实验四-微波环形电桥元件的设计与仿真

实验四-微波环形电桥元件的设计与仿真

实验四微波环形电桥元件的设计与仿真

一、实验目的

1.设计一个微波环形电桥元件

2.查看并分析该微波环形电桥元件的S参数

二、实验设备

装有HFSS 13.0软件的笔记本电脑一台

三、实验原理

在微带电桥中，当信号从p2输入时，由于p2端口到达p1端口和到达p3端口的长度相同，因此信号平分并等幅同相自p1端口和p3端口输出，而沿p2>p1>p4,p2>p3>p4两条路径的距离相差2/

，p2端口输入的信号传到p4端口形成

g

大小相等、相位相反的两路，从而在p4端口互相抵消而无输出，p2端口与p4端口可看做互相隔离的。同理，若信号从p3端口输入，信号将等幅同相自p4端口和p2端口输出，而不会自p1端口输出，p3端口和p1端口是隔离的。若信

号自p4端口输入，p1端口和p3端口将等幅反相输出。若信号自p1端口输入，p4端口和p2端口将等幅反向输出。

四、实验内容

设计一个微波环形电桥元件，其指标要求如下：

工作频率为4GHz。

环形电桥元件设计仿真中采用微带结构实现。选用介质板的介电常数为εr=2.33，厚度为h =2.286mm。最终获得S参数曲线的仿真结果。

五、实验步骤

1.建立新工程

了方便建立模型，在Tool>Options>HFSS Options中讲Duplicate Boundaries with geometry复选框选中。

2.将求解类型设置为激励求解类型：

（1）在菜单栏中点击HFSS>Solution Type。

（2）在弹出的Solution Type窗口中

(a)选择Driven Modal。

(b)点击OK按钮。

3.设置模型单位

（1）在菜单栏中点击3D Modeler>Units。

（2）在设置单位窗口中选择：mm。

4.设置模型的默认材料

点击Material对应的按钮，在弹出的材料设置窗口中点击Add Material按钮，添加介电常数(Relative Permittivity)为2.33的介质，将其命名为My_sub。点击OK结束。

5.建立环形电桥模型

（1）首先建立介质基片

(a)在菜单栏中点击Draw>Regular Poyhedron。

(b)在坐标输入栏中输入中心点的坐标：X：0，Y：0，Z:-1.143按回车键。

(c)在坐标输入栏中输入半径向量：dX：

22.345mm/cos(30*pi/180)，dY：0，dZ：0按回车键。

(d)在坐标输入栏中输入棱柱的高度：dX：0，dY：0，dZ：2.286按回车键。

(e)在弹出的Segment Number窗口中将多边形数改为6。在特性（Property）窗口中选择Attribute标签，将该名字修改为Substrate。

（2）建立Trace

(a)在菜单栏中点击Draw>Rectangle,创建矩形模型。

(b)在坐标输入栏中输入起始点的坐标：X：-0.89154，Y：0，Z：0按回车键。

(c)在坐标输入栏中输入长、宽：dX：1.78308，dY：22.345，dZ：0按回车键。

(d)在特性（Property）窗口中选择Attribute 标签，将该名字修改为Trace。

（3）为Trace设置理想金属边界条件。

(a)在菜单栏中点击Edit>Select>By Name,

在弹出的窗口中选择Trace。

(b)在菜单栏中点击HFSS>Boundaries>Assign>Perfect E。在弹出的对话框中将其命名为Perf_Trace，点击OK按钮。

（4）为Trace设置激励端口

(a)在菜单栏中点击Modeler>Grid

Plane>XZ，将工作主平面更改为XOZ平

面。

(b)在菜单栏中点击View>Modify

Attributes>Orientation

(c)在观察窗口中选择观察视角，Right，点

击Apply，然后点击Close结束。

(d)创建矩形端口面，点击Draw>Rectangle。

(e)运用捕捉功能，在3D窗口中移动鼠标，当鼠标移动到棱柱矩形侧面左下角点时，此时鼠标形状为正方形表示已经捕捉到该顶点，点击鼠标左键。

(f)在3D模型窗口中拖动鼠标，当鼠标捕捉到右下角顶点时，点击鼠标左键。

(g)在特性（Property）窗口中选择Attribute 标签，将该名字修改为Port。

(h)在菜单栏点击HFSS>Excitations>Assign>Wave Port,在Lumped Port窗口的General标签中，将该端口命名为p1。

(i)在Modes 标签的Integration Line中点击None，选择New Line，在坐标栏中输入以下坐标：X：10.9，Y：22.345，Z：-1.143；dX：0，dY：0，dZ：1.143按回车键结束输入。点击Next 直至结束。

（5）创建其他Trace和波端口

(a)在菜单栏中点击Edit>Select>By Name,

在弹出的窗口中选择Trace、Port。

(b)点击Edit>Duplicate>Around Axis，设置：Axis：Z，Angle：60(deg)，Total number：4，点击OK结束。

（6）建立Ring

(a)在菜单栏中点击Modeler>Grid Plane>XZ，将工作主平面更改为XOZ平面。