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《微波技术与天线实验报告-利用hfss仿真分析波导膜片2》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、HFSS仿真分析波导膜片1.实验原理矩形波导的结构（如图1），尺寸a×b,a>b，在矩形波导内传播的电磁波可分为TE模和TM模。图1矩形波导1）TE模，。其中，=而是与激励源有关的待定常数。2）TM模=0，由的边界条件同样可得无穷多个TM模。注意：对于和模，m,n不能同时为零，否则全部的场分量为零。和模具有相同的截止波数计算公式，即（）=（）=所以，它们的截止波长和截止频率的计算公式也是一样的，即（）=（）=（）=（）=对于给定的工作频率或波长，只有满足传播条件（>或<）的模式才能在波导中传播。由公式可以看出矩形波导的，不仅与波导的尺寸a,b有关，还和模指数m,n
2、有关。当a,b一定时，随着的改变，矩形波导可以多模传播，也可以单模传播，甚至也可以处于截止状态。以a=23mm，b=10mm的空心矩形波导为例，由截止频率的计算公式，可以计算，，，所以波导单模工作的频率范围为6.562-13.123GHz。波导容性膜片的仿真分析矩形波导中的金属膜片分为两类，一类为容性膜片（如图9（a）），这种结构的膜片能储存净电磁能，具有电容的性质,其等效电路（如图9（b））。一类为感性膜片（如图10（a）），其等效电路（10（b））。容性膜片是设置在矩形波导宽壁上的金属薄片；感性膜片是设置在矩形波导窄壁上的金属薄片。b图9（a）容性膜片图9（b
3、）等效电路b图10（a）感性膜片图10（b）等效电路对称结构的容性膜片的归一化电纳近似计算公式为式中，为矩形波导的导纳；a、b为矩形波导横截面尺寸；a'、b'为膜片间距。对称结构的感性膜片的归一化电纳近似计算公式为S参数为其中是膜片的归一化导纳。2．实验步骤HFSS仿真分析矩形波导HFSS软件分析单模传播模式的具体步骤如下：建立新的工程1）设置求解类型在菜单中点击HFSS>SolutionType，在弹出的SolutionType窗口中选择DrivenModal,点击OK1）设置模型单位在菜单栏中点击Modeler>Units,设置模型单位，选择mm3）画波导（1
4、）在菜单栏中点击Draw>box（2）在右下角的坐标栏中输入长方体的起始点位置坐标X=0，Y=0,Z=0（3）输入长方体X,Y,Z三个方向尺寸，dX:23，dY:10，dZ:50（4）在属性窗口中选择Attribute标签，该长方体的名字修改为waveguide4）设置边界条件（1）选择波导的四个纵向面。通过Edit>select>faces,将鼠标设置为选择面的状态（如图2）；通过按钮（旋转功能）以及ctrl键实现选择多个面，或者通过edit>select>byname（如图3），结合ctrl键选中face10、11、12、9（如图4）。（2）将这四个面设置为理
5、想导体边界。可以通过点击HFSS>Boundaries>Assign>PerfectE实现，或者点击鼠标右键>AssignBoundary>PerfectE（如图5）。图2selectfaces界面图3selectbyname界面图4selectface界面图5设置PerfectE边界条件5）设置激励源waveport（1）选中波导的一个端口面（垂直于z轴的平面）；（2）点击HFSS>Excitations>Assign>Waveport，或者点击鼠标右键>assignexcitation>waveport（如图6）。（3）另外一个端口面执行同样的操作。图6设置w
6、aveport界面6）设置求解频率（1）在菜单栏中点击HFSS>AnalysisSetup>AddSolutionSetup（2）在求解设置窗口中，设置SolutionFrequency：13Ghz。7）保存工程在菜单栏中点击File>Saveas8）求解该工程在菜单栏中点击HFSS>Analyzeall9）画场分布图在菜单栏中点击HFSS>Fields>PlotFields>E，电场幅度分布（如图7）。图7波导中电场强度幅度分布10）观察数据结果点击HFSS>Results>SolutionData（如图8），在MatrixData项中可以查看S参数以及Gamm
7、a等参数。图8查看solutiondata界面HFSS仿真波导容性膜片画波导：box类型，定点坐标（0,0,0），尺寸（23mm,10mm,50mm）画膜片1（b’=0.5b）（1）在菜单栏中点击Draw>Rectangle（2）在右下角的坐标栏中输入长方体的起始点位置坐标X=23，Y=0，Z=10。（3）输入长方体X,Y,Z三个方向尺寸，dX:-23，dY:2.5。（4）名字改为iris1。画膜片2（1）在菜单栏中点击Draw>Rectangle（2）在右下角的坐标栏中输入长方体的起始点位置坐标X=23，Y=10,Z=10（3）输入长方体X,Y,Z三个方向尺寸，
8、dX:-2
