H-T波導(dǎo)接口設(shè)置

1、 H-T型波導(dǎo)接口設(shè)計班 級： 通信13-2班 姓 名： 伊雪 學 號： 1306030224 指導(dǎo)教師： 徐維老師 成 績： 電子與信息工程學院信息與通信工程系1 設(shè)計準備1.1 目的熟悉并掌握HFSS的工作界面、操作步驟及工作流程。掌握T型波導(dǎo)功分器的設(shè)計方法和工作原理。 1.2 內(nèi)容  使用HFSS進行T型波導(dǎo)功分器的設(shè)計實現(xiàn)，創(chuàng)建設(shè)計模型，進行求解設(shè)置，并運行仿真計算。1.3 實驗原理  T型波導(dǎo)功分器又叫T型波導(dǎo)分支器，它能將波導(dǎo)能量從主波導(dǎo)中分路接出，它是微波功率分配器件的一種。此次設(shè)計H面T型分支，使得從1端口輸入的功率不平均的分配給端口2、3，使得

2、2端口的輸出功率為3端口的一半。同時，注意隔片尺寸的大小對于改變各端口的功率分配的作用。改變波端口激勵，實現(xiàn)2端口輸入，1、3端口輸出。 當隔膜位于中央1端口，它把信號分開并將其均勻地向端口2和端口3輸出。在輸出端口的S參量大小約為0.7。偶然反射預(yù)計發(fā)生在1端口。移動隔膜在端口2附近為0.2英寸，通過端口2降至0.1英寸，通過端口3后增加至0.9。比較研究的S參數(shù)在每個間隔位置的二維情形來確定實驗值是否與理論值相同。通過創(chuàng)建在電場空間的動態(tài)相位模型你還比較每個隔膜位置的電場模式。這些比較將會表明具有隔膜的場模式的變化是否和預(yù)期的一樣。 2 設(shè)計步驟 2.1 新建

3、項目 2.1.1 運行HFSS并新建工程  雙擊桌面上的HFSS快捷方式，啟動HFSS軟件。HFSS啟動后，會自動創(chuàng)建一個默認名稱為Project1的新工程和名稱為HFSSDesign1的新設(shè)計。 從主菜單欄選擇命令【File】【SaveAs】，把工程文件另存為Tee.hfss。然后右鍵單擊HFSSDesign1，從彈出菜單中選擇【Rename】命令項，把設(shè)計文件HFSSDesign1重新命名為Txingbodao 圖2-1 2.1.2 選擇求解類型  從主菜單欄選擇【HFSS】【SolutionType】，打開SolutionType對話框，

4、選中DrivenModal單選按鈕，單擊OK按鈕。   2.1.3 選擇求解類型  從主菜單欄選擇【HFSS】【SolutionType】，打開SolutionType對話框，選中DrivenModal單選按鈕，單擊OK按鈕。2.1.4 設(shè)置長度單位  從主菜單欄選擇【Modeler】【Units】，打開SetModelUnits對話框，選擇英寸（in）單位，單擊OK按鈕。此時，設(shè)置了建模時的默認長度單位，即英寸。 2.2 創(chuàng)建 T 型波導(dǎo)模型 2.2.1創(chuàng)建長方體 （1）從主菜單欄選擇【Tools】【O

5、ptions】【ModelerOptions】，打開3DModelerOptions對話框，選擇Drawing選項卡，確認選中EditPropertiesofnewprimitives復(fù)選框，然后單擊確定按鈕。 （2）從主菜單欄選擇【Draw】【Box】，或者單擊工具欄的快捷按鈕，進入創(chuàng)建長方體模型的工作狀態(tài)，移動鼠標光標到HFSS工作界面的右下角狀態(tài)欄，在狀態(tài)欄輸入長方體的起始點坐標為（0，0.45，0）。按下回車鍵確認后，在狀態(tài)欄輸入長方體的長（dx）、寬（dy）、高（dz）分別為2、0.9、0.4。 再次按下回車鍵確認后，會彈出新建長方體的“屬性”對話框；通過屬性對話

6、框可以設(shè)置和修改物體的位置、尺寸、名稱、材料和透明度等屬性。這里選擇Attribute選項卡，將長方體名稱項（Name）改為Tee，長方體材料屬性（Material）保持為真空（vacuum）屬性不變；單擊Transparent項的數(shù)值條，在彈出窗口中移動滑動條設(shè)置其值為0.4，以提高長方體的透明度。 設(shè)置完成后，單擊對話框下方的按鈕，退出屬性對話框。此時，即創(chuàng)建好了一個頂點位于（0，0.45，0），長、寬、高為2、0.9、0.4的長方體模型。按下快捷鍵Ctrl+D，軟件會適合窗口大小全屏顯示物體模型。  圖2-22.2.2 設(shè)置波端口激勵 （1）按F鍵切換到面選

7、擇狀態(tài)，單擊選中長方體上位于x=2處平行于yz面的平面，選中的平面會高亮顯示。 （2）在三維模型窗口內(nèi)單擊右鍵，從彈出的快捷菜單中選擇【AssignExcitation】【W(wǎng)avePort】，打開波端口設(shè)置對話框，在Name項輸入端口名稱Port1，單擊按鈕；在新窗口中單擊打開IntegrationLine下方的下拉列表框，選擇NewLine選項，設(shè)置端口的積分校準線。 （3）選中并單擊NewLine后，進入端口積分線繪制狀態(tài)。此時移動鼠標光標到前面所選中并高亮顯示的平面下邊緣的中間位置，即坐標（2，0，0）處，單擊鼠標左鍵，確定積分線的起始點；然后再移動鼠標光標到該平面上

8、邊緣的中間位置，即坐標（2，0，0.4）處，再次單擊鼠標，確定積分線的終止點，完成積分線設(shè)置。積分線設(shè)置完成后，會自動回到前面打開的波端口設(shè)置對話框，對話框余下各項都保持默認設(shè)置不變，一直單擊下一步按鈕，直至完成。設(shè)置好的波端口  圖2-32.2.3復(fù)制長方體 （1）從主菜單欄選擇【Tools】【Options】【HFSSOptions】，打開HFSSOptions對話框，選擇General選項卡，選中Duplicateboundarieswithgeometry復(fù)選框，然后單擊確定按鈕。 （2）復(fù)制長方體創(chuàng)建T形波導(dǎo)的第二個臂。展開操作歷史樹，單擊選擇Tee節(jié)點

9、，即可選中剛剛新建的名稱為Tee的長方體。 從主菜單欄選擇【Edit】【Duplicate】【AroundAxis】，打開DuplicateAroundAxis對話框，進行復(fù)制物體的操作。對話框中的Axis項選擇Z，Angle項輸入90deg，Totalnumber項輸入2，單擊對話框下方的按鈕，即可復(fù)制生成一個與z軸成90°夾角、名稱為Tee_1的長方體。該長方體繼承了長方體Tee的所有屬性，包括尺寸、材料屬性、激勵端口設(shè)置等。 （3）復(fù)制長方體創(chuàng)建T形波導(dǎo)的第三個臂。重復(fù)上面的復(fù)制操作，在Angle項輸入90deg，即可復(fù)制生成第三個長方體，復(fù)制生成的第三個長

10、方體的默認名稱為Tee_2，Tee_2是由Tee沿z軸順時針旋轉(zhuǎn)90°復(fù)制而成的。按快捷鍵Ctrl+D，讓物體適中顯示。 2.2.4合并長方體 （1）從主菜單欄選擇【Tools】【Options】【ModelerOptions】，打開3DModelerOptions對話框，選擇Operation選項卡，確認Clonetoolobjectsbeforeunite復(fù)選框未被選中。 （2）單擊鍵盤上的O鍵，切換到物體選擇狀態(tài)，單擊物體選中第一個長方體Tee，接著按下Ctrl鍵同時選中第二個長方體Tee_1和第三個長方體Tee_2，確保3個長方體都被選中之后，從

11、主菜單欄選擇【3DModeler】【Boolean】【Unite】命令或者單擊工具欄的快捷按鈕，執(zhí)行合并操作，將3個長方體合并生成一個T形物體模型，合并后的物體名稱和屬性與第一個被選中的物體相同。 2.2.5創(chuàng)建隔片 （1）創(chuàng)建一個長方體。從主菜單欄選擇【Draw】【Box】，進入新建長方體工作狀態(tài)。移動鼠標光標在三維模型窗口任選一個基準點，在xy面展開成長方形，單擊確定；再沿著z軸移動鼠標光標展開成長方體，單擊確定，完成后彈出屬性對話框。 （2）設(shè)置長方體的位置和尺寸。在“屬性”對話框的Command選項卡界面，Position欄輸入"0.45in，O

12、ffset-0.05in，0in"，設(shè)置長方體的起始點位置，按回車鍵確定，此時會彈出AddVariable對話框，要求設(shè)置變量Offset的初始值，在Value欄處輸入“0in”，然后單擊OK，返回屬性對話框。 在Xsize、Ysize和Zsize欄處分別輸入0.45、0.1和0.4，設(shè)置長方體的長寬高尺寸。然后，選擇屬性對話框的Attribute選項卡，在Name欄處輸入長方體的名稱Septum，單擊完成。此時，在T形波導(dǎo)內(nèi)部添加了一個小長方體。 （3） 相減操作。展開操作歷史樹，首先選中Tee，按下Ctrl鍵的同時再選中Septum，確認Tee和Septum都

13、被選中；之后，從主菜單欄選擇【3DModeler】【Boolean】【Subtract】命令或者單擊工具欄的按鈕，打開相減操作對話框。確認對話框中Tee在BlankParts欄，Septum在ToolParts欄，表明是從模型Tee中去掉模型Septum。單擊OK按鈕執(zhí)行相減操作。相減操作完成后，創(chuàng)建出完整的T形波導(dǎo)。 圖2-4 3 分析求解設(shè)置 3.1 添加求解設(shè)置  在工作界面左側(cè)的工程管理窗口（ProjectManager）中，展開TeeModal設(shè)計，選中Analysis節(jié)點，單擊右鍵，在彈出的快捷菜單中單擊【AddSolutionSetup】，打開求解設(shè)

14、置對話框。在該對話框中，SolutionFrequency項輸入10，默認單位為GHz，其他項都保持默認設(shè)置不變，單確定按鈕擊結(jié)束。此時，就在工程管理窗口Analysis節(jié)點下添加了一個名稱為Setup1的求解設(shè)置項。 3.2 添加掃頻設(shè)置  在工程管理窗口中，展開Analysis節(jié)點，右鍵單擊前面添加的Setup1求解設(shè)置項，在彈出菜單中單擊【AddFrequencySweep】，打開EditSweep對話框。在該對話框中，SweepType項選擇Interpolating，F(xiàn)requencySetup項設(shè)置。其他項保持默認設(shè)置不變，然后單擊EditSweep對話框的OK

15、按鈕完成掃頻設(shè)置，此時即在Setup1節(jié)點下添加了一個名稱為Sweep1的掃頻設(shè)置項。 Type：LinearSetup Start：8GHz Stop：10GHz StepSize：0.01GHz 3.3 檢查設(shè)計設(shè)置  從主菜單欄選擇【HFSS】【ValidationCheck】，彈出設(shè)計檢查驗證窗口，檢驗設(shè)計的完整性和正確性  圖3-13.4 仿真運行設(shè)置  從主菜單欄選擇【HFSS】【AnalyzeAll】，運行仿真分析。在分析求解過程中，工作界面右下方的進度窗口會顯示求解進度。求解運算需要幾分鐘的時間，求

16、解運算完成后，在工作界面左下方的信息管理窗口會顯示求解完成信息。 4 結(jié)果分析 4.1 圖形化顯示S參數(shù)計算結(jié)果  右鍵單擊工程管理窗口中工程樹下的Results項，在彈出的菜單中選擇【CreateModalSolutionDataReport】【RectangularPlot】，打開如圖2.31所示的結(jié)果報告設(shè)置對話框。 在對話框的左側(cè)，Solution項選擇Setup1:Sweep1，Domain項選擇Sweep；在對話框的右側(cè)，X項選擇Freq，在Category列選擇SParameter，在Quantity列按下Ctrl鍵的同時選擇S(Port1

17、,Port1)、S(Port1,Port2)、S(Port1,Port3)項，在Function列選擇mag，其他保持默認設(shè)置不變。然后單擊按鈕，即可繪制出S11、S12、S13幅度隨頻率變化的曲線。 繪制生成的結(jié)果顯示報告會自動添加到工程樹的Results節(jié)點下，其默認名稱為XYPlot1。 4.2 查看表面電場分布  雙擊工程樹下的設(shè)計名稱TeeModal，返回三維模型窗口。在三維模型窗口中單擊右鍵，從右鍵彈出菜單中選擇【SelectFaces】命令，進入面選擇狀態(tài)；單擊選中T形波導(dǎo)模型的上表面。選中的模型表面會高亮顯示。 從主菜單欄選擇【HFSS】

18、【Fields】【PlotFields】【E】【Mag_E】，打開CreateFiledPlot對話框，對話框所有設(shè)置保持默認不變，單擊按鈕，此時在選中的T形波導(dǎo)上表面會顯示出場分布情況；同時，在工程樹的FieldOverlays節(jié)點下會自動添加該場分布圖，其默認名稱為Mag_E1。 4.3 動態(tài)演示場分布圖 在工程樹的Mag_E1項上單擊右鍵，從彈出菜單中選擇【Animate】，打開動畫演示設(shè)置對話框，對話框各項設(shè)置保持默認不變，單擊按鈕，則可以觀察到T形波導(dǎo)表面的場分布。 圖4-15心得體會本次設(shè)計是使用HFSS進行T型波導(dǎo)功分器的設(shè)計實現(xiàn)，創(chuàng)建設(shè)計模型，進行求解設(shè)置，并運行仿真計算。由于做另外一