基于HFSS分析波导腔体实例
HFSS谐振腔体实例分析报告
内容概述
圆柱体腔体谐振器简介
HFSS设计概述
HFSS设计步骤和设计流程
1.改名：工程名：Resonator；设计名：Cavity
2.修改模式：本征模求解模式
3.修改单位：mm
4.创建谐振腔模型4.1创建圆柱体
4.2修改属性：Cavity，0.8
4.3修改参数：顶点（0,0,0），H=15，r=15
5.设置边界条件：有限导体边界条件
6.添加求解设置项
7.设计检查
7.1有错误，查看之
7.2再检查
8.运行分析
9.查看谐振频率和品质因数
10.查看模式1的中心平面的电场和磁场的分布
10.1创建中心平面：顶点：（0,0,7.5） 法线方向（0,0,1）
10.2查看电场分布
10.3查看磁场分布
11.查看模式1的YZ平面上的电场和磁场的分布11.1查看电场
11.2查看磁场
12.查看模式2的电场和磁场的分布12.1更改为模式2
12.2电场和磁场分布已经自动改变
13.隐藏电场和磁场分布
14.添加圆柱介电层
14.1创建圆柱
14.2修改属性：DielREs，Roger R03010
14.3修改参数：顶点（0,0,0），r=5，H=height（4mm）
15.添加参数扫描：0-15，步长：1mm
15.1分析
16.查看结果。
实验11波导腔体内场分析
实验11 波导腔体内场分析一、设计要求建立一个T型波导模型，利用HFSS软件求解、分析，观察分布情T 型波导的场况。
二、实验仪器硬件：PC机软件：HFSS软件三、设计步骤1. 创建工程第 1 步：打开HFSS 软件并保存新工程。
第 2 步：插入HFSS 设计第 3 步：选择求解类型第 4 步：设置单位2. 创建模型第 1 步：创建长方体第 2 步：复制长方体第 3 步：组合长方体第 4 步：创建间隔从而得到如下所示的模型图：O 1 2(H)3.创建模型第1步：添加求解设置第2步：确认设计第3步：分析，对设计的模型进行三维场分析求解第4步：移动间隔的位置第5步：重新进行分析重新进行3D场的分析求解4.比较结果第1步：创建一个S参数的矩形曲线图在上面矩形图中显示不同间隔的S参数曲线。
第2步：创建一个场覆盖图如下图显示，在T接头的上表面显示场的分布情况F Ffeld(V1.7Z I Ie5,, 9 i r11∣≡釘77½Heι0ajZ. 37S3e +□BΞ:Z, IElBe+0EK1. eω7β⅜ma1. TBUMBanIL莊即亡"虚泊JL 3E7≡e→00Ξ:i. Lfr⅛Gf +B3Ξ!几沪帥的?S . g*⅞BΞe+□G3∑5. ⅛L55e÷a32I-鸟H 吉7<≡1 IMi2 .∣∏j第3步：动态演示场覆盖图分别定义场间隔位置为O和0.2时候动态演示场覆盖图。
观察场分布情况,重点比较2、3端口场的分布差异。
具体的图形在第四步的数据记录以及分析里面有详细的演示记录四、数据记录及分析(1)在矩形框中间隔位置分别为0和0.2的时候，S11、S12、S13的参数曲线图:(2)分别演示在间隔距离为0、0.2的时候动态场分布图I 间隔距离为0时:从Odeg 〜160deg 步进为20deg 如下面依次显示=t.3T55√-⅛K ,ι≡∣ 乙 te36⅞ιW3 Z I EΞ17^-H 2!Γ3 Z. 3西兀蛇IFIm 2. I l B I l j 6S≈^⅛⅛5 1. W?■阳亡→ct ∣? 1. ZL5a≡-⅛⅛3 l.l ⅛-H ⅛≡-<⅛? J•乳忙阳iMX>2 3s 3f3U ⅛CΞ ⅛, 219L 4⅛-÷SC ∣Ξ 2. LC972 ∏.W30-⅛4θM1 !5Γ55⅛*ea5 j 3.1I Z 95S6t∙G351 2 肌2C∙∙23I < 5H7ε*ea5■ 2 3"畑3 =-2.lM7e∙ΘO5I l a)e7‰∙ea> >1 W78e∣835 F i∙+7ββe*ea5 12658ete∂31 os⅜9∙∙ml.4M16e∙0aZ i.339ie∙MZi*∙2O219He«Gd；I : 1O∙J^H∙<12F Πe1⅛ΓV.per.t∙3. 3TS5ff*ea33. IWetm2 ⅞S3Ge∙0∂92τl*Z6e*oa32.ςM7e<βaa2. 3^37e*ea32. l∂97e*0∂3IMe7e«QU1 ∞76c*∞∂1 ∙÷7GeetO∂3」2β5仏∙U33I 85⅜9>Φ0e38 ⅛JΘ6fCa2 e329ie*C92・ 219⅛≡*Q322.1M7««Q02 eD∂Xt*eaaL FleH[V.pβr.m3.375Sc∙∞3 3lβ*βe∙<Λ3 29556v∙Ce92.7<δc√Λ3 :U・ E2.92θ7e*GΘ9 2Jiewce 9 1 0537∙<C3X.6B75e∙∞3 1M753e∙Cβ31.2e53e∙∞3 1C5-9v∙∞3e.MMto<e02e.3Z9ie∙εe2⅛.21^e*∞22.ιe97β<eβ2 eBeoM∙ewE Fi∙¼[Y.per.a沢3755"胞 3 !16⅜6e*0ftS2.9536e∙0a3∙ 7∙E∙m2. S317e<β33 2・ 320T"M32. lO97ewβJ1 9wre∙ea3 16976c ∙0∂9 i⅛T6ee*ea31 2856e*eaj 1ΘS⅜9c∙0∂3筠B∙∙Q02E32SH∙∙BP2 >4.219⅛e*eθ2 a.i99?««ee2 eoax¾*c∂D2 On)■31.3. 1⅜⅜B⅞÷H<I32, 7⅛26f+β⅛⅞-3≡.5¾7e*033i. 3207≡÷t!J3I I IOT7t *00 5I 1 m7ħ*Q9!∣I s⅛7se⅜fla31 ⅛76Se*0□3i- ^⅛0et0⅛3-3i 0SH5r⅛y∏-∣i I tlnelc t∏A^6, 3751F+03Z4.2i⅞>te+Qa22. lΠ*a7efEΠ2I E M4X>τ-+Uc∣y- 9.375b*M9⅞. lβ⅛C⅞÷M9g 用沁+0酩M 7⅛2et+O03Σ. 5117f+EM3I 2. ia07<tΛ∏3 I Zi⅞⅛7⅞Φ⅛P⅛5 i.E⅛SΠ⅛+⅛031. e⅛7⅞t+a^1. ⅝7βfrr4iB9I I2⅞5^F+F∣13110■訥⅛E40⅛3ε. U aHE E+EMΣ £.佃丄雹屮址⅜i21⅞⅝⅞+00S2. ia⅞7-e+∂∂2c∣.e⅛⅛E+⅛⅛s∏间隔距离为0.2时:从Odeg〜16Qdeg步进为20deg如下面依次显示■■311 F00∣5-^0P3乙ge2≡⅛4OT∣s2. 76JB«4i®3I 283-¾e≡-H3e3Z… LTZSe -HZE 311. ⅛y^0e,M⅛3‰777Se⅛β31. 3^5s-⅛G31. Lt5Bi-nΞCi3a.e75i≡√5c∙2r i,ια∣i⅝4Θε>z■E Fifflι∣Γ⅛-PEr-IIOI 2 on?E FieHrV.pβr,m-ι∙w・e®32.962Sβ∙39 27650«・GO3Z5675C*W3 2 3苗业•凶 2 21725e∙ce31.9?S0v«M9 IWSdfiS 1 5:00c∙∞31.3fi25c∙ee31.18S0e*G89 S8751v<e2 fQA016∙Γe2S.9Σ50e∙∞2395O□e*W21.9^50e∙CT2 COOnOe・£»oE FlBl(I[VβpBΓ.n1ΛWWJ3Oe2$ AKw7Kee*(B3 ”：3疋B"旳 3U2SA 回 397<βe*OD37775 Ct «3⅞α*ce*a3338Z5C53 久四"∂3?07Sle<D32 心心妙97See^aa?9^Ce*M297SOe4a32ULLoe<∙Uk>JE Ficl<ΓV.per.ι∙RIe^ea?2∙9β25503 2.76∞e∙0βJ2.5675e∙Ra3 237∂3e «0332. lT2Bewa31 SU"I 7775∙fθas1 5a∞<*C∂3 13∂25M33 1 丄MSCi23S 0751c∙C927√WM■驱皐92≈S08Z-f w1 9EM02 fiUflΛ9e∙0O00 1 2(in)O2甌站∙>∞3 2.7⅛50≠√K ⅛2.507Ξffi3032dτe昭询Ei2 L^Sfl ⅛U⅛1∣750⅛-α:?1.7775<r^≡i1.5300⅛-H3C31.3ftSSβ^αB91 ι∣B5a<^c>sβ-e75iτ⅞κT ⅞G01eιGO2⅛⅛25E∣≡-⅛JUL LS ¾5Ce s^C21 9秸如也垃Q驱聪畑02 (∣∏E FiBIdrWβr pιrjι3,1 屈0和€1Tlm2, e∣⅛-25⅛4OT i∣S 乙7B5θ⅛40pi3Z, 3π3Br-H3Γ3z, ι≡r E5¾⅛na1. 57IiQ±-⅛fc∣J1. 7TJ,5C^∞iJ]l5H3ia^≡⅛τ-51, W5e-tflβ3⅛.Lt5Q≡-⅛⅛ι3≡l.θ⅛l≡⅛tz⅛7. ⅞OI1∣-Φ25i⅞i.5Θe⅛⅛i≥3. ⅞5G0i⅛CιΞ 九『他=r赵2 θ.era0⅛4OT32 till：'软件仿真的所有结果图基本都符合要求，达到预定的效果实验总结（一） AWR 软件（1）主要功能：AWR软件是进行射频、微波电路设计的专业软件，也是本行业在本行业在全球范围内最主流、先进的工程设计软件。
HFSS谐振腔体实例分析资料报告
容概述
圆柱体腔体谐振器简介
HFSS设计概述
HFSS设计步骤和设计流程
1.改名：工程名：Resonator；设计名：Cavity
2.修改模式：本征模求解模式
3.修改单位：mm
4.创建谐振腔模型4.1创建圆柱体
4.2修改属性：Cavity，0.8
4.3修改参数：顶点（0,0,0），H=15，r=15
5.设置边界条件：有限导体边界条件
6.添加求解设置项
7.设计检查
7.1有错误，查看之
7.2再检查
8.运行分析
9.查看谐振频率和品质因数
10.查看模式1的中心平面的电场和磁场的分布10.1创建中心平面：顶点：（0,0,7.5） 法线方向（0,0,1）
11.查看模式1的YZ平面上的电场和磁场的分布11.1查看电场
11.2查看磁场
12.查看模式2的电场和磁场的分布12.1更改为模式2
12.2电场和磁场分布已经自动改变
13.隐藏电场和磁场分布
14.添加圆柱介电层14.1创建圆柱
14.2修改属性：DielREs，Roger R03010
14.3修改参数：顶点（0,0,0），r=5，H=height（4mm）
15.添加参数扫描：0-15，步长：1mm
15.1分析
16.查看结果。
微波技术与天线实验报告-利用HFSS仿真分析波导膜片2
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，0=z E 。
cos cos zz mn m x n y H H e a bγππ-=2cos sin x mn c z n m x n y E H b a bj k e γπππωμ-=2sin cos z y mn c j m m x n y E H e k a a bγωμπππ-=-2sincos z x mn c m m x n y H H e k aa bγλπππ-=2cossin z y mn c n m x n y H H e k ba bγλπππ-=其中，c k 22m n a b ππ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭+mn H 是与激励源有关的待定常数。
2）TM 模Z H =0，由Z E 的边界条件同样可得无穷多个TM 模。
注意：对于mn TM 和mnTE 模，m, n 不能同时为零，否则全部的场分量为零。
mn TM 和mn TE 模具有相同的截止波数计算公式，即c k （mn TM ）=c k （mn TE ）所以，它们的截止波长c λ和截止频率c f 的计算公式也是一样的，即c λ（mn TM ）=c λ（mn TE ）=222⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛b n a mc f （mn TM ）=c f （mn TE ）对于给定的工作频率或波长，只有满足传播条件（f >c f 或λ<c λ）的模式才能在波导中传播。
由公式可以看出矩形波导的c f ，c λ不仅与波导的尺寸a, b 有关，还和模指数m, n 有关。
当a, b 一定时，随着f 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22)()(21bna m f c +=με，可以计算GHz f cTE 52.610=，GHz f cTE 04.1320=，GHz f cTE 1501=，所以波导单模工作的频率范围为6.562-13.123GHz 。
微波专业技术与天线实验3利用HFSS仿真分析矩形波导
微波技术与天线实验报告实验名称：实验3：利用HFSS仿真分析矩形波导学生班级：学生姓名：学生学号：实验日期：2011年月日一、 实验目的学会HFSS 仿真波导的步骤，画出波导内场分布随时间变化图，理解波的传播与截止概念；计算传播常数并与理论值比较。
二、 实验原理矩形波导的结构如图1，波导内传播的电磁波可分为TE 模和TM 模。
x yz图 1矩形波导1） TE 模，0=z E 。
coscos z z mn m x n y H H e a b γππ-= 2cos sin x mn c z n m x n y E H b a bj k e γπππωμ-= 2sin cos z y mn c j m m x n y E H e k a a b γωμπππ-=-2sin cos z x mn c m m x n y H H e k a a bγλπππ-= 2cos sin z y mn c n m x n y H H e k ba b γλπππ-= 其中，c kmn H 是与激励源有关的待定常数。
2） TM 模Z H =0，由Z E 的边界条件同样可得无穷多个TM 模。
注意：对于mn TM 和mn TE 模，m, n 不能同时为零，否则全部的场分量为零。
mn TM 和mn TE 模具有相同的截止波数计算公式，即c k （mn TM ）=c k （mn TE ）所以，它们的截止波长c λ和截止频率c f 的计算公式也是一样的，即c λ（mn TM ）=c λ（mn TE ）=222⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛b n a mc f （mn TM ）=c f （mn TE ）对于给定的工作频率或波长，只有满足传播条件（f >c f 或λ<c λ）的模式才能在波导中传播。
由公式可以看出矩形波导的c f ，c λ不仅与波导的尺寸a, b 有关，还和模指数m, n 有关。
当a, b 一定时，随着f 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。
HFSS谐振腔体实例分析
HFSS谐振腔体实例分析
HFSS设计概述
HFSS设计步骤和设计流程
1.改名：工程名：Resonator；设计名：Cavity
2.修改模式：本征模求解模式
3.修改单位：mm
4.创建谐振腔模型4.1创建圆柱体
4.2修改属性：Cavity，0.8
4.3修改参数：顶点（0,0,0），H=15，r=15
5.设置边界条件：有限导体边界条件
6.添加求解设置项
7.设计检查
7.1有错误，查看之
7.2再检查
8.运行分析
9.查看谐振频率和品质因数
10.查看模式1的中心平面的电场和磁场的分布10.1创建中心平面：顶点：（0,0,7.5） 法线方向（0,0,1）
10.2查看电场分布
10.3查看磁场分布
11.查看模式1的YZ平面上的电场和磁场的分布11.1查看电场
11.2查看磁场
12.查看模式2的电场和磁场的分布12.1更改为模式2
12.2电场和磁场分布已经自动改变
13.隐藏电场和磁场分布
14.添加圆柱介电层
14.1创建圆柱
14.2修改属性：DielREs，Roger R03010
14.3修改参数：顶点（0,0,0），r=5，H=height（4mm）
15.添加参数扫描：0-15，步长：1mm
15.1分析
16.查看结果。
HFSS谐振腔体实例分析报告
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4.2
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Finite Conducth/ity BoundaryX
Name:|FWeCcnd1
Parameteis
Conductivity:158000000Siemeni/m
Advanced
Smhce Roughness Model.
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11.查看模式1的YZ平面上的电场和磁场的分布
11.1查看电场
11.2
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HFSS波导仿真实验报告参考模板剖析
《电磁场与电磁波》课程仿真实验报告学号U*********姓名唐彬专业电子科学与技术院（系）光学与电子信息学院2014 年12 月 3 日1.实验目的学会HFSS仿真波导的步骤，画出波导内场分布图，理解波的传播与截止概念。
2.实验内容在HFSS中完成圆波导的设计与仿真，要求完成电场、磁场、面电流分布、传输曲线、色散曲线和功率的仿真计算。
3.仿真模型（1）模型图形（2）模型参数（3）仿真计算参数根据圆波导主模为TE11，111111'=1.841 22ccf a paπμεπμε==为半径，a=1mm，代入公式得截止频率f=8.8GHz，因此设置求解频率为11GHz，起始频率为9GHz，终止频率为35GHz。
4.实验结果及分析4..1电场分布图图形分析：将垂直于Z周的两个圆面设为激励源，利用animate选项可以发现，两个圆面上的电场强度按图中的颜色由红变蓝周期性变化，图形呈椭圆形，且上底面中心为红色时，下底面中心为蓝色。
即上底面中心的电场强度最大时，下底面中心的电场强度为最小。
这是由于波的反射造成的。
对于圆波导的侧面，由动态图可知电场强度始终处于蓝绿色，也就是一直较小。
这说明电场更多的是在两底面，即两激励源之间反射，反射到侧面上的电场较少。
4..2磁场分布图图形分析：根据电场与磁场的关系式——课本式（9.46）可知，电场的大小是磁场大小的c倍（c为真空中的光速），电场方向与磁场方向处处垂直，在图中也可看出，波导中磁场的最大值出现在侧面，两底面的中心的颜色为蓝绿色，且底面的两边为双曲线的形状，这就是磁场与电场相互垂直的结果。
另一方面，根据图中各个颜色代表的场强大小也可以近似验证，电场与磁场的大小的确是c倍的关系。
而且在导体中的电磁波，磁场与电场还存在相位差，这一点也可从两者的动态图中验证该结论。
4..3电流分布图图形分析：面电流变化的图形特点与磁场变化的图形特点相类似，原因可以根据麦克斯韦方程（微分形式）（积分形式）知道，面电流密度大小与磁场大小成正比，因此两者的变化规律相同。
HFSS报告,波导腔体内场分析
HFSS报告,波导腔体内场分析实验11 波导腔体内场分析建⽴⼀个T型波导模型，利⽤HFSS软件求解、分析，观察T型波导的场分布情况。
设计步骤：⼀、创建⼯程和设计第1步：打开HFSS并保存新⼯程运⾏HFSS软件后，⾃动创建⼀个新⼯程：Project1的新⼯程和名称为HFSSDesign1的新设计。
由主菜单选File/Save as，保存在USER（E：）盘⾃建⽂件夹内，命名为Ex11_Tee。
在⼯程树中选择HFSS Design1，点击右键，选择Rename项，将设计命名为TeeModel。
第2步：选择求解类型由主菜单选HFSS/Solution Type，在弹出对话窗选择Driven Modal项。
第3步：设置单位由主菜单选3D Modeler/Units，在Set Model Units 对话窗中选择in项。
⼆、创建模型第⼀步：创建长⽅体绘制⼀个长⽅体：由主菜单选Draw/Box：按下Tab键切换到参数设置区（在⼯作区的右下⾓），设置长⽅体的基坐标（x，y，z）为（0，-0.45,0），数据输⼊时⽤Tab键左右移动，按下Enter键确认后，输⼊长⽅体的长和宽（dx，dy，dz）为（2，0.9，0）再按下Enter键确认，输⼊⾼度（0，0，0.4），按Enter键确认。
注意：在设置未全部完成时不要在绘图区中点击⿏标！定义长⽅体属性：设置完⼏何尺⼨后，⾃动弹出该长⽅体的属性对话框。
选择Attribute 标签页，讲Name项改为Tee，Material 项保持为Vacuum不变，点击Transparent项的数值条，在弹出的窗⼝移动滑条使其值为0.4，提⾼透明度。
设置完毕后，按下Ctrl+D键，将长⽅体适中显⽰，如图1a所⽰。
定义波形端⼝：按下F键切换到⾯选择状态，选中长⽅体平⾏于yz⾯、x=2的平⾯，再点右键，选择Assign Excitation/Wave Port项，弹出Wave Port界⾯，输⼊名称Port1，点Next；点击Integration Line项选择New Line，则提⽰绘制端⼝，在绘图区该⾯的下边缘中部即（2,0,0）处点左键，确定端⼝起始点，再选上边缘中部即（2,0,0.4）处，作为端⼝终点。
微波技术与天线实验6利用HFSS仿真分析波导膜片谐振窗变量
(-(a-ap)/2,b,无)
无
Boundary>PerfectE
变量初始值，a=23mm,b=10mm,c=50mm, ap= 0.5*a,
3、谐振窗
表3波导谐振窗模型
名称
形状
顶点/position
(x,y,z) (mm)
尺寸/size (mm)
材料
激励/边界
waveguide
长方体
(a,(b-bp)/2,无)
无
Boundary>PerfectE
iris2
xz面矩形
(0,b,c/2)
(a,-(b-bp)/2,无)
无
Boundary>PerfectE
变量初始值，a=23mm,b=10mm,c=50mm, ap= 0.5*a,
2、感性膜片
表2波导感性膜片模型
名称
形状
顶点/position
(0,0,0)
(a,b,c)
vacuum
2个端口面分别设置为Excitation>waveport
iris
xz面矩形
(0,0,c/2)
(a,b,无)
无
剪切操作Modeler>Boolean>subtract后
设置Boundary>PerfectE
slot
xz面矩形
((a-ap)/2,(b-bp)/2,c/2)
两种特殊情况
1、ap=a，电容膜片
2、bp=b，电感膜片
3、
(x,y,z) (mm)
尺寸/size (mm)
材料
激励/ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ界
waveguide
长方体
基于HFSS分析波导腔体实例
2. 设置曲线：选中对话窗中部的Y标签页，在Category列选 择S parameter，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。在X标签页，选择Use Primary Sweep项。在Sweeps标签页，选择Sweep Design and Project variable values，其它默认，点Add Trace，则 在上方加入S11、S12、S13参数曲线，点Done完成。
括绘制的所有 的几何模式，
பைடு நூலகம்
以及模型的编
辑、材料定义 等。绘图历史 树右侧是绘图 窗，在该区绘 制几何模型。
三．属性窗
属性窗显示在工程树、绘图历史树或绘图区中选中的某一项的属性，可以 进行编辑，在属性窗中可编辑的参数是不定的，其标签页的名称也不定，均由 所选中的项的类型决定。
四．信息窗
信息窗显示与工程创建过程相关的各种信息，例如工程设置的错误信
HFSS
纲要
第一部分 软件设计环境
第二部分 波导腔体内场分析 第三部分 波导腔体内场优化
第一部分
软件设计环境
绘图历史树 主菜单 工具条
绘图窗
工程树
属性窗
进程窗
信息窗
一．工程树
工程树包括所有打开的 HFSS 工程文件，每个工程文件一般包括几何 模型、模型的边界条件、材料定义、场的求解、后处理信息等。 工程树中的第一个节点是工程的名称，默认名一般为Projectn ，n代表 当前打开的第n个工程。 导入HFSS设计后，其下加入 HFSSModeln节点，n代表当前加入的第n 个设计，在该节点下包括模型的所有特定数据。
HFSS波导仿真实验
场方程，波方程的求解过程
求解
结果是否收敛 是
设置材料类型 设置边界条件 设置端口激励
扫频分析
是否需要扫频
否 数据后处理： 查看参数，场分布等
求解设置： 求解频率，扫频设置
计算结果，项目的后处理
HFSS界面
矩形波导示意图
矩形波导的结构如图1，波导内传播的电磁波可分为TE模和 TM模。
矩形波导TE10模的电磁场分布
W Re( P)n dS 。
S
详细的计算方式见下页。
HFSS设计流程
场计算器的使用见下图，计算结果为：Scalar data "0.996123636175494" 9.9612363617549371e-001（输入功率为 1W） ，若为负数，则可能是坡印亭矢量与选择面的 法向量反向平行。
图11 Perfect E边界条件设置
HFSS设计流程
4、激励源 wave port 设置 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>Wave port ，或者点击鼠标右键>assign excitation>wave port（如图 12） 。 3）另外一个端口面执行同样的操作。
HFSS设计流程
2、画长方体，材料为空气，命名为 waveguide 1）画长方体 点击工具栏中的 （Draw box）画矩形波导的长方体模型，在屏幕右
下角出现长方体顶点信息，输入顶点坐标如图 5，按回车键；屏幕右下角 出现长方体尺寸信息，输入如图 6，按回车键结束画图过程。
HFSS设计流程
在屏幕右侧窗口显示画出的长方体；点击工具 ，将长方体全部 显示在窗口中（如图 7） 。 2）设置长方体属性 在屏幕中间模型列表中的 Box1 为画出的长方体 （如图 7） ， 双击 Box1， 在其出现的 Propoties:Project1 窗口中，将 Name 一栏的 value 由 Box1 改为 waveguide，材料选择为 air，透明度设置为 1。
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第二步：确认设置
由主菜单选HFSS\Validation Check，则弹出确认检查窗口，
对设计进行确认。全部完成且没有错误时，点Close结束。
第三步：分析
由主菜单选HFSS\Analyze，对设计的模型进行三维场分 析求解。求解全部完成后，在信息管理区会出现确定信息。
第四步：移动间隔的位置 在工程树的 TeeModel 项上点右键，选择 Design
Model：建立的模型。
Boundaries：边界条件。定义在问题区以及物体表面 的边沿处的场特性，包括良导体表面、阻抗表面、辐 射表面、主表面、从表面、集总元件表面等。 Excitations：激励源。定义某物体或某表面的电磁场 的源以及电荷、电流、电压等情况，包括端口、集总 端口、入射端口、电压源、电流源等。 Mesh Operation：网格设置。定义网格的划分，即网 格晶元。 Analysis：分析。包括求解设置，定义软件如何计算下ctrl 和D 键(ctrl+D)，将视图调整一下。
3. 定义波形端口：
① 按 F键转换到面选择状态，选中长方体平行于 yz 面、x=2 的平面；
② 单击右键，选择 Assign Excitation\Wave port项，弹出 Wave Port界面，
输入名称WavePort1； ③ 点Next按钮，点击积分线 (Integration Line) 下的 New line ，则提示绘
三、建立并求解
第一步：添加求解设置
在工程树中，找到 TeeModel\Analysis 节点，点右键 ，
选择Add Solution Setup ，弹出对话窗。在 General 标签页的
Solution 项输入10，默认单位为GHz，在 Adaptive Solutions 的 Maximum Number of Passes 项设为3，其它不变，点确定。 则在Analysis节点下添加一个求解设置项，默认名为Setup1。
添加频率扫描：在工程树中的Setup1项上点右键，选择 Add Sweep，在弹出对话窗中选择Interpolating项，其它 具体设置默认不变；在Type栏选择Linear Step，定义频
率范围为：8～10GHz，阶长0.05GHz，点OK完成。则在
Setup1节点下增加一个频率扫描项，默认名为Sweep1。
制端口，在绘图区该面的下边缘中部即（2,0,0)处点左键，确定端口
起始点，再选上边缘中部即(2,0,0.4)处，作为端口终点。 ④ 此时，弹出Wave Port对话窗，默认设置，点Next，点Finish结束。
⑤ 在工程树中选Teemode\Excitations\WavePort1项,可选中该端口，如图
Optimetrics：优化。包括所有优化设置。
Result：结果。包括所有后处理生成的结果报告。 Port Field Display：显示模型的端口场分布。 Field Overlays：显示某物体、表面的基本或衍生的场
分布情况。
Radiation：设置近场、远场。
二．绘图历史树
绘图历史树包
3、本征模（Eignemode）：计算某一结构的本质模式或谐
振。本征模解算器可以求出该结构的谐振频率以及这些 谐振频率下的场模式。
第四步：设置单位： 由主菜单选 3D Modeler\Units ，在 Set Model Units 对话 框中选中 in 项。
二、创建模型
第一步：创建长方体 1. 绘制长方体：在 Draw 菜单中，点击 Box 选项 按下 Tab 键切换到参数设置区（在工作区的右下角） 设置长方体的基坐标： x=0,y=-0.45,z=0 注意：在设置时不要在绘图区中点击鼠标。
第二步：插入HFSS设计 由主菜单选 Project\ Insert HFSS Design，则一个新项目 自动加入到工程树中，默认名 HFSSModel1。同时，在工程
树的右侧出现绘图窗口。
在工程树中选择 HFSSModel1，点右键，选择 Rename项， 将设计命名为 TeeModel。
第三步：选择求解类型 由主菜单选 HFSS\Solution Type ，在弹出对话窗选择 Driven Model 项。
没有定义offset变量，数据输入时要带上单位in），按下
Enter键，则弹出Add Variable对话窗，在Value项输入0in， 点OK，回到属性对话窗。 3. 调整长方体尺寸：仍然在Command页，在Xsize项输入 0.45，Ysize 项输入0.1，Zsize 项输入.04。
4. 命名：在 Attribute 标签页，在 Name 栏输入 Septum ， 其它不变，点确定完成。
对话框的 Command 页里有我们刚才设置的几何尺寸，并且其数 值可以自由更改。因此在我们也可以先随意用鼠标建立一个长方体模 型后，然后在其属性对话框输入其尺寸要求即可。
单击 Attribute 页，在 Attribute 页我们可以为长方体设置名称、材 料、颜色、透明度等参数。这里，我们把这个长方体命名为Tee； 点击Transparent（透明度）将其设为0.8。Material（材料）保持为
所示
第二步：复制长方体
1. 设置复制参数：
由主菜单选Tools\Options\ HFSS Options，在弹出对 话窗的General页，勾选 Duplicate boundaries with
geometry项，确定。
2. 复制长方体创建第二部分：展开绘图历史树的 Model\
Vacuum\Tee节点，右键点击Tee项，选择 Edit\Duplicate\ Around Axis，在弹出对话窗的Axis项选择Z，在Angel项 输入90deg，在 Total Number 项输入2，点OK，则复制、 添加一个长方体，默认名为TEE_1。
括绘制的所有 的几何模式，
以及模型的编
辑、材料定义 等。绘图历史 树右侧是绘图 窗，在该区绘 制几何模型。
三．属性窗
属性窗显示在工程树、绘图历史树或绘图区中选中的某一项的属性，可以 进行编辑，在属性窗中可编辑的参数是不定的，其标签页的名称也不定，均由 所选中的项的类型决定。
四．信息窗
信息窗显示与工程创建过程相关的各种信息，例如工程设置的错误信
按下 Enter 键后输入长和宽：dx=2,dy=0.9,dz=0 注意: 在设定基点后，其后的位置都是相对应基点而言的， 因此，要选择相对坐标系。
再按下 Enter 键后输入高：dx=0,dy=0,dz=0.4
2. 定义长方体属性：如上设置完几何尺寸后，HFSS 系统会 自动弹出长方体属性对话框。
2. 定义场分布：双击工程树中的TeeModel项，返回绘图窗 口，在绘图区点右键，选择Select Faces项，再点左键选 择 T 型接头的上表面。由主菜单选择 HFSS\Fields\Plot Fields\Mag_E，在弹出对话窗的 Solution 项选择Setup1：
LastAdaptive，其余默认，点 Done 完成。则在工程树的
5. 由 T 型接头中减去间隔：在历史树中选择 Tee 项，按下 Ctrl 键的同时再选中 Septum 项。由主菜单选 3D
Modeler\Boolean\Subtract ，在弹出对话窗口中，确定
Tee在Blank Parts列，Septum在Tool Parts列（即将间隔
从型接头中去掉），点OK完成。
2. 设置曲线：选中对话窗中部的Y标签页，在Category列选 择S parameter，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。在X标签页，选择Use Primary Sweep项。在Sweeps标签页，选择Sweep Design and Project variable values，其它默认，点Add Trace，则 在上方加入S11、S12、S13参数曲线，点Done完成。
Properties项。在弹出对话窗的Local Variables标签页中选择
Value项，在Offset参数的Value框输入0.2（即Offset变量的 值为0.2)，点确定完成，则在绘图窗更新几何尺寸，如图所 示。
第五步：重新分析 在工程树的 Analysis 项点右键，选择 Analyze，重新进行 3D场分析求解。
息、分析过程的设置信息等。
五．进程窗
进程窗在执行仿真时，监视仿真的进度，仿真的每一步都有显示。
第二部分 波导腔体内场分析
目标：建立一个T型波导模型，利用HFSS软件求解、分析、观
察T型波导的场分布情况
一、创建工程
第一步：打开HFSS并保存新工程 打开 HFSS 软件后，自动创建一个新工程： Project1。 由主菜单选 File\Save as ，保存在指定的文件夹内，命名为 Ex1_Tee。
四、比较结果
第一步：创建一个S参数的矩形曲线图 1. 创建结果图：在工程树中的Results项上点右键，选择
Create Report。在弹出对话窗的Report Type列选择Model
S Parameters，在Display Type列选择Rectangular Plot，点 OK完成，则弹出Traces对话窗。
HFSS
纲要
第一部分 软件设计环境
第二部分 波导腔体内场分析 第三部分 波导腔体内场优化
第一部分
软件设计环境
绘图历史树 主菜单 工具条
绘图窗
工程树
属性窗
进程窗
信息窗
一．工程树
工程树包括所有打开的 HFSS 工程文件，每个工程文件一般包括几何 模型、模型的边界条件、材料定义、场的求解、后处理信息等。 工程树中的第一个节点是工程的名称，默认名一般为Projectn ，n代表 当前打开的第n个工程。 导入HFSS设计后，其下加入 HFSSModeln节点，n代表当前加入的第n 个设计，在该节点下包括模型的所有特定数据。