电磁场HFSS实验报告

实验一 T形波导的内场分析

实验目的

1、熟悉并掌握HFSS的工作界面、操作步骤及工作流程。

2、掌握T型波导功分器的设计方法、优化设计方法和工作原理。

实验仪器

1、装有windows 系统的PC 一台

2、或更高版本软件

3、截图软件

实验原理

本实验所要分析的器件是下图所示的一个带有隔片的T形波导。其中，波导的端口1是信号输入端口，端口2和端口3是信号输出端口。正对着端口1一侧的波导壁凹进去一块，相当于在此处放置一个金属隔片。通过调节隔片的位置可以调节在端口1传输到端口2，从端口1传输到端口3的信号能量大小，以及反射回端口1的信号能量大小。

T形波导

实验步骤

1、新建工程设置：

运行HFSS并新建工程：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；由主菜单选 Project\ Insert HFSS Design，在工程树中选择 HFSSModel1，点右键，选择 Rename项，将设计命名为 TeeModel。

选择求解类型为模式驱动（Driven Model）：由主菜单选HFSS\Solution Type ，在弹出对话窗选择Driven Model 项。

设置长度单位为in：由主菜单选 3D Modeler\Units ，在 Set Model Units 对话框中选中 in 项。。

2、创建T形波导模型：

创建长方形模型：在 Draw 菜单中，点击 Box 选项，在Command 页输入尺寸参数以及重命名；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Transparent（透明度）将其设为。Material（材料）保持为Vacuum。

设置波端口源励：选中长方体平行于 yz 面、x=2 的平面；单击右键，选择 Assign Excitation\Wave port项，弹出 Wave Port界面，输入名称WavePort1；点击积分线 (Integration Line) 下的 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,处，作为端口终点。

复制长方体：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。重复以上步骤，在Angel项输入-90，则添加第3个长方体，默认名Tee_2.

合并长方体：鼠标右键切换到物体选择状态。选中第1个长方体，按下Ctrl键的同时选中第2、3个长方体，由主菜单选3D Modeler\Boolean\Unite，则将三个长方体组合在一起，形成了一个T型接头。

创建隔片：绘制长方体：Draw/box命令任意创建一个长方体，确定位置参数：绘图工程树双击CreateBox1在属性对话窗口的Command 页，在Position项输入 , , 0in，调整长方体尺寸；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。

3、分析求解设置：

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，点击确定。

添加扫频设置：在工程树中的Setup1项上点右键，选择Add Frenquency Sweep，在弹出对话窗中选择General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，点OK完成。

设计检查：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。

4、运行仿真分析：

由主菜单选HFSS\Analyze all，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。

5、查看仿真分析计算结果：

创建一个S参数的矩形曲线图；创建一个电场视图；创建动态演示场覆盖图

内场分析结果

1、图形化显示S参数计算结果

图形化显示S参数幅度随频率变化的曲线

2、查看表面电场分布

表面场分布图

3、动态演示场分布图

实验总结：

实验二 T形波导的优化设计

实验目的

1、熟悉并掌握HFSS的工作界面、操作步骤及工作流程。

2、掌握T型波导功分器的设计方法、优化设计方法和工作原理。

实验仪器

1、装有windows 系统的PC 一台

2、或更高版本软件

3、截图软件

实验原理

利用参数扫描分析功能。分析在工作频率为10GHz时，T形波导3个端口的信号能量大小随着隔片位置变量Offset的变化关系。利用HFSS的优化设计功能，找出隔片的准确位置，使得在10GHz工作频点，T形波导商品3的输出功率是端口2输出功率的两倍。

实验步骤

1、新建一个优化设计工程；

由主菜单选File\Open，打开第二部分所创建的文件。由主菜单选 File\Save as，保存在自建文件夹内，命名为，删除频率扫描。

2、参数扫描分析设置和仿真分析：

在工程树中选Optimetrics项上点右键，选择Add\Parametrie 项添加参数扫描分析项。

定义输出变量：添加变量扫描定义：在对话窗的Sweep