型的默認材料為真空。2、創(chuàng)立魔T：畫出長方體，是其長邊沿Z軸，并設其上外表為P1，在此面上設鼓勵。根據(jù)畫出的長方體分別旋轉(zhuǎn)到三個90度、180度、270度處。依次為p2、p3、p4口。然后進展組合，形成魔T。如圖：3、為該問題設置求解頻率計掃描*圍，設置完成后，保存工程。4、求解該工程，然后進展操作處理，仿真后查看魔T的S參數(shù)和場分布動態(tài)圖。5、分別以其他三個端口為鼓勵設鼓勵的端口命名為p1,

4、隨后畫出的端口依次為P2、P3、P4口，仿真，查看S參數(shù)和場分布動態(tài)圖。五、設計仿真結(jié)果及分析以端口4沿Z軸正方向的端口為P1口設鼓勵其S參數(shù)顯示如圖：分析：s(p1,p1)在10DB以下，因為這是端口P1的自反射，因為端口匹配，所以自反射系數(shù)應該很小，但并不是完全沒有反射。s(p1,p2)，s(p1,p4)兩線重合，這是因為在差支路進入時，p2、p4口輸出等幅反向波，又因為存在3DB衰減，所以會出現(xiàn)在如圖中的位置。s(p1,p3)口，魔T存在對口隔離的特性，但是和差兩路的信號很難消到零，只能在-45到-60之間。其隔離度還隨著頻率的變化出現(xiàn)相應的變化。其場分布圖分析：這個圖比擬理想，在p3口

5、處已經(jīng)看不到有波輸出，實現(xiàn)了對口隔離，而在P2、P4口有同樣的輸出，與理論一致。以端口1沿Y軸負方向的端口為P1口設鼓勵其S參數(shù)顯示如圖：分析：藍色的線表示s(p1,p1)自反射，隨著頻率的增大衰減幾乎成為等斜率的直線，說明此端口匹配在這一頻段隨頻率的增大而越來越好。s(p1,p2)、s(p1,p4)分別表示在和支路和差支路的輸出情況，隨頻率的增高兩者互相靠近但都有3-5DB的衰減。接近理論所述:等幅輸出。s(p1,p3)作為對口本來是隔離，但是隔離度并沒有則大，在這一頻段內(nèi)最多-10DB，其隔離情況遠差于和差兩端口的隔離。其場分布圖動態(tài)場分布圖：分析：從圖中可以清楚的看出，盡管對口存在隔離，

6、但并不是完全隔離，并不是理想的零輸出。隔離程度不是很大，不如和差器的對口隔離好。以端口2沿*軸正方向的端口為P1口設鼓勵其S參數(shù)顯示如圖：分析：比擬此圖與第一次的鼓勵所處的圖，可以發(fā)現(xiàn)自發(fā)射系數(shù)的衰減減小，對口隔離的一端衰減一直在-55到-60DB，幾乎沒有波在隔離端口輸出。而在其他兩端仍然是等幅度輸出，并有一定的衰減。其場分布圖動態(tài)場分布圖：分析：可以看出在沿z軸的端口即對口處幾乎無波輸出，也就實現(xiàn)了對口隔離。4以端口3沿*軸正方向的端口為P1口設鼓勵其S參數(shù)顯示如圖：分析：比擬上圖與端口一為鼓勵時的圖，發(fā)現(xiàn)兩圖幾乎一樣，說明端口1,3有一樣的特性。在此不再重述。其場分布圖動態(tài)場分布圖：分析

7、：場分布與端口1一樣。觀察四個端口的鼓勵，經(jīng)過比照，總結(jié)如下：1、魔T實現(xiàn)對口隔離，但是和差支路的隔離明顯比另外兩個對口的隔離要好。前者在設定頻段為-50到-60DB，而后者只在10db左右。2、魔T的端口1、3特性非常相似，S參數(shù)圖和場分布圖很接近。3、差支路的匹配比和支路好，前者自反射系數(shù)在-10DB，而后者在5DB左右。4、幾個端口都能實現(xiàn)鄰口3DB的耦合。只是由于其他原因衰減會大于3db。六、實驗感想通過這次實驗，學會了使用HFSS設計魔T。設計過程中，出現(xiàn)了很多問題比方說魔T的組合，由于有些塊未被選中，結(jié)果不能顯示相互之間的反射系數(shù)；對于換端口設鼓勵時，要先畫出鼓勵端口，也是嘗試很屢次才知道的。對于這樣一個簡單的設計，卻花費了我兩天的時間，分析探索真的很不容易。不過很欣慰的是，我從自己的設計中的得出我以前不知道的結(jié)論，還有也自己驗證了以前學過