微波魔T的课程设计
微波课程设计报告
微波技术课程设计报告院系：专业班级：学生姓名：指导教师：（课程设计时间：2015年7 月1 日——2015年7 月8 日）安徽大学目录1.课程设计目的 (1)2.课程设计题目描述和要求 (1)3.课程设计报告内容 (2)3.1 阻抗与导纳的相互转换 (2)3.2 由负载阻抗求驻波比和驻波相位 (2)3.3 串联单支节调匹配 (3)3.4 界面 (8)3.4.1 总界面 (8)3.4.2 阻抗与导纳变化界面 (8)3.4.3 由负载阻抗求驻波比和驻波相位界面 (9)3.4.4 串联单支节调匹配界面 (9)4. 团队分工 (10)5. 心得体会 (10)1.课程设计目的微波课程设计利用软件分析把微波技术课程中学到的的基础内容贯穿起来，以软件方式实现微波器件的性能参数设置和分析。
使我们通过实践能更好地掌握基本微波器件的设计和应用，更深层地掌握微波技术教材的内容。
微波课程设计中软件仿真可以更加形象，具体地认识和了解微波课程基础知识，以便更容易地学习微波技术课程，掌握及理解地更加透彻。
课程设计培养了我们分析问题，解决问题的能力以及团队合作的精神与意识，培养我们独立自主地学习能力以及书写综合实验报告的能力。
这次微波课程设计用到了MATLAB进行编程，同时编写界面界面进行操作，充分展现学科间的综合应用，融汇贯通。
这可以促使我们从理论过渡到实践的学习，理论是实践的基础和总领方向，而实践是深刻掌握知识的有效路径。
课程设计是大家相互学习和实践的方式，这正是课程设计的重要性所在。
2.课程设计题目描述和要求根据组员讨论后，我组选了课题一第四组的题目，其对应的题目和要求如下表1所示：表1 题目描述和要求3.课程设计报告内容 3.1 阻抗与导纳的相互转换根据转换公式11Z R jX Y G jB=+==+可知，我组采用MATLAB 编程实现，并完成如下表2的内容。
其MATLAB 程序如下，对应的流程图如右图1所示： clear clc close allX=input('请输入阻抗虚部X=');R=input('请输入阻抗实部R='); Z=R+X*i; Y=1.0/Z G=real(Y) B=imag(Y)3.2 由负载阻抗求驻波比和驻波相位根据如下公式实现驻波比和驻波相位的求解, 并完成如下表3的内容。
微波技术课程设计
微波技术课程设计引言微波技术是一门涉及电磁波在微波频段的传输和应用的学科。
它在通信、雷达、无线电频谱分析等领域有着广泛的应用。
本文将介绍微波技术课程设计的相关内容，包括课程设计目标、内容安排、实验方案以及评估方法。
课程设计目标微波技术课程设计旨在培养学生对微波技术的理论基础和实践应用能力。
具体目标如下：1.理解微波技术的基本原理和概念；2.掌握微波器件和电路的设计方法；3.学会使用仿真工具进行微波系统分析和优化；4.能够独立完成一个小型微波系统的设计与实现。
课程内容安排本课程设计分为理论学习和实验项目两部分。
理论学习1.微波频段概述：介绍微波频段的定义、特点以及应用领域。
2.微波器件与电路：讲解常见的微波器件（如天线、滤波器、功率放大器等）和电路（如微波集成电路）的设计原理和性能指标。
3.微波传输线理论：介绍微波传输线的特性参数、传输线模型以及常见的微波传输线类型。
4.微波系统分析与优化：介绍微波系统的分析方法，包括S参数测量、噪声系数测量等，并讲解如何使用仿真工具进行系统优化。
实验项目1.微波器件测试：学生将使用测试仪器对不同类型的微波器件进行性能测试，包括频率响应、增益、带宽等指标。
2.微带天线设计：学生将根据给定的频率要求和天线类型，设计并制作一个微带天线，并进行性能测试和优化。
3.微波功率放大器设计：学生将设计一个微波功率放大器电路，并通过仿真工具进行性能分析和优化。
最后，学生需要制作并测试该功率放大器的实际性能。
实验方案实验设备与软件1.高频信号发生器：用于产生不同频率的高频信号。
2.高频功率计：用于测量高频信号的功率。
3.网络分析仪：用于测量S参数以及其他高频电路的性能。
4.仿真软件：如ADS、CST等，用于进行微波系统的仿真和优化。
实验步骤1.实验项目一：微波器件测试–准备不同类型的微波器件样品；–连接相应的测试仪器，测量器件的频率响应、增益、带宽等指标；–分析并比较不同器件的性能。
哈尔滨工业大学(威海)微波技术实验报告
《微波技术》实验班级学号姓名实验一ANSOFT HFSS软件的使用与魔T的仿真一、实验内容1.下载并且安装ANSOFT HFSS软件10.0版本2.学习使用该软件3.仿真魔T4.写出仿真使用后的报告二、验收方式1.提交使用报告(封皮班级学号装订成册)2.用电脑对进行实际的演示和操作三、实验步骤注：首先根据实验Word文档设置仿真环境变量以保证魔T仿真能正确进行。
1、建立工程文件在Tool>Options>HFSS Options中讲Duplicate Boundaries with geometry复选框选中这样使得在复制模型时，所设置的边界一起复制。
2、设置求解类型3、设置模型单位将创建模型中的单位设置为毫米。
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(1) 创建arm_1利用Draw>Box创建。
(2) 设置激励端口注意：在哪一个端口设置激励，就先画哪一个端口，并将端口命名为P1。
(3) 创建其他臂利用旋转复制的方式创建arm_2，arm_3，arm_4。
(4) 组合模型利用布尔运算将所有的arm组合成为一个模型，即魔T创建完成。
6、设置求解频率即扫频范围(1) 设置求解频率。
解设置窗口中做以下设置：Solution Frequency ：4GHz；Maximum Number of Passes：5；Maximum Delta S per Pass ：0.02。
(2) 设置扫频。
在扫频窗口中做以下设置：Sweep Type：Fast；Frequency Setup Type：Linear Count；Start ：3.4GHz；Stop：4GHz；Count：1001；将Save Field复选框选中。
实验仿真图如下：图1 电场E分布说明：图1以正z轴方向为激励端口1，负y轴端口2，正x轴端口3，正y轴端口4。
可知：（1）端口1作为激励端口，端口2和端口4有等幅反向波输出。
南京理工大学李兆龙教授 平面魔t设计——ads
平面魔T设计实验报告姓名：苏杭班级：通信3班学号：1004220309院系：电光学院目录一、课题名称 (2)二、设计原理 (2)三、设计指标. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3四、设计步骤 (3)1．创建项目 (4)2．搭建混合环原理图 (5)3．线路参数修改 (5)4.最终结果 (14)五、心得体会 (7)电磁场与微波技术课程设计一、课题名称：环形耦合器的设计与仿真二、设计原理：混合环是微波波段常用的器件之一，它是一种耦合器，可以用来监视功率和频谱，把功率进行分配和合成，并可以构成平衡混频器和测量电桥等。
混合环是4端口网络，可以由微带线制成，混合环的结构如图1所示整个环的周长为3/2λg，四个分支线并联在环上，将环分为4段，4段长度如图1所示，λg为混合环波长。
图1混合环有两个端口相互隔离，即从一个端口输入信号，另一个与之隔离的端口没有信号输出，与此同时另外两个端口平分输入功率，因此可以看作是一个3dB 定向耦合器。
当端口1输入信号时：到达端口2的两路信号等幅同相，端口2有输出，相位滞后90度；达到端口3的两路信号等幅反相，端口3无输出；达到端口4的两路信号等幅同相，端口4有输出，相位滞后90度。
其中端口2和端口4输出振幅相同。
因此，有S 41=S 21= （-j ），S 31=0端口2输入信号时：到达端口1的两路信号等幅同相，端口1有输出，相位滞后90度；到达端口3的两路信号等幅同相，端口3有输出，相位滞后70度；到达端口4的两路信号等幅反相，端口4无输出。
其中端口1和端口3输出振幅相同。
因此有S 12= （-j ）, S 32= j ,S 42=0;当端口3输入信号时：到达端口1 的两路信号等幅反相，端口1无输出；到达端口2的两路信号等幅同相，端口2有输出，相位滞后270度；到达端口4的两路信号等幅同相，端口4有输出，相位滞后90度。
微波的技术实验指导书(二)
实验一三厘米波导测量系统一、系统结构框图图1-1 三厘米波导测量系统备注：三厘米隔离器用在精密测量中，而在一般测量中可以不加，因为在YM1123中有一个隔离器。
本章后续的六个实验均是基于该结构展开的，下面将对结构中的仪器进行一一介绍。
二、仪器、器件介绍本套系统主要用于测量微波在波导中传输时的一些基本参数，如波导波长、反射系数、阻抗及功率等。
主要用到的仪器为：YM1123微波信号发生器、波导测量线、小功率计、频率计、选频放大器、波导功率探头以及各种波导元件。
下面分别进行介绍：（一）YM1123微波信号发生器YM1123微波信号发生器是一款固态信号源，主要基于某些半导体材料（如砷化镓）的体效应来实现振荡的，具有功率大、稳定可靠等特性。
整体结构由高频部分、调制器部分、功率显示部分（对100uW的功率作相对指示）、频率显示部分及衰减显示部分、工作状态控制部分、电源部分六大件组成，其中高频部分负责产生7.5GH z～12.4GHz的微波信号，调制部分负责产生一系列脉冲信号，采用PIN调制器来实现微波信号的脉冲幅度调制。
其面板调节控制机构如下所示：1. 面板调节控制机构（1）电源开关位置。
（2）工作状态开关：按移动键可改变工作状态，指示灯也相应改变。
工作状态有：等幅（=，用于测量校准衰减器在100uW时0dB定标）、内调制（分方波和脉冲两种）、外调制（外输入脉冲信号，具有极性变换功能）及外整步。
（3）“调谐”旋钮调节可改变输出频率。
（4）“调零”旋钮调节可改变电表电气调零。
（5）“衰减调节”旋钮可控制输出功率大小。
反时针调节，信号输出增大，衰减显示减小；顺时针调节，信号输出减小，衰减显示增大。
（6）“衰减调零”为100uW基准0dB校准。
（7）“×1、×10”开关：调制信号重复频率开关。
（8）“重复频率”旋钮调节可改变调制信号重复频率。
（9）“脉宽”旋钮调节可改变调制信号脉冲宽度。
（10）“延迟”旋钮调节可改变调制信号脉冲延迟时间。
微波技术与天线实验4魔T仿真
一实验要求利用HFSS建立一个波导魔T，尺寸为50mmx20mm，端口顺序如图1。
图1 魔T端口顺序二实验过程1.画图魔T的四个分支可以由三个长方体构成。
2.组合将所有的图形选中，Modeler>Boolean>Unite，将四个在分支组合为一个整体。
3.设置激励源分别将波导的4各端口按图1的顺序分别设置为wave port1、wave port2、wave port3、wave port3。
4.设置求解条件在HFSS>Analysis Setup>Add Solution Setup中将频率设置为3.7GHz;，AdaptiveSolution 下的Maximum Number of设为10，Maximum deta S设为0.001（如图2）。
点击确定。
图2 设置求解条件点击HFSS>Analysis Setup>Add Frequency Sweep,设置如图3图3 扫频设置5.检查及运行计算。
点击检查，显示无错（如图4），然后点击运行。
图4 检查无错窗口6.查看仿真结果HFSS>Results>Creat Modal Solution Data Report>Rectangular Plot，出现界面如图5，Category列设为缺省值S Parameter，Quantity列设为缺省值S(1,1)，Function列设为缺省值dB，然后点击New Report；接着Quantity列设为S(1,2)，点击Add Trace；Quantity列设为S(1,3)，点击Add Trace；Quantity列设为S(1,4)，点击Add Trace。
最终图形如图6（a）（颜色已经改过）。
同样可以得到S31、S32、S33、S34曲线如图6（b）。
图5 报告窗口（a）S11、S12、S13、S14曲线（b）S31、S32、S33、S34曲线图6 S参数曲线7 改变激励端口将所有图形转中，点击鼠标右键>Plot Field>E>Mag_E，得到图形如图7，通过动画Animation可以看到波从端口1入射，分别从端口2和4传出。
微波技术基础实验指导书
微波技术基础实验指导书电子信息工程学院微波技术基础实验课程组编2013.02实验一 微波测量系统的认识与调试一、实验目的与要求应用所学微波技术的有关理论知识，理解微波测量系统的工作原理，掌握调整和使用微波信号源的方法，学会使用微波测量系统测量微波信号电场的振幅。
了解有关微波仪器仪表，微波元器件的结构、原理和使用方法。
二、实验内容1．掌握下列仪器仪表的工作原理和使用方法三厘米标准信号发生器（YM1123）、三厘米波导测量线（TC26）、选频放大器（YM3892）。
2．了解下列微波元器件的原理、结构和使用方法波导同轴转换器（BD20-9）、E-H 面阻抗双路调配器（BD20-8）、测量线（TC26）和可变短路器（BD20-6）等。
三、实验原理本实验的微波测试系统的组成框图如图一所示图 1它主要由微波信号源、波导同轴转换器、E-H 面阻抗双路调配器、测量线和选频放大器主要部分组成。
下面分别叙述各部分的功能和工作原理，其它一些微波元器件我们将在以后的实验中一一介绍。
1．微波信号源（YM1123）1.1基本功能1.1.1提供频率在7.5～12.5GHz 范围连续可调的微波信号。
1.1.2该信号源可提供“等幅”的微波信号，也可工作在“脉冲”调制状态。
本系统实验中指示器为选频放大器时，信号源工作在1KHz “”方波调制输出方式。
信号源波导同轴转换器 单螺钉调配器 功率探头数字功率计 微波频率计 E-H 面调配器魔T定向耦合器 H 面弯波导 晶体检波器 测量线 选频放大器 可变衰减器1.2工作原理1.2.1本信号源采用体效应振荡器作为微波振荡源。
体效应振荡器采用砷化镓体效应二极管作为微波振荡管。
振荡系统是一个同轴型的单回路谐振腔。
微波振荡频率的范围变化是通过调谐S型非接触抗流式活塞的位置来实现的，是由电容耦合引出的功率输出。
1.2.2本信号源采用截止式衰减器调节信号源输出功率的强弱。
截止式衰减器用截止波导组成，其电场源沿轴线方向的幅度是按指数规律衰减。
宽带波导魔T的设计
2006 年 6 月 第 29 卷第 3 期
舰船 电 子对 抗
SH IPBOA RD EL ECT RON IC COU N T ERM EA SU RE
Cd =
x2 + x
1ch- 1
1+ 1-
x2 x2
-
2ln
4x 1- x2
,
x=
d b
( 3)
单位长度总电容 C1 为 2Cd 和 C s 并联, 即:
C1 = S / d + 2Cd
( 4)
等效电感 L 为:
L = b( a- s) / 2
( 5)
单位长总的等效电感 L1 是 2 个 L 的并
联, 则:
Jun. 2006
V ol. 29 N o. 3
宽带波导魔 T 的设计
杜仑铭, 徐可荣
( 船舶重工集团公司 723 所, 扬州 225001)
摘要: 介绍了一种宽带波导魔 T 的设计, 并使用三维电磁仿 真软件对 其进行仿真 计算。本设计 中波导魔 T
的带宽达到了一个倍频以上, 使其有了更 广的使用范围。
Abstract: T his paper int roduces t he design of a kind o f w ide band w aveguide mag ic T , and simulat es and calculates t he wide band w aveguide magic T by 3D electr omagnetic simulat io n sof t w ar e. It can make t he band o f the w aveguide m ag ic T to ex ceede one double frequency, and expands the o perational r ange of t he wav w av eg uide; waveg uide magic T ; simulat io n
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魔T的设计
一、设计目的
由于关于微波的一些理论、概念都比较抽象，理解不深刻。
为了把一些理论用形象的方法表现出来，出现了许多关于微波的仿真软件。
本次设计就是在这些软件的基础上进行的。
其目的就是通过学习基于有限元的微波EDA仿真软件HFSS软件，加强对相关知识的理解和掌握，提高在射频领域的应用能力。
本设计基于微波元器件的理论级熟练掌握HFSS仿真软件基础上，设计一个魔T，查看魔T的S参数并分析场分布图。
二、设计方案
从设计目的出发，本文主要是研究魔T的S参数并分析场分布图。
因此对于这个课设，可以在一个魔T设定多个端口，以确定魔T的内部的分布特性。
三、设计原理
魔T是波导分支器的一种，是一种功率分配器元件。
E面T分支、H-T分支也是波导分支器。
E面T分支是在主波导宽面上的分支，其轴线平行于主波导的TE10模的电场方向。
H-T分支是在主波导窄边面上的分支，其轴线平行于主波导的TE10模的磁场方向。
将E--T分支和H--T分支合并,并在接头内加匹配以消除各路的反射,则构成匹配双T,如右图所示,它有以下特征:
1.四个端口完全匹配.
2.端口“①、②”对称，即有
3.当端口“③”输入，端口“①、②”有等辐同相波输出，端口“④”隔离。
4.当端口“④”输入，端口“①、②”有等辐反相波输出。
端口“③”隔离。
5.当端口“①或②”输入时，端口“③、④”等分输出而对应端口“②”或“①”隔离。
6.当端口“①、②”同时加入信号时，端口“③”输出两信号相量和的1/倍，端口“④”输出两信号差的1/倍。
端口“③”称为魔T的H臂或和臂，端口“④”称为魔
T的E臂或差臂。
由个散射参数可得魔T的[S]矩阵为
总之：魔T具有对口隔离，邻口3DB摔减及完全匹配的关系。
四、设计步骤及内容
1、打开HFSS软件，建立新的工程。
并设置模型单位为mm和模型的默认材料为真空。
2、创建魔T：
画出长方体，是其长边沿Z轴，并设其上表面为P1，在此面上设激励。
根据画出的长方体分别旋转到三个90度、180度、270度处。
依次为p2、p3、p4口。
然后进行组合，形成魔T。
如图：
3、为该问题设置求解频率计扫描范围，设置完成后，保存工程。
4、求解该工程，然后进行操作处理，仿真后查看魔T的S参数和场分布动态图。
5、分别以其他三个端口为激励（设激励的端口命名为p1,随后画出的端口依次为P2、P3、P4口），仿真，查看S参数和场分布动态图。
五、设计仿真结果及分析
⑴以端口4沿（Z轴正方向的端口）为P1口设激励
①其S参数显示如图：
分析：s(p1,p1)在—10DB以下，因为这是端口P1的自反射，因为端口匹配，所以自反射系数应该很小，但并不是完全没有反射。
s(p1,p2)，s(p1,p4)两线重合，这是因为在差支路进入时，p2、p4口输出等幅反向波，又因为存在3DB衰减，所以会出现在如图中的位置。
s(p1,p3)口，魔T存在对口隔离的特性，但是和差两路的信号很难消到零，只能在-45到-60之间。
其隔离度还随着频率的变化出现相应的变化。
②其场分布图
分析：这个图比较理想，在p3口处已经看不到有波输出，实现了对口隔离，而在P2、P4口有同样的输出，与理论一致。
⑵以端口1（沿Y轴负方向的端口）为P1口设激励
①其S参数显示如图：
分析：蓝色的线表示s(p1,p1)自反射，随着频率的增大衰减几乎成为等斜率的直线，说明此端口匹配在这一频段随频率的增大而越来越好。
s(p1,p2)、s(p1,p4)分别表示在和支路和差支路的输出情况，随频率的增高两者互相靠近（但都有3-5DB的衰减）。
接近理论所述:等幅输出。
s(p1,p3)作为对口本来是隔离，但是隔离度并没有那么大，在这一频段内最多-10DB，其隔离情况远差于和差两端口的隔离。
②其场分布图
动态场分布图：
分析：从图中可以清楚的看出，尽管对口存在隔离，但并不是完全隔离，并不是理想的零输出。
隔离程度不是很大，不如和差器的对口隔离好。
⑶以端口2沿（X轴正方向的端口）为P1口设激励
①其S参数显示如图：
分析：比较此图与第一次的激励所处的图，可以发现自发射系数的衰减减小，对口隔离的一端衰减一直在-55到-60DB，几乎没有波在隔离端口输出。
而在其他两端仍然是等幅度输出，并有一定的衰减。
②其场分布图
动态场分布图：
分析：可以看出在沿z轴的端口即对口处几乎无波输出，也就实现了对口隔离。
（4）以端口3沿（X轴正方向的端口）为P1口设激励
①其S参数显示如图：
分析：比较上图与端口一为激励时的图，发现两图几乎相同，说明端口1,3有相同的特性。
在此不再重述。
②其场分布图
动态场分布图：
分析：场分布与端口1相同。
观察四个端口的激励，经过对比，总结如下：
1、魔T实现对口隔离，但是和差支路的隔离明显比另外两个对口的隔离要好。
前者在设定频段为-50到-60DB，而后者只在10db左右。
2、魔T的端口1、3特性非常相似，S参数图和场分布图很接近。
3、差支路的匹配比和支路好，前者自反射系数在-10DB，而后者在5DB左右。
4、几个端口都能实现邻口3DB的耦合。
只是由于其他原因衰减会大于3db。
六、实验感想
通过这次实验，学会了使用HFSS设计魔T。
设计过程中，出现了很多问题比如说魔T 的组合，由于有些块未被选中，结果不能显示相互之间的反射系数；对于换端口设激励时，要先画出激励端口，也是尝试很多次才知道的。
对于这样一个简单的设计，却花费了我两天的时间，分析探索真的很不容易。
不过很欣慰的是，我从自己的设计中的得出我以前不知道的结论，还有也自己验证了以前学过的理论。
课设完成后经过自己的归纳总结，发现自己去设计，然后发现问题，思考问题，得出结论的过程（虽然有些结论自己不知如何解释）也是很有意思的。
七、参考资料
1、《微波技术与天线》刘学观、郭辉萍西安电子科技大学出版社；
2、《微波技术与天线课程设计指导书》。