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HFSS微波仿真实验,实验六合一技术报告.docx
文档介绍:
肇庆学院 12 通信 2班杨桐烁 201224124202 实验一 T 形波导的内场分析和优化设计实验目的 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、HFSS13.0 或更高版本软件 3、截图软件 T 形波导的内场分析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。实验步骤 1、新建工程设置:运行 HFSS 并新建工程、选择求解类型、设置长度单位 2、创建 T 形波导模型:创建长方形模型、设置波端口源励、复制长方体、合并长方体、创建隔片 3、分析求解设置:添加求解设置、添加扫频设置、设计检查 4、运行仿真分析 5、查看仿真分析计算结果内场分析结果 1、图形化显示 S参数计算结果 XY Plot 1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 T 形波导的优化设计实验原理利用参数扫描分析功能。分析在工作频率为 10GH z时, T 形波导 3 个端口的信号能量大小随着隔片位置变量Offse t的变化关系。利用HFS S的优化设计功能, 找出隔片的准确位置,使得在 10GH z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 2、参数扫描分析设置和仿真分析:添加参数扫描分析项、定义输出变量、运行参数扫描分析 3、优化设计:添加优化变量、添加目标函数、设置优化变量的取值范围、运行优化分析。实验结果 1、创建功率分配随变量 Offset 变化的关系图 XY Plot 4 输出变量随变量 Offset 变化的关系图分析:从上图所示的图可以看出,当变量Offset 值逐渐变大时,即隔片位置向端口 2移动时,端口 2的输出功率逐渐减小,端口 3的输出功率逐渐变大; 当隔片位置变量 Offset 超过 0.3 英寸时,端口 1 的反射明显增大,端口 3的输出功率开始减小。因此,在后面的优化设计中,可以设置变量 Offset 优化范围的最大值为0.3英寸。同时,在Offset =0. 1英寸时,端口3的输出功率约为0.65 , 端口 2的输出功率略大于 0.3 ,此处端口 3的输出功率约为端口 2输出功率的两倍。因此,在优化设计时,可以设置变量 Offset 的优化初始值为 0.1 英寸。另外,变量 Offset 优化范围的最小值可以取 0英寸。优化设计结果 0 2 4 6 8 10 12 14 Eval uati on 0.00 0.13 0.25 0.37 0.50 0.63 Cost 实验总结通过本次 HFSS 天线仿真实验,使我更加真实、贴切的了解天线的原理和用途。生活中我们可以见到各种奇形怪状的天线,却不知其意义何在。在这次实验过程中,我不停的操作、翻阅资料、上网查阅文献,对天线仿真设计的各个环节有了一个较为清楚的认识,对天线的各种参数也有了具体的理解,这些东西对以后的相关学习和研究打下了基础。实验二 HFSS 仿真对称振子天线实验目的 1、熟悉并掌握 HFSS 的工作界面、操作步骤及工作流程。 2、掌握对称振子天线的设计方法、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、HFSS13.0 或更高版本软件 3、截图软件实验步骤 1、新建一个优化设计工程 2 、参数扫描分析设置和仿真分析:添加参数扫描分析项、定义输出变量、运行参数扫描分析 3、优化设计:添加优化变量、添加目标函数、设置优化变量的取值范围、运行优化分析。实验数据表1对称振子天线三维体模型名称形状顶点(x,y,z) (mm) 尺寸(mm) 材料 arm1 圆柱体(0,0,0.5) radius=$r , height=$l Pec arm2 圆柱体(0,0,-0.5) radius =$r , height= -$lP ec airbox 长方体(-$lbd/3-$r,-$lbd/3-$r, -$lbd/3-$l) xsize=2*$lbd/3+2*$r ysize=2*$lbd/3+2*$r zsize=2*$lbd/3+2*$l vacuum 表2对称振子天线二维面模型名称所在面形状顶点(mm) 尺寸(mm) 边界/源 feed xz矩形(-$r,0,-0.5) dx= 2*$r, dz=1 L umped port 表3变量表变量名变量初始值( mm )变量值( mm ) $lbd 100 $l2525 (50, 75, 100) $r11 (2, 3,4) 实验步骤 1、新建一个优化设计工程 2 、参数扫描分析设置和仿真分析:添加参数扫描分析项、定义输出变量、运行参数扫描分析 3、优化设计:添加优化变量、添加目标函数、设置优化变量的取值范围、运行优化分析。实验步骤 1.打开 HFSS ,新建工程,将工程保存为 dip ole。 2设置求解类型。 3设置单位。 4 画对称振子的一支臂, 形状为圆柱体, 命名为 arm1 ,材料设置为理想导体, 半径设置为变量$r,臂长设置为变量$l。 5画馈电模型,形状为 zx面上的矩形,命名为 feed ,设置为 lumped port 激励方式。 6画辐射箱,命名为 airbox ,形状为长方体,材料为真空,边界条件为 radiation 。 7设置求解频率 3GHz ,扫频 1-5GHz 。 8检查及运行计算 9画电流分布 10画S参数曲线 11画阻抗曲线 12画方向图 13扫描变量$l 实验结果图 airbox 及天线图振子上电流幅度分布图|S 11|曲线图 24阻抗曲线。图 29二分之一波长对称振子三维增益图图二分之一波长对称振子 E面方向图图S参数随$r变化曲线图 36$r =2mm ,S参数随$l变化曲线图 39扫描变量$l得到的方向图 内容来自淘豆网www.taodocs.com转载请标明出处.
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