CST仿真实验实验报告

电子科技大学自动化工程学院标准实验报告

（实验）课程名称微波技术与天线

电子科技大学教务处制表

电子科技大学

实验报告

学生姓名：学号：指导教师：

实验地点：实验时间：

一、实验室名称：C2-513

二、实验项目名称：微波技术与天线CST仿真实验

三、实验学时：6学时

四、实验目的：

1、矩形波导仿真

（1）、熟悉CST仿真软件；

（2）、能够使用CST仿真软件进行简单矩形波导的仿真、能够正确设置仿真参数，并学会查看结果和相关参数。

2、带销钉T接头优化

（1）、增强CST仿真软件建模能力；

（2）、学会使用CST对参数扫描和参数优化功能。

3、微带线仿真

学习利用CST仿真微带线及微带器件。

4、设计如下指标的微带线高低阻抗低通滤波器

截止频率：2GHz

截止频率处衰减：小于1dB

带外抑制：3.5GHz插入损耗大于20dB

端口反射系数：<15dB

端口阻抗：50欧姆。

五、实验内容：

1、矩形波导仿真

（1）、熟悉CST仿真软件的基本操作流程；

（2）、能够对矩形波导建模、仿真，并使用CST的时域求解器求解波导场量；

（3）、在仿真软件中查看电场、磁场，并能够求解相位常数、端口阻抗等基本参数。

2、带销钉T接头优化

（1）、使用CST对带销钉T接头建模；

（2）、使用CST参数优化功能对销钉的位置优化；

（3）、通过S参数分析优化效果。

3、微带线仿真

（1）、基本微带线的建模；

（2）、学习微带线的端口及边界条件的设置。

4、微带低通滤波器设计

（1）、根据参数要求计算滤波器的各项参数；

（2）、学习微带滤波器的设计方法；

（3）、利用CST软件设计出符合实验要求的微带低通滤波器。

六、实验器材（设备、元器件）：

计算机、CST软件。

七、实验步骤：（简述各个实验的实验步骤）

1、矩形波导仿真：

①. 建模：建立矩形波导的模型（86.4mm*43.2mm*200mm）；②. 设置

端口；③. 设置频率：将频率设置为2.17-3.3GHz，仿真高次模的时候将上限频率设置成6GHz；④. 仿真；⑤. 端口计算，场监视器：得到S11图以及场分布图；⑥. 计算β和Zwave参数

2、带销钉T接头优化：

①. 建模：建立带销钉T接头模型；②. 设置端口；③. 设置边界条件；④. 设置频率；④. 仿真；⑤. 扫参；⑥. 优化

微带线仿真：

①. 建模：建立微带线模型；②. 设置端口；③. 设置边界条件；④. 设置频率；④. 仿真；⑤. 扫参；⑥. 优化

4、微带低通滤波器设计：

①. 根据指标选择滤波器阶数；②. 确定原型电路；③. 确定基本结构；④. 在CST中，利用理想元件来验证；⑤. 利用CST时域仿真微带线的方法来得到特定阻抗的微带宽度，并通过微带线理论的公式计算特定阻抗的微带长度

八、实验结果及分析：

1、矩形波导仿真：

矩形波导模型及端口图

S11参数图

f=3时的电场图

f=3时的磁场图

计算

f=5.2时的电场图（高次模）

f=5.2时的磁场图（高次模）

高次计算

2、带销钉T接头优化：

带销钉T接头模型图及端口图

扫参图

参数优化图

优化后反射系数图3、微带线仿真：

模型图

特性阻抗曲线图端口电场图端口磁场图

4、微带低通滤波器设计：

模型图

优化前的S db图

理想原件验证图

优化后的S db图

九、实验结论：

1. 使用CST对矩形波导进行建模，并求解波导场量（如图1-3~图1-6），在仿真软件中查看电场、磁场，求解相位常数，端口阻抗（等基本参数。

2. 使用CST对带销钉T接头建模，使用CST参数优化功能对销钉的位置优化，通过S参数分析优化效果。

3. 使用CST对带微带线建模，进行微带线的端口及边界条件的设置，使用CST 参数优化功能导带宽度进行优化，通过S参数分析优化效果。

4. 根据参数要求计算滤波器的各项参数，学习微带滤波器的设计方法，利用CST 软件设计出符合实验要求的微带低通滤波器。

十、思考题：

1、矩形波导仿真：

（1）、使用CST MICROWA VE STUDIO对矩形波导仿真需要几个步骤？

建模，设置端口，设置频率，仿真，端口计算，场监视器，参数计算

（2）、计算3GHz下的相位常数β和波导的特性阻抗Z，并同仿真结果比较，填写下表。要求：给出计算β和Z的过程。

表1 3GHz波导相位常数与特性阻抗计算值与仿真结果比对

相位常数特性阻抗计算值51.2418 462.261 CST仿真结果51.3421 461.357

（3）、从仿真的各个模式中，找出TE20模，并给出分析过程。截图给出1端口上的电场分布图和上表面的磁场分布图。

电场分布图：

磁场分布图：

2、带销钉T接头优化：

（1）、在T型接头优化过程中，调谐螺钉尺寸及位置对于端口反射系数的影响。

随着销钉位置的移动s11参数变化如上

（2）、给出你的最佳优化结果（中心频率至少要小于-20dB，中心频率任选）。

3、微带线仿真：

（1）、微带线端口应该如何设置？观察并贴出你仿真所得的微带线端口的电场和磁场分布图。