南昌大学HFSS工程应用仿真实验报告：1~8(3)

点击Y标签，选择Category: S parameter; Quantity: S(P1 P1)、S(P2 P1)；Function: dB,点击New Report按钮完成，仿真结果如下：

图四、滤波器的S参数曲线

以上为反射系数与传输系数曲线，观察结果图可发现，中心频率在3.3GHz,相对带宽为：3.267~3.333GHz,最大的S21出现在3.3182GHz,值为-14.6106dB。在带外，阻带最小衰减大于25dB,可见设计结果是满足指标要求的。

五、实验心得：

本实验是HFSS设计仿真的第二个实验，在实验一的基础上已经相对熟悉了一些软件操作，故实验进行较为顺利。值得注意的一个地方是：在设置边界条件平面时，选择Substrate的下底面，这一操作需要鼠标一边点击Faces,一边观察仿真区域紫色面的变化以选中其底面。得出实验结果后，参考实验书的理论知识讲解分析实验结果的正确性，再次加深对耦合交叉滤波器性能特点的理解以及运用于源—负载之间达到实现多两个传输零点的目的原理。并且通过实验也更加熟练掌握了各设计部分的操作技巧，为后续更复杂的仿真设计做好准备。

实验三微波波导魔T元件的设计与仿真

一、设计指标要求：

工作频率为4GHz

此魔T元件设计仿真中采用波导结构实现，最终获得S参数曲线和场分布图的仿真结果。

二、实验设备：

PC机、HFSS仿真软件。

三、设计原理：

在魔T中，当TE10模微波信号从p1端口输入时，不能在端口p3内激发电磁场，即端口p3隔离，信号由p2和p4反相等分输出（E面T特征）；当信号从端口p3输入时，不能在端口p1内激发电磁场，即端口p1隔离，信号由p2和p4同相等分输出（H面T特征）。

本实验介绍如何在HFSS中利用沿轴复制的技巧实现对魔T的4个波导臂建模，同时介绍波端口积分线的设置，最后生成了S参数曲线和场分布图的仿真结果。

四、设计仿真步骤：

（1）建立新的工程

为了方便建立模型，在Tool>Options>HFSS Options中将Duplicate boundaries with geometry 复选框选中。 （2）设置求解类型

? 在菜单栏中点击HFSS>SolutionType>Driven Model>OK. （3）设置模型单位

? 在菜单栏中点击Modeler>Units>mm. （4）设置模型的默认材料

? 在工具栏中设置模型的默认材料为真空（vacuum） （5）创建魔T ? 创建arm_1

1） 在菜单栏中点击Draw>Box或者在工具栏中点击按钮

。

2） 在软件操作界面右下角输入长方体起点坐标及X、Y、Z三个方向尺寸。输入坐标时，

可以用Tab键来切换。

3） 在属性（Property）窗口中选择Attribute标签，将该长方体命名为arm_1. 4） 通过Ctrl + D操作实现3D模型合适大小的显示。 ? 设置激励端口

1） 在菜单栏中点击Edit>Select>Faces,选择arm_1的上表面，选择面的方法同前两个实验一

致。

2） 在菜单栏中点击HFSS>Excitation>Assign>Wave Port>General,在此窗口中将端口命名为

p1,并在宽边中点设置积分线，方法为：先定位好中点坐标，然后输入与底边一致的尺寸长度即可。然后点击Next直到Finish结束。 ? 创建arm_2（借助arm_1的旋转操作完成）

1） 在3D模型窗口中鼠标左键选中arm_1或Ctrl + A. 2） 在菜单栏中点击Edit>Duplicate>Around Axis.设置：

Axis:X,Angle:90(deg),Totalnumber:2点击Next结束。

? 创建arm_3、arm_4（借助arm_2的旋转操作完成）

1） 在菜单栏中点击Edit>Select> By Name,选中arm_2,点击OK结束。 2） 在菜单栏中点击Edit>Duplicate>Around Axis.设置：

Axis:Z,Angle:90(deg),Totalnumber:3点击Next结束。

3） 利用Ctrl + D将模型显示调整至合适大小。

? Ctrl + A选中所有设计部分并Unite组合，完成创建魔T 的全部操作过程。 （6）为该问题设置求解频率及扫描范围

? 设置求解频率

1）在菜单栏中点击HFSS>Analysis Setup>Add Solution Setup. 2）在求解窗口中设置：

SolutionFrequency:4GHzMaximumNumberofPsaaes:6MaximumDeltaSperPass:0.02点击OK结束。

? 设置扫频

1）在菜单栏中点击HFSS>Analysis Setup>Add Setup. 2）选择Setup1,点击OK结束。 3）在扫频窗口中设置：

SweepType:FastFrequencySetupType:LinearCountStart:3.5GHzStop:4.0GHzCount:10014）将Save Field复选框选中点击OK结束。

（7）保存工程并命名为hfss_magic T,设计结果如下图：

图一、魔T完整模型

? 点击菜单栏的图标，检查设计步骤是否出错。如下图即为仿真设计正确。

图二、软件检错界面图

? 在菜单栏中点击HFSS>Analyze All,完成仿真设计计算，出现如下图状态：

图三、魔T运算界面图

（8）后处理操作 ? S参数。

1） 点击菜单栏HFSS>Result>Create Modal Solution Data Report>Rectangle Plot. 2） 在Trace窗口中设置：

Solution:Setup1:Sweep1Domain:Sweep

点击Y标签，选择Category: S parameter; Quantity: S(P1 P1)、S(P2 P1)、S(P3 P1)、S(P4 P1)；

Function: dB,点击New Report按钮完成。 ? S参数相位

1） 点击菜单栏HFSS>Result>Create Modal Solution Data Report>Rectangle Plot. 2）在Trace窗口中设置：

Solution:Setup1:Sweep1Domain:Sweep

点击Y标签，选择Category: S parameter; Quantity: S(P2 P1)、S(P4 P1)；Function: cang_deg

点击New Report按钮完成。S参数曲线、S参数相位结果图如下：

图四、魔T的S参数曲线

图五、魔T的S参数相位曲线

以上为魔T微波混合接头的S参数幅值、相位曲线结果，观察可发现S(P2 P1)和S(P4 P1)曲线基本重合（故图中仅可直观看到3条曲线），这是满足等分要求的，因为端口2、4反相等分输出。在中心频率4GHz时，端口1的自反射S11约为-10.4611dB,从端口1到端口2和从端口1到端口4的传输量（S21 S41）为-3.4224dB,接近理想值-3dB。而端口1到端口3的传输量S31为-54.138dB,得到充分的隔离。而此时S(P2 P1),S(P4 P1)在4GHz时的相角分别是：-277.9960°,97.9892°,基本相差180°即反相，从幅度和相位都满足E面T的特性。 ? 场分布图

1） 选中需要描绘场分布的物体，即在3D模型窗口选中整个魔T结构。 2） 在菜单栏中点击HFSS>Fields>Plot Fields>E>Mag_E. 3） 在创建场图窗口中选择：

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库南昌大学HFSS工程应用仿真实验报告：1~8(3)在线全文阅读。