電磁場與電磁波實(shí)驗(yàn)報(bào)告

遼寧工程技術(shù)大學(xué)試驗(yàn)報(bào)告成績成績試驗(yàn)名稱 平板電容器電容計(jì)算仿真院系 電子與信息 工程學(xué)院姓名 楊亞芳 一、試驗(yàn)?zāi)康模?/p>

電子科學(xué)與技術(shù) 班級1506040226 日期

班1、學(xué)習(xí)軟件Ansoftmaxwell軟件的使用方法；試驗(yàn) 2、復(fù)習(xí)電磁學(xué)相關(guān)的根本理論；目的 3、通過軟件的學(xué)習(xí)把握運(yùn)用AnsoftMaxwell進(jìn)展電磁場仿真的流程；4Ansoftmaxwell軟件的應(yīng)用。二、試驗(yàn)內(nèi)容：試驗(yàn) 1、學(xué)習(xí)AnsoftMaxwell有限元分析步驟；內(nèi)容 2、會用AnsoftMaxwell后處理器和計(jì)算器對仿真結(jié)果分析；3、對平板電容器電容仿真計(jì)算結(jié)果與理論計(jì)算值進(jìn)展比較。三、試驗(yàn)步驟及試驗(yàn)現(xiàn)象：平板電容器模型描述：上下兩極板尺寸：25mm×25mm×2mm，材料：pec〔抱負(fù)導(dǎo)體〕介質(zhì)尺寸：25mm×25mm×1mm，材料：mica〔云母介質(zhì)〕鼓勵(lì)：電壓源，上極板電壓：5V，下極板電壓：0V。要求計(jì)算該電容器的電容值建模〔Model〕實(shí) Project>InsertMaxwell3DDesign驗(yàn)總 File>Saveas>PlanarCap〔工程命名為“PlanarCap”〕結(jié) (1)選擇求解器類型：Maxwell>SolutionType>Electric>Electrostatic〔靜電的〕(2)創(chuàng)立下極板六面體Draw>Box〔創(chuàng)立下極板六面體〕下極板起點(diǎn)：〔X,Y,Z〕>〔0,0,0〕坐標(biāo)偏置：〔dX,dY,dZ〕>〔25,25,0〕坐標(biāo)偏置：〔dX,dY,dZ〕>〔0,0,2〕將六面體重命名為DownPlateAssignMaterial>pec〔設(shè)置材料為抱負(fù)導(dǎo)體perfectconductor〕(3)創(chuàng)立上極板六面體Draw>Box〔創(chuàng)立下極板六面體〕上極板起點(diǎn)：〔X,Y,Z〕>〔0,0,3〕坐標(biāo)偏置：〔dX,dY,dZ〕>〔25,25,0〕坐標(biāo)偏置：〔dX,dY,dZ〕>〔0,0,2〕將六面體重命名為UpPlateAssignMaterial>pec〔設(shè)置材料為抱負(fù)導(dǎo)體perfectconductor〕(4)創(chuàng)立中間的介質(zhì)六面體Draw>Box〔創(chuàng)立下極板六面體〕介質(zhì)板起點(diǎn)：〔X,Y,Z〕>〔0,0,2〕坐標(biāo)偏置：〔dX,dY,dZ〕>〔25,25,0〕坐標(biāo)偏置：〔dX,dY,dZ〕>〔0,0,1〕將六面體重命名為mediumAssignMaterial>mica〔設(shè)置材料為云母mica，也可以依據(jù)實(shí)際狀況設(shè)置材料〕(5)創(chuàng)立計(jì)算區(qū)域〔Region〕PaddingPercentage：0%無視電場的邊緣效應(yīng)〔fringingeffect〕設(shè)置鼓勵(lì)〔AssignExcitation〕(1)選中上極板UpPlate,Maxwell3D>Excitations>Assign〔打算，安排〕>Voltage>5V(2)選中下極板DownPlate,Maxwell3D>Excitations>Assign>Voltage>0V設(shè)置計(jì)算參數(shù)〔AssignExecutiveParameter〕Maxwell3D>Parameters>Assign>Matrix〔矩陣〕>Voltage1,Voltage2設(shè)置自適應(yīng)計(jì)算參數(shù)〔CreateAnalysisSetup〕Maxwell3D>AnalysisSetup>AddSolutionSetup最大迭代次數(shù)：誤差要求：

Maximumnumberofpasses>10PercentError>1%每次迭代加密剖分單元比例：RefinementperPass>50%Check&Run查看結(jié)果Maxwell3D>Reselts>Solutiondata>Matrix電容值：31.543pF四、試驗(yàn)體會通過這次試驗(yàn)，初步學(xué)會了Maxwell這一軟件的運(yùn)用，所得仿真值與理論值慮多種因素對最終結(jié)果的影響，無法到達(dá)抱負(fù)的結(jié)果。遼寧工程技術(shù)大學(xué)試驗(yàn)報(bào)告成績成績院系姓名

導(dǎo)體中的電流仿真電子與信息 專業(yè)工程學(xué)院楊亞芳 學(xué)號

電子科學(xué)與技術(shù)1506040226

班級 電子15-2班日期一、試驗(yàn)?zāi)康模?、學(xué)習(xí)軟件Ansoftmaxwell軟件的使用方法；試驗(yàn) 2、穩(wěn)固恒定電場的根本理論；目的 3、通過軟件的學(xué)習(xí)把握運(yùn)用AnsoftMaxwell進(jìn)展恒定電場仿真的流程；4、通過對導(dǎo)體中的電流仿真試驗(yàn)進(jìn)一步生疏Ansoftmaxwell軟件的應(yīng)用。二、試驗(yàn)內(nèi)容：試驗(yàn) 1、穩(wěn)固AnsoftMaxwell有限元分析步驟；內(nèi)容 2、會用AnsoftMaxwell設(shè)置恒定電場的源和DCconduction求解器；3、對導(dǎo)體中的電流仿真結(jié)果進(jìn)展分析。三、試驗(yàn)步驟及試驗(yàn)現(xiàn)象：恒定電場：導(dǎo)體中，以恒定速度運(yùn)動的電荷產(chǎn)生的電場稱為恒定電場，或恒定電流場〔DCconduction〔傳導(dǎo)〕〕恒定電場的源：VoltageExcitation，導(dǎo)體不同面上的電壓CurrentExcitations，施加在導(dǎo)體外表的電流Sink〔匯〕，一種吸取電流的設(shè)置，確保每個(gè)導(dǎo)體流入的電流等于流出的實(shí) 電流。只有在不使用VoltageExcitation時(shí)，才用Sink。保證J0驗(yàn)總 DCconduction求解器：不計(jì)算導(dǎo)體外的電場，計(jì)算時(shí)，不考慮材料的介電常數(shù)結(jié) 參數(shù)。1.建?！睲odel〕Project>InsertMaxwell3DDesignFile>Saveas>PlanarCap〔工程命名為“DCConduction”〕選擇求解器類型：Maxwell>SolutionType>Electric>DCConduction創(chuàng)立導(dǎo)體ConductorDraw>Box起點(diǎn)：〔X,Y,Z〕>〔1,-0.6,0〕坐標(biāo)偏置：〔dX,dY,dZ〕>〔1,0.2,0.2〕將六面體重命名為ConductorAssignMaterial>Copper〔設(shè)置材料為銅〕創(chuàng)立另3個(gè)并列的導(dǎo)體SelectConductorEdit>Duplicate〔重復(fù)〕>AlongLine〔沿線復(fù)制〕輸入line矢量的第1個(gè)點(diǎn)：〔0，0，0〕輸入line矢量的第2個(gè)點(diǎn)：〔0，0.4，0〕輸入復(fù)制總數(shù)：4〔包括原導(dǎo)體〕創(chuàng)立導(dǎo)體Conductor_4Draw>Box起點(diǎn)：〔X,Y,Z〕>〔0.8,-1,0〕坐標(biāo)偏置：〔dX,dY,dZ〕>〔0.2,2.2,0.2〕將六面體重命名為Conductor_4AssignMaterial>Copper〔設(shè)置材料為銅〕創(chuàng)立導(dǎo)體Conductor_5Draw>Box起點(diǎn)：〔X,Y,Z〕>〔0.8,-0.4,0〕坐標(biāo)偏置：〔dX,dY,dZ〕>〔-1.2,0.2,0.2〕將六面體重命名為Conductor_5AssignMaterial>Copper〔設(shè)置材料為銅〕創(chuàng)立導(dǎo)體Conductor_6SelectConductor_5Edit>Duplicate>Mirror〔鏡像復(fù)制〕輸入對稱鏡像平面法向量在平面中的第1點(diǎn)坐標(biāo)：〔0，0，0〕輸入對稱鏡像平面法向量在平面外的第2點(diǎn)坐標(biāo)：〔0，1，0〕上述設(shè)置表示鏡像平面為XOZ平面將六面體重命名為Conductor_6將六面體重命名為Conductor_6創(chuàng)立導(dǎo)體Conductor_7Draw>Box起點(diǎn)：〔X,Y,Z〕>〔-0.4，0.6，0〕坐標(biāo)偏置：〔dX,dY,dZ〕>〔-0.4,-1.2,0.2〕將六面體重命名為Conductor_sinkAssignMaterial>Copper〔設(shè)置材料為銅〕創(chuàng)立計(jì)算區(qū)域〔Region〕PaddingPercentage：10%設(shè)置鼓勵(lì)〔AssignExcitation〕按f，將體選擇改為面選擇設(shè)置電流注入源Maxwell3D>Excitations>Assign>Current>1AMaxwell在上述6個(gè)面上產(chǎn)生6個(gè)輸入電流鼓勵(lì)源設(shè)置電流匯〔CurrentSink〕選中Current_sink導(dǎo)體的以下2側(cè)面Maxwell3D>Excitations>Assign>Sink3.設(shè)置剖分操作〔AssignMeshOperations〕選中全部物體，Ctrl+AMaxwell3D>Meshoperations>Assign>InsideSelection>LengthBased不選Restrictlengthofelements選中Restrictthenumberofelements輸入maximumnumberofelements：10000〔設(shè)置剖分單元的最大數(shù)量〕設(shè)置自適應(yīng)計(jì)算參數(shù)〔CreateAnalysisSetup〕Maxwell3D>AnalysisSetup>AddSolutionSetupDefaultCheck&Run后處理繪出導(dǎo)體中的電流流向圖選中全部導(dǎo)體Maxwell3D>Fields>Fields>J>J_Vector調(diào)整矢量箭頭尺寸四、試驗(yàn)體會通過這次試驗(yàn)，我對Maxwell的運(yùn)用更加的嫻熟了。但是仿真得出的結(jié)果與最終結(jié)果造成影響，使得最終仿真的結(jié)果與理論結(jié)果有肯定的差異。遼寧工程技術(shù)大學(xué)試驗(yàn)報(bào)告成績成績試驗(yàn)名稱 磁偶極子天線的近區(qū)場計(jì)算院系 電子與信息工程學(xué)院姓名 楊亞芳

專業(yè) 電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)號 1506040226

班級 電子15-2班日期一、試驗(yàn)?zāi)康暮腿蝿?wù)：1、學(xué)習(xí)軟件Ansoftmaxwell軟件的使用方法；試驗(yàn) 2通過軟件的學(xué)習(xí)把握運(yùn)用AnsoftMaxwell進(jìn)展邊界上的坡印廷矢量及其目的 輻射電阻計(jì)算的流程；3、理解并把握輻射邊界的使用。二、試驗(yàn)內(nèi)容：試驗(yàn) 1、磁偶極子線圈的近區(qū)場在邊界上的坡印廷矢量及其輻射電阻；內(nèi)容 2、會用AnsoftMaxwell后處理器和計(jì)算器對仿真結(jié)果分析；3、恒定磁場力矩計(jì)算。三、試驗(yàn)步驟及試驗(yàn)現(xiàn)象：建?！睲odel〕Project>InsertMaxwell3DDesignFile>Saveas>Dipoleantenna〔工程命名為“Dipoleantenna”〕選擇求解器類型：Maxwell>SolutionType>Eddycurrent設(shè)置幾何尺寸單位：Modeler>Units>SelectUnits:m(meters)創(chuàng)立線圈：Draw>Torus實(shí) 中心點(diǎn)：〔0,0,0〕驗(yàn)總 輸入線圈的內(nèi)徑：〔0.0095,0,0〕結(jié) 輸入線圈的外徑：〔0.001,0,0〕將材料設(shè)置為Copper重命名為：coil創(chuàng)立計(jì)算區(qū)域Region：Draw>Sphere中心點(diǎn)：〔0,0,0〕輸入球形計(jì)算區(qū)域的半徑：〔0.06,0,0〕材料設(shè)為vacuum創(chuàng)立鼓勵(lì)電流加載面〔CreateSection〕SelectcoilModeler>Surface>SectionSectionPlane:YZ平面Modeler>Boolean>SeparateBodies〔分別兩Section面〕Del刪除1個(gè)截面將剩下的1個(gè)截面重命名為“current”設(shè)置鼓勵(lì)〔AssignExcitation〕選中線圈截面：currentMaxwell3D>Excitations>Assign>CurrentValue:1.414Type:soild設(shè)置渦流效應(yīng)和位移電流存在區(qū)域Maxwell>Excitations>SetEddyEffects設(shè)置如以下圖：設(shè)置輻射邊界RadiationBoundary關(guān)于輻射邊界的一些根本學(xué)問：1．輻射邊界在仿真電磁場開域問題時(shí)使用，輻射邊界可完全吸取該邊界所包圍區(qū)域內(nèi)向外輻射的電磁波，不會造成電磁波的反射。2．輻射邊界只在渦流求解器中使用。3．輻射邊界必需與位移電流〔Displacementcurrent〕設(shè)置同時(shí)使用。4．輻射邊界一般都設(shè)為球形〔也可以是其他外形〕，輻射邊界到輻射源的距離一般大于電磁波波長的1/4?！?，lambda〕的函數(shù)。將region的半徑表示為的函數(shù)選中Region下的Createsphere將半徑radius改為：lambda/4+0.01(m)添加變量lambda的定義為：c0/frequ這里c0表示真空中的光速添加變量frequ的定義為：1.5GHz按f鍵，改為面選擇選中Region的外外表Maxwell>Boundaries>Assign>Radiation?設(shè)置外表剖分的近似原則選中外外表Maxwell>MeshOperations>Assign>SurfaceApproximation?Maximumsurfacedeviation：ignoreSetmaximumnormaldeviation(angle)：15degSetaspectratio：10Maximumsurfacedeviation外表偏差距離：模型的剖分三角平面與真實(shí)外表之間的距離假設(shè)模型真實(shí)外表是平面，則外表偏差距離為0。Maximumnormaldeviation模型的剖分三角平面與真實(shí)外表的法向重量之間的夾角。Aspectratio剖分三角單元的Aspectratio是指三角單元的外接圓半徑與三角形內(nèi)徑的比值。假設(shè)該參數(shù)為1，表示三角單元為等邊三角形。對于平面剖分，Aspectratio的設(shè)置下限為4，對于曲面剖分，Aspectratio的設(shè)置下限為1.2。創(chuàng)立計(jì)算區(qū)域的外外表選中Region區(qū)域的外外表Modeler>Surface>CreateObjectFromFace將該面重命名為Outside設(shè)置計(jì)算參數(shù)〔AssignExecutiveParameter〕Maxwell3D>Parameters>Assign>Matrix設(shè)置自適應(yīng)計(jì)算參數(shù)〔CreateAnalysisSetup〕Maxwell3D>AnalysisSetup>AddSolutionSetup最大迭代次數(shù)：誤差要求：

Maximumnumberofpasses：5PercentError:10%頻率設(shè)置：Solver>AdaptiveFrequency:1.5GHzCheck&Run6.計(jì)算結(jié)果計(jì)算輻射電阻創(chuàng)立平均Poynting矢量的計(jì)算表達(dá)式

1Re*2Maxwell3D>Fields>Calculator?Quantity>EQuantity>HComplex>Conj〔取H矢量的共軛〕Cross〔叉乘操作〕Complex>Real〔取實(shí)部〕Number>0.5*點(diǎn)擊Add?Namedexpressions>PoyntingDoneR輻射電阻的計(jì)算公式：r

P avI2rms其中P 是邊界上的輻射功率，其表達(dá)式為：avPav

1Re*d2S SMaxwell>Fields>Calculator在NamedExpressions欄中選中PoyntingCopytostack〔將Poynting的計(jì)算設(shè)置copy到Calculator堆棧中〕Geometry>Surface>OutsideNormal〔保存Poynting的法向重量〕積分Eval〔查看結(jié)果〕查看阻抗矩陣Maxwell>Results>SolutionData查看輻射邊界上的Poynting矢量圖選中Region的外外表MaxwellFieldsFieldsNamedExpression?選中Po