t型波分析剖析

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1、华北水利水电大学电磁场与传输理论 学院：信息工程 专业：通信工程 姓名：李晓雪 学号：201416418实验一：T型波导分支内部场分析实验目的: 理解和分析T型波导分支内部电磁场分布实验内容：建立一个T型波导模型，利用HSFF软件求解，分析，观察T型导波的场分布情况。实验原理：T型波导功分器又叫T型波导分支器，它能将波导能量从主波导中分路接出，它是微波功率分配器件的一种。此次设计H面T型分支，使得从一端口输入的功率可以平均的分配给端口2、3，使得2、3端口的TE10波为等幅同向。同时，通过设置隔片改变各端口的功率分配。进行扫频设置，观察S参数曲线和电场分布。实验步骤及结果：一、新建工程设置1运

2、行HFSS并新建工程双击桌面上的HFSS快捷方式，启动HFSS软件。HFSS启动后，会自动创建一个默认名称为Project1的新工程和名称为HFSSDesign1的新设计。从主菜单栏选择命令【File】【SaveAs】，把工程文件另存为Tee.hfss。然后右键单击HFSSDesign1，从弹出菜单中选择【Rename】命令项，把设计文件HFSSDesign1重新命名为TeeModal。2选择求解类型从主菜单栏选择【HFSS】【SolutionType】，打开SolutionType对话框，选中DrivenModal单选按钮，单击OK按钮。3设置长度单位从主菜单栏选择【Modeler】【Uni

3、ts】，打开SetModelUnits对话框，选择英寸（in）单位，单击OK按钮。此时，设置了建模时的默认长度单位，即英寸。二：创建T形波导模型1创建长方体（1）从主菜单栏选择【Tools】【Options】【ModelerOptions】，打开3DModelerOptions对话框，选择Drawing选项卡，确认选中EditPropertiesofnewprimitives复选框，然后单击确定按钮。（2）从主菜单栏选择【Draw】【Box】，或者单击工具栏的快捷按钮，进入创建长方体模型的工作状态，移动鼠标光标到HFSS工作界面的右下角状态栏，在状态栏输入长方体的起始点坐标为（0，0.45，0

4、）。按下回车键确认后，在状态栏输入长方体的长（dx）、宽（dy）、高（dz）分别为2、0.9、0.4。再次按下回车键确认后，会弹出新建长方体的“属性”对话框；通过属性对话框可以设置和修改物体的位置、尺寸、名称、材料和透明度等属性。这里选择Attribute选项卡，将长方体名称项（Name）改为Tee，长方体材料属性（Material）保持为真空（vacuum）属性不变；单击Transparent项的数值条，在弹出窗口中移动滑动条设置其值为0.4，以提高长方体的透明度。设置完成后，单击对话框下方的按钮，退出属性对话框。此时，即创建好了一个顶点位于（0，0.45，0），长、宽、高为2、0.9、0.

5、4的长方体模型。按下快捷键Ctrl+D，软件会适合窗口大小全屏显示物体模型。2设置波端口激励（1）按F键切换到面选择状态，单击选中长方体上位于x=2处平行于yz面的平面，选中的平面会高亮显示。（2）在三维模型窗口内单击右键，从弹出的快捷菜单中选择【AssignExcitation】【WavePort】，打开波端口设置对话框，在Name项输入端口名称Port1，单击按钮；在新窗口中单击打开IntegrationLine下方的下拉列表框，选择NewLine选项，设置端口的积分校准线。（3）选中并单击NewLine后，进入端口积分线绘制状态。此时移动鼠标光标到前面所选中并高亮显示的平面下边缘的中间位

6、置，即坐标（2，0，0）处，单击鼠标左键，确定积分线的起始点；然后再移动鼠标光标到该平面上边缘的中间位置，即坐标（2，0，0.4）处，再次单击鼠标，确定积分线的终止点，完成积分线设置。积分线设置完成后，会自动回到前面打开的波端口设置对话框，对话框余下各项都保持默认设置不变，一直单击下一步按钮，直至完成。设置好的波端口。3复制长方体（1）从主菜单栏选择【Tools】【Options】【HFSSOptions】，打开HFSSOptions对话框，选择General选项卡，选中Duplicateboundarieswithgeometry复选框，然后单击确定按钮。（2）复制长方体创建T形波导的第二个

7、臂。展开操作历史树，单击选择Tee节点，即可选中刚刚新建的名称为Tee的长方体。从主菜单栏选择【Edit】【Duplicate】【AroundAxis】，打开DuplicateAroundAxis对话框，进行复制物体的操作。对话框中的Axis项选择Z，Angle项输入90deg，Totalnumber项输入2，单击对话框下方的按钮，即可复制生成一个与z轴成90夹角、名称为Tee_1的长方体。该长方体继承了长方体Tee的所有属性，包括尺寸、材料属性、激励端口设置等。（3）复制长方体创建T形波导的第三个臂。重复上面的复制操作，在Angle项输入90deg，即可复制生成第三个长方体，复制生成的第三个

8、长方体的默认名称为Tee_2，Tee_2是由Tee沿z轴顺时针旋转90复制而成的。按快捷键Ctrl+D，让物体适中显示。4合并长方体（1）从主菜单栏选择【Tools】【Options】【ModelerOptions】，打开3DModelerOptions对话框，选择Operation选项卡，确认Clonetoolobjectsbeforeunite复选框未被选中。（2）单击键盘上的O键，切换到物体选择状态，单击物体选中第一个长方体Tee，接着按下Ctrl键同时选中第二个长方体Tee_1和第三个长方体Tee_2，确保3个长方体都被选中之后，从主菜单栏选择【3DModeler】【Boolean】【

9、Unite】命令或者单击工具栏的快捷按钮，执行合并操作，将3个长方体合并生成一个T形物体模型，合并后的物体名称和属性与第一个被选中的物体相同。5创建隔片（1）创建一个长方体。从主菜单栏选择【Draw】【Box】，进入新建长方体工作状态。移动鼠标光标在三维模型窗口任选一个基准点，在xy面展开成长方形，单击确定；再沿着z轴移动鼠标光标展开成长方体，单击确定，完成后弹出属性对话框。（2）设置长方体的位置和尺寸。在“属性”对话框的Command选项卡界面，Position栏输入0.45in，Offset-0.05in，0in，设置长方体的起始点位置，按回车键确定，此时会弹出AddVariable对话框

10、，要求设置变量Offset的初始值，在Value栏处输入“0in”，然后单击OK，返回属性对话框。在Xsize、Ysize和Zsize栏处分别输入0.45、0.1和0.4，设置长方体的长宽高尺寸。然后，选择属性对话框的Attribute选项卡，在Name栏处输入长方体的名称Septum，单击完成。此时，在T形波导内部添加了一个小长方体。（3）相减操作。展开操作历史树，首先选中Tee，按下Ctrl键的同时再选中Septum，确认Tee和Septum都被选中；之后，从主菜单栏选择【3DModeler】【Boolean】【Subtract】命令或者单击工具栏的按钮，打开相减操作对话框。确认对话框中T

11、ee在BlankParts栏，Septum在ToolParts栏，表明是从模型Tee中去掉模型Septum。单击OK按钮执行相减操作。相减操作完成后，创建出完整的T形波导。 三：分析求解设置1添加求解设置在工作界面左侧的工程管理窗口（ProjectManager）中，展开TeeModal设计，选中Analysis节点，单击右键，在弹出的快捷菜单中单击【AddSolutionSetup】，打开求解设置对话框。在该对话框中，SolutionFrequency项输入10，默认单位为GHz，其他项都保持默认设置不变，单确定按钮击结束。此时，就在工程管理窗口Analysis节点下添加了一个名称为Setu

12、p1的求解设置项。2添加扫频设置在工程管理窗口中，展开Analysis节点，右键单击前面添加的Setup1求解设置项，在弹出菜单中单击【AddFrequencySweep】，打开EditSweep对话框。在该对话框中，SweepType项选择Interpolating，FrequencySetup项设置。其他项保持默认设置不变，然后单击EditSweep对话框的OK按钮完成扫频设置，此时即在Setup1节点下添加了一个名称为Sweep1的扫频设置项。Type：LinearSetupStart：8GHzStop：10GHzStepSize：0.01GHz3检查设计设置从主菜单栏选择【HFSS】【

13、ValidationCheck】，弹出设计检查验证窗口，检验设计的完整性和正确性。4仿真运行设置从主菜单栏选择【HFSS】【AnalyzeAll】，运行仿真分析。在分析求解过程中，工作界面右下方的进度窗口会显示求解进度。求解运算需要几分钟的时间，求解运算完成后，在工作界面左下方的信息管理窗口会显示求解完成信息。四： 实验结果分析及总结：1图形化显示S参数计算结果右键单击工程管理窗口中工程树下的Results项，在弹出的菜单中选择【CreateModalSolutionDataReport】【RectangularPlot】，打开如图2.31所示的结果报告设置对话框。在对话框的左侧，Soluti

14、on项选择Setup1:Sweep1，Domain项选择Sweep；在对话框的右侧，X项选择Freq，在Category列选择SParameter，在Quantity列按下Ctrl键的同时选择S(Port1,Port1)、S(Port1,Port2)、S(Port1,Port3)项，在Function列选择mag，其他保持默认设置不变。然后单击按钮，即可绘制出S11、S12、S13幅度随频率变化的曲线。 绘制生成的结果显示报告会自动添加到工程树的Results节点下，其默认名称为XYPlot1。2查看表面电场分布双击工程树下的设计名称TeeModal，返回三维模型窗口。在三维模型窗口中单击右键

15、，从右键弹出菜单中选择【SelectFaces】命令，进入面选择状态；单击选中T形波导模型的上表面。选中的模型表面会高亮显示。从主菜单栏选择【HFSS】【Fields】【PlotFields】【E】【Mag_E】，打开CreateFiledPlot对话框，对话框所有设置保持默认不变，单击按钮，此时在选中的T形波导上表面会显示出场分布情况；同时，在工程树的FieldOverlays节点下会自动添加该场分布图，其默认名称为Mag_E1。3动态演示场分布图在工程树的Mag_E1项上单击右键，从弹出菜单中选择【Animate】，打开动画演示设置对话框，对话框各项设置保持默认不变，单击按钮，则可以观察到T形波导表面的场分布开始动态变化；同时，在工作界面左上角的还会打开Animation对话框，通过该对话框可以控制动态显示的进程，包括停止、开始和演示速度等。实验感想：第一次用这个软件做实验有点不顺手，摸不着头脑。不过经过与老师和同学们的交流和沟通发现也没有那么难。按照步骤一步一步来还是会有结果的，虽然中间会卡，不过问题总会被解决。自己动手用软件做这个实验还是蛮有意义的。希望以后的试验中能更熟练地掌握HFSS这个软件。