哈尔滨工业大学(威海)微波技术实验报告

《微波技术》实验

班级

学号

姓名

实验一ANSOFT HFSS软件的使用与魔T的仿真

一、实验内容

1.下载并且安装ANSOFT HFSS软件10.0版本

2.学习使用该软件

3.仿真魔T

4.写出仿真使用后的报告

二、验收方式

1.提交使用报告(封皮班级学号装订成册)

2.用电脑对进行实际的演示和操作

三、实验步骤

注：首先根据实验Word文档设置仿真环境变量以保证魔T仿真能正确进行。

1、建立工程文件

在Tool>Options>HFSS Options中讲Duplicate Boundaries with geometry复选框选中这样使得在复制模型时，所设置的边界一起复制。

2、设置求解类型

3、设置模型单位

将创建模型中的单位设置为毫米。

4、设置模型的默认材料

在工具栏中设置模型的默认材料为真空（Vacuum）。

5、创建魔T

(1) 创建arm_1

利用Draw>Box创建。

(2) 设置激励端口

注意：在哪一个端口设置激励，就先画哪一个端口，并将端口命名为P1。

(3) 创建其他臂

利用旋转复制的方式创建arm_2，arm_3，arm_4。

(4) 组合模型

利用布尔运算将所有的arm组合成为一个模型，即魔T创建完成。

6、设置求解频率即扫频范围

(1) 设置求解频率。解设置窗口中做以下设置：Solution Frequency ：4GHz；Maximum Number of Passes：5；Maximum Delta S per Pass ：0.02。

(2) 设置扫频。在扫频窗口中做以下设置：Sweep Type：Fast；Frequency Setup Type：Linear Count；Start ：3.4GHz；Stop：4GHz；Count：1001；将Save Field复选框选中。

实验仿真图如下：

图1 电场E分布

说明：图1以正z轴方向为激励端口1，负y轴端口2，正x轴端口3，正y轴端口4。

可知：（1）端口1作为激励端口，端口2和端口4有等幅反向波输出。

（2）端口3为隔离口。

图2 磁场H分布

可见与电场有明显的不同。

当用正x方向来设置激励时，有：

图3 激励方向换为x方向时电场E分布可看出：

（1）端口3作为激励端口，端口2和端口4有等幅同相波输出。（2）端口1为隔离口。

还有其他应用例如端口2与端口4分别输入不同幅度信号时1,3口的幅值比可以用来判断方向是否正对，为比幅测向法；输入不同相位信号时也能测向。

图4 2,4端口输入不同幅度信号时电场E分布

可以看出3端口有微小的幅度信号。

四、实验感想与收获

通过对HSFF软件得安装与基本操作，我熟悉了微波器件的设计流程，这让我对微波器件的设计很感兴趣。而且，HSFF的仿真让不可见的电场、磁场以清晰的静态、动画的形式展现在我的眼前，让我对电场、磁场在魔T模型中的分布有了更进一步的认识，印象深刻。这也让我对微波技术的理论有了更深的理解。

实验二 矩形波导的设计与仿真

一、实验原理

矩形波导的图形如下，可以传播TEM 波，TE 波，TM 波。对于给定的工作频率或者波长，只有满足传播条件（c f f >或c λλ<）的模式才能在波导中传播。矩形波导的频率和波长不仅与矩形波导的a ，b 有关，还与模指数m ，n 有关。当a ，b 一定时，随着频率的改变，矩形波导可以多模传导也可以单模传导，甚至可以处于截止状态。矩形波导的主模是10TE 。

图1 矩形波导

二、实验步骤

1、打开HFSS ，建立工程

2、设置求解类型为Driven Modal （模式激励）。

3、设置模型单位为mm 。

4、保存工程。

5、利用box 画长方体，设置材料为真空。

图2 长方体大小

6、设置长方体属性。将四个侧面设置为理想导体边界，两个纵轴面设置为port。

图3 长方体，矩形波导

7、设置激励源和求解频率。

8、画出E图和H图以及电流分布图。

图4 正面E图

图5 侧面E图

图6 正面H图

图7 侧面H图

图8 面电流1

图9 面电流2 9、做报告图

图10 传输曲线

图12 色散曲线

三、实验总结

通过对矩形波导的设计与仿真，我更加清晰的了解了矩形波导中电场、磁场还有面电流的分布，这与我学习的课程《电磁场与电磁波》、《微波技术与天线》相联系，让我对书本上的概念更加深刻，将书本上的知识运用到实际中。