微波技术实验同轴线仿真
微波传输线平行双线与同轴线.完整版PPT资料
我们主要从如下几个方面来讨论这两类常用的传输线：结构和参数、传输特性、损耗特性、功率容量和用途。 其缺点是比较笨重、高频下批量成本高、 频带较窄等。
有线长途载波通信的传输线（现只存留使 而减小平行双线距离会减小击穿电压降低其功率。
• 本章研究几类重要传输线的传输特性（模 式、相速度、波长、波阻抗以及其它相关 的重要特性）、损耗特性、功率容量以及 具体的工程用途。
• 第二章采用电路方法研究传输线的共性问 题，本章采用电路和场分析结合的方法讨 论每一种传输线的个性问题。
§3.1平行双线和同轴线
一、平行双线Two Wire Parallel Lines 二、同轴线 Coaxial Lines
二 同轴线Coaxtal CabLe
1 结构和参数 同轴线由共轴的内外导体组成，中间空气
第三章微波传输线平行双线与 同轴线
§3.0 引言
一、微波传输线 二、几类微波传输线介绍 三、传输线研究的问题和分析方法
一、微波传输线
• 微波传输线是用以传输微波信息和能量的 各种形式的传输系统的总称，它的作用是 引导电磁波沿一定方向传输, 因此又称为导 波系统, 其所导引的电磁波被称为导行波。
• 本章研究几类微波传输线：平行双线、同 轴线、矩形波导、圆截面波导和光波导。
我们主要从如下几个方面来讨论这两 类常用的传输线：结构和参数、传输特性、 损耗特性、功率容量和用途。对于平行双 线，在频率不是非常高的条件下，用电路 理论分析就足够准确。
d
D
d
D
(a)
(b)
平行双导线与同轴线的外形结构
一 平行双线
1 结构和参数 结构简单，几何参数：双线之间的距离D
微波技术与天线实验报告
�����
=
2.65代入式子，可以计算出微带天线矩形
贴片的宽度，即
w = 46.26mm
（2）、有效介电常数ε������ 把h = 3mm w = 46.26mm ε������ = 2.65代入，可计算出有效介电常数，即
ε������ = 2.444 （3）、辐射缝隙的长度∆L
把h = 3mm w = 46.26mm ε������ = 2.444代入式子，可以计算出微带天线辐射 缝隙的长度，即
五、HFSS 的实验结果 根据之前的参数设计得出的 HFSS 模型如图.2,进行仿真后的结果如图.3。查
看天线信号端口回波损耗（即 S11）的扫频分析结果，给出天线的谐振点。生成 如图所示的 S11 在 1.8~3.2GHz 频段内的扫频曲线报告。从图中可以看出，当 S11 最小时，频率是 2.36GHz。
������
=
0.412ℎ
(������������ (������������
+ −
0.3)(���ℎ��� + 0.264) 0.258)(���ℎ��� + 0.8)
对于同轴线馈电的微带贴片天线，在确定了贴片长度L和宽度������之后，还需要确
定同轴线馈电点的位置，馈电点的位置会影响天线的输入阻抗，在微波应用中通
算结果就可以达到足够的准确，因此设计中参考地的长度������������������������和宽度������������������������只需 满足以下两式即可
������������������������ > L + 6h ������������������������ > w + 6h
标(������������, ������������)，即
一种同轴腔温漂问题的仿真
组成部件 长度变化 L 1% & && f∋ 宽度变化 D 1% & && f∋ 长、 宽一起变化 L 1% D 1 % && & 5 . 508MH z L 2% D 2 % && & 2 . 004MH z L 3% D 3 % && & 6 . 643MH z f∋ f% f∋
3 2 2
= 0 . 118225mm , 则
3
= 22 . 5 MH z /mm 。
114
空间电子技术
2009 年第 3 期
C. 在模型中只有调谐螺钉的长度 L 1 和半径 D 1 随温度变化。 此种情况即调谐螺钉整体随温度变化对腔体本 征频率的影响。仿真结果如图 3 中线 1 、 表 2 及表 3 。由在 H FSS 中 的仿真 结果可 见, 当温度 变化到 100 ∃ 时, 频率减小了 容积的变化量为
外腔体
调谐螺钉
3 . 102 MH z L 2 % && & f∋
2 . 402MH z D 2 % && & f%
调谐杆内腔
0 . 093 MH z L 3 % && & f∋
2 . 293MH z D 3 % && & f%
调谐杆
6 . 311 MH z L 4 % && & f%
0 . 776MH z a % && & f∋
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空间电子技术 SPACE ELECTRON IC TECHNOLOGY
微波技术实验报告
微波技术虚拟实验报告一、实验名称微波低通滤波器二、设计要求设计一个切比雪夫式微波低通滤波器，技术指标为：截止频率f c=2.2GHz，在通带内最大波纹L Ar=0.2dB，S11小于-16dB；在阻带频率f s=4GHz处，阻带衰减L As是不小于30 dB。
输入，输出端特性阻抗Z0=50Ω。
方法一：用微带线实现，基片厚度H=800um，T=10um，相对介电常数εr=9.0；高阻抗线特性阻抗Zoh =106Ω，低阻抗线Z01=10Ω。
方法二：用同轴线实现，其外导体直径为D0=16mm；高阻抗线特性阻抗Zoh=138Ω；低阻抗线内，外导体间相对介电常数εr =2.54，低阻抗线特性阻抗Z01=1。
确定滤波器的结构尺寸，测量滤波器的参数S11，S21，进行适当调节，使之达到最佳。
记录滤波器的最终结构尺寸，总结设计，调节经验。
三、实验仪器硬件：PC机软件：Microwave Office软件四、设计步骤1.确定原型滤波器生成原形滤波器时，在参数定义页设置N:5 元件数目为5；FC:2.2 截止频率为2.2GHz；PP:Ripple(dB) 带内参数为波纹衰减PV:0.2 波纹衰减值为0.2dBRS:50 输入端特性阻抗为50ΩRL:50 输出端特性阻抗为50Ω生成名为Fliter的原形滤波器的原理图，以及相关的测量图，优化项。
最终得到电路图，如下所示：设置工作频率，分析后得到滤波器相应结果，包括S11，S21参数。
设置优化目标，即f <2.2GHz时，S11<-16dB，S21 >-0.2dB; f >4GHz, S21<-30Db;目标设定完成后进行优化。
优化结束后，得到滤波器相应结果，包括S11，S21参数，如下图所示：五、实验数据记录1.根据优化结果，将原型滤波器的各个已优化的参数值填入表1，如下所示：2.计算滤波器的实际尺寸(1)微带线结构○1高阻抗线先计算高抗阻线的宽度。
MEMS射频同轴线的仿真与工艺研究
MEMS射频同轴线的仿真与工艺研究高荣惠;赵龙;崔建利;张斌珍【摘要】以SU-8方形柱作为支撑衬底,初步设计中心频率为38 GHz空气填充的微型矩形同轴线,通过HFSS电磁仿真软件对设计的结构进行模拟仿真与优化,并结合实际加工工艺和测试条件,最终确定中心同轴的横截面为200 μm×200μm,外壁内表面的横截面为500 μm× 500 μm,对支撑衬底尺寸进行最优化模拟仿真,确定SU-8矩形支撑衬底宽度为200 μm.采用SU-8紫外光刻工艺并结合铜的电镀工艺进行微型同轴线结构的加工.利用微波探针测试台对其传输性能进行测试,测试结果显示该微型同轴线在中心频率处回波损耗S11在-30 dB以下,插入损耗S12参数为-0.3 dB.该工艺方法加工的同轴传输线具有带宽大、介质损耗小、辐射损耗小和抗干扰强等优点,可用于高性能射频和微波电路.另外,它的制作工艺可与其他射频和微波器件及集成电路工艺兼容,便于与射频和微波电路集成.【期刊名称】《中北大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(036)006【总页数】6页(P713-718)【关键词】同轴传输线;光刻;电镀;SU-8;RF MEMS【作者】高荣惠;赵龙;崔建利;张斌珍【作者单位】中北大学电子测试技术重点实验室,山西太原030051;中北大学电子测试技术重点实验室,山西太原030051;中北大学电子测试技术重点实验室,山西太原030051;中北大学电子测试技术重点实验室,山西太原030051【正文语种】中文【中图分类】TH7030 引言随着射频（RF）、微波技术的迅速发展，国际上诸多知名科研机构和高校都将RF MEMS视为重点研究方向.RF MEMS技术中多采用的是平面电路技术，其中的射频、微波信号传输及器件互联多采用微带、共面波导、带状线等平面传输线［1］，当集成度较高时，这些传输、互联技术就暴露出诸多弊端：插入损耗与线间耦合较大、功率容量小、色散严重等，很难进一步实现射频和微波电子系统的小型化与微型化，严重限制了其在微型射频／微波电子系统中的应用.同轴传输线结构紧凑、低损耗和低色散的特性使得其在射频微波无源电路设计领域迅猛发展，微机电系统加工技术的研究进展也为矩形同轴线的应用提供了充足的机会［2-3］.美国国防部先进研究项目局一直在大力资助企业和高校进行三维射频和微波集成通用平台的搭建，互联技术主要采用的就是同轴传输线，目前他们已实现了部分基于同轴传输线的射频微波器件在三维片上的集成.Novotronics公司所加工的四通道MMIC平台和天线馈电网络中微波器件的设计与互联也均采用的是同轴传输线［4］.为了提高通信系统的传输能量，减小系统尺寸，微波器件的尺寸变得越来越小，作为信号传输的重要途径，射频系统也逐渐向微型化转变.微型射频同轴线可以实现微集成射频器件的互联，亦可实现多层射频集成模块的互联，其作为基础器件是射频系统不可或缺的部分，受到越来越多的的关注.国内部分研究单位和高校开展了基于LIGA和准LIGA工艺的RF MEMS器件三维微加工方面［5-7］的研究，但目前国内对于以同轴互联的射频和微波器件以及三维PCB平台的设计和制造方面的三维微加工技术的研究工作还处于初级阶段.本文旨在设计一种以SU-8方形柱作为衬底、全空气填充的微型射频同轴线，并采用UV-LIGA工艺进行结构的加工.与采用电镀铜工艺实现全金属结构的射频同轴线相比，该微型同轴线采用的工艺方法是在SU-8上实现传输线的金属化，克服了因为铜镀层太厚引起的结构表面产生龟裂，不平整，且厚度不易控制等缺陷，具有介质损耗小、辐射损耗小、无色散、带宽大和抗干扰性强的优点，为实现射频和微波电子系统的微型化、一体化、低成本与高性能建立了基础.1 设计与仿真同轴线主要传输无色散的TEM波，也可能传播有色散的TE波和TM波.实际应用中主要以TEM模为传输模式，主动抑制TE模和TM模.考虑到在实际微结构加工中，曲面加工还十分困难，而直角结构则相对方便，所以微结构的同轴线一般是方形同轴线.利用复变函数中的保角变换法可确定方形同轴线设计中特性阻抗Z 0，介电常数εr以及边长比a／b（其中a为方形同轴线内导体外边长，b为方形同轴线外导体的内边长）之间的关系.其计算公式［8-9］为通常同轴线采用的特性阻抗有两种：50Ω和75Ω.其中75Ω的特性阻抗常用作有线电视系统通信，射频通信系统同轴线则采用50Ω的特性阻抗.故此处Z 0取值50Ω；空气介电常数εr取值1.代入Z 0和εr，可计算得到b／a值约为2.5.如图1所示为方形同轴线截面示意图.根据实际工艺条件，可加工尺寸范围为50～1 000μm，本设计中a取值200μm，b取值500μm.拟采用RffS ZVA40网络分析仪和探针测试台对微型同轴线进行测量，为了便于测量，同轴线需要设计成如图2所示上端开口的效果.通过HFSS电磁仿真软件进行模型建立与仿真.图1 同轴线截面内外导体尺寸示意图 Fig.1 Section diagram of inner and outer conductor size of coaxial line图2 同轴线测试效果图 Fig.2 Test diagram of coaxial line设计时需要考虑微型同轴线内导体支撑问题，结合微型同轴线UV-LIGA加工工艺［10-11］，在加工过程中采用MICROCHEM公司的SU-8光刻胶［12-13］作为同轴线支撑衬底，所以模型建立时在中心同轴下面加了一层SU-8作为支撑层（按照设计要求，该SU-8支撑层高度为1 5 0μm）.如图3所示为改进后的微型同轴线模型.对支撑衬底的宽度进行参数扫描设置，范围为200～500μm，每隔20μm取一个值；扫频范围设为30～50 GHz，其他项默认不变，对该模型进行参数优化仿真.仿真完成后对38 GHz处的回波损耗S11和插入损耗S12进行分析得到如图4所示的S参数随衬底宽度变化的关系图.从图中可看出虽然插入损耗S12随着衬底宽度变化不大，但回波损耗S11受衬底宽度变化较为明显，且在200μm 处S 11最小.故确定衬底宽度200μm为最优参数.图3 优化后的同轴线模型 Fig.3 Model of optimized coaxial line图4 S参数随衬底宽度变化的关系图 Fig.4 Relation graph between S parameter and substrate width图5 全空气填充同轴线仿真曲线 Fig.5 Simulation diagram of coaxial line filled with air利用HFSS电磁仿真软件对全空气填充的同轴线进行仿真，调出S参数结果报告，并和上面优化的带有SU-8支撑衬底的同轴线S参数进行对比，结果如图5所示，可以看出：理想状况下全空气填充的同轴传输线，38 GHz时S 11在-40 dB以下，回波损耗非常小，而S12参数为-0.13 dB；而进行优化后的同轴线中心频率略有偏移，但38 GHz时S11依然在-30 dB以下，回波损耗非常小；S 12参数则为-0.2 d B，表明能量在传输过程中损耗很小.仿真结果表明，有了聚合物支撑的同轴传输线对于信号的传播影响较小，优化后的S参数都达到了匹配传输线的要求.虽然这些都是理想值，但仿真结果证明该结构设计比较合理.2 加工工艺同轴传输线加工制造工艺过程主要分为三部分：①中心同轴线衬底的加工；②中心同轴的制作加工；③同轴盖子的加工.工艺流程如图6所示.图6 微型同轴线加工流程图 Fig.6 Process flow chart of micro coaxial line具体制作过程如下：1）备片：为了增强感光胶和基片的黏附力，防止脱胶情况的发生，匀胶前必须保证基片的清洁.采用丙酮，无水乙醇，去离子水等依次对基片进行彻底的清洗，将基片放置在烘台上加热到120℃进行脱水处理10 min；2）同轴衬底：首先准备一片硅基片，溅射一层100 nm的银层并电镀一层金属铜.根据结构设计，需要在中心同轴底部加工一层150μm的衬底作为支撑层.在金属覆盖的硅基片上以2 400 r／min的转速进行匀胶，均匀涂覆一层150μm的SU-8光刻胶，依次进行前烘、掩膜光刻、后烘；3）中心同轴：为了便于测试，需要设计成如图2所示的结构.在SiO2基片上用SU-8光刻胶依次加工200μm厚的中心同轴和300μm的凸台，最后显影即得到需要的结构；再将带有中心同轴的SiO2基片浸入BOE中2 h，将剥离的同轴结构进行溅射、电镀得到金属层；4）同轴盖子制作：同轴线结构需要封闭式结构，鉴于测试要求，盖子需要做成如图2所示底座开口的结构，在SiO2基片上用SU-8光刻胶依次加工150μm厚的底座和350μm高的侧壁.用BOE剥离结构.3 封装与测试3.1 同轴线的封装用电镀工艺对制作出的同轴线盖子部分金属化.首先将样品倾斜放置在磁控溅射机（Cressington308R）卡盘上溅射金属种子层，溅射过程中卡盘连续旋转，实现侧壁均匀的涂层.通过控制时间，沉积100 nm的Ag金属种子层.接着进行电镀，由于铜的导电率为5.8×107 s／m，在38 GHz时，计算趋肤深度为1.07μm.设置合适的电镀参数，确保镀层厚度大于3倍的趋肤深度，即溅射4 μm左右的Ag层并对镀层表面进行抛光，确保金属层表面光滑整洁，避免因粗糙产生额外的介质损耗，达到较好的传输性能.设计采用嵌入的方式进行结构之间的结合与封装：1）衬底加工完成后在衬底上面以及外侧分别加工两道侧壁作为中心同轴的卡子，可以使中心同轴完成后能够精确地置于衬底设计的位置；2）在衬底两侧加工两道侧壁，使侧壁距衬底两边的距离为200μm，这样当同轴盖子（侧壁厚50μm）加工完成后可以精确嵌入其中，实现同轴盖子和样品的组装.将三部分结合并组装后得到整体结构如图7所示.图7 同轴线整体结构图 Fig.7 Structure diagram of coaxial line3.2 测试过程与结果分析用RffS ZVA40网络分析仪和探针测试台对封装好的同轴线主要参数进行测试.测试时，三个探针分别接触到同轴线的内导体和外导体，中间的探针接触中心同轴，两侧的探针分别接触盖子波导口两侧.测试结果如图8所示.结果显示频率在38 GHz时，回波损耗S11在-30 dB以下，插入损耗S 12为-0.3 d B.所加工的微型射频同轴线S参数与仿真结果相比相差不大，故该微型射频同轴线设计方案比较合理，传输性能较好，可用于高性能射频和微波电路中.由于同轴线三部分的结合和组装都是在显微镜下手动完成的，对于传输线这种精密器件，组装过程中微米级的误差都可能影响其性能，例如，操作过程中产生的受力不均所造成的器件弯曲，组装过程中器件各部分之间的磨损都会使其性能与理想情况有所偏离，所以对于同轴射频传输线的工艺方法有待进一步分析和研究.图8 SU-8衬底同轴线测试结果图 Fig.8 Test diagram of coaxial line with SU-8 substrate4 结论本文提出了一种新型的微型同轴线的MEMS加工工艺.通过对同轴线结构的仿真分析得出该方法制作的MEMS同轴线具有带宽大、介质损耗小、辐射损耗小和抗干扰强等优点，可适用于高性能射频和微波电路.对微型同轴线的加工验证了该结构实现的可行性，并测得频率在38 GHz时，回波损耗S 11在-30 d B以下，插入损耗S 12为-0.3 dB，该测试参数能够满足工程需要.但由于本加工工艺不能一体化完成结构的加工，导致实验测试结果和仿真理想结果存在一定的误差，需要进一步研究相关的MEMS加工工艺，保证结构的可靠性和实用性.参考文献：［1］范新磊，张斌珍，张勇，等.射频同轴传输线的设计仿真与加工工艺［J］.微纳电子技术，2013，50（6）：397-400.Fan Xinlei，Zhang Binzhen，Zhang Yong，et al.Design，simulation and machining process for RF coaxial transmission line［J］.Micronanoelectronic Technology，2013，50（6）：397-400.（in Chinese）［2］Liang W，Hong W.Substrate integrated coaxial line 3dB coupler ［J］.Electronics Letters，2012，48（1）：35-36.［3］Damaskos N J，Kelsall B J，Powell J E.Square coaxial lines and materials measurements［J］.Microwave Journal，2012，55（2）：104-108.［4］Popovic Z.Micro-coaxial micro-fabricated feeds for phased array antennas［C］.Proceedings of the IEEE International Symposium on Phased Array Systems and Technology.Massa-chusetts，USA，2010：12-15.［5］明平美.UV-LIGA和微细电火花加工组合制造技术基础研究［D］.南京：南京航空航天大学，2006.［6］莫顺培.UV-LIGA和微细电火花加工技术组合制造三维金属微结构的研究［D］.大连：大连理工大学，2009.［7］吕文龙，陈义华，孙道恒.微电铸及其在MEMS中的应用［J］.厦门大学学报（自然科学版），2005，44（1）：316-318.LüWenlong，Chen Yihua，Sun Daoheng.［J］.2005，44（1）：316-318.（in Chinese）［8］Yang R，Wang W J.A numerical and experimental study on gap compensation and wavelength selection in UV-lithography of ultra-high aspect ratio SU-8 microstructures［J］.Sensors and Actuators B：Chemical，2005，111-112（2）：279-288.［9］Yang R，Wang W J.Out-of-plane polymer refractive microlens fabricated based on direct lithography of SU-8［J］.Sensors and Actuators A：Physical，2004，113（1）：71-77.［10］Kido H，Utsumi Y C.Application of photo-etching of polytetrafluoroethylene induced by high energy synchrotron radiation to LIGA［J］.Microsystem Technologies，2013，19（3）：301-304.［11］Du L Q，Mo S P，Zhang Y S，et al.Fabrication of 3D metal microstructure based on UV-LIGA and micro-EDM technology［J］.Optics and Precision 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微波无源电路仿真技术(04管状滤波器)
2 1 4 2Cs2 K ij
2C0C1 Cpij 2C0 C1
根据T形到Π形（星形）等效电路的计算公式，得
Cij
2Cs Cpij 1 Cs K ij
Π形拓扑结构端部等效电路
端部为容性耦合的电路结构，丌能直接使用变换器等效。 需要变换成如下的电路形式。
Cd 2 r3Cd 2 1 1 4 Cd ln 2 ln 100 1 1 2 11.1(1 )( 1) 1016 ( pF / mm)
其中：
r r 3 2; r3 r1
实际上，串联电容输入是Π形拓扑结构的一个特例。通常 这种结构多用于窄带管状滤波器设计。串联电感输入多用 于宽带滤波器设计。下面将分别对Π形拓扑结构和串联电 感结构的综合设计过程做比较详细的介绍。
超导滤波器的拓扑结构
另外值得注意的是，管状滤波器的电路拓扑结构除了用于 管状滤波器外也被用于其他半集中参数滤波器设计。例如 ：平面结构超导滤波器设计。
管状滤波器样品
管状滤波器内部结构
一款管状滤波器的结构
管状滤波器典型技术指标
管状带通滤波器的拓扑结构
管状带通滤波器的电路拓扑结构有多种类型。
串联电感输入
串联电容输入
并联电感输入
管状带通滤波器的拓扑结构
为了能够比较容易地实现管状结构滤波器要求的元件值， 管状滤波器还有一些变形的拓扑结构。如下图所示的输入 输出端为Π形电容的拓扑结构。
2 1 FBW 0
计算 Cs
Cs 1 ; 2 0 Ls
综合步骤（2）
微波炉加热仿真及仿真精确度提升
摘要摘要六十多年前，微波加热原理被发现，应运而生的各种微波炉逐渐让人们看到了这种加热方式所具有的巨大潜力。
而到现在微波加热的应用早已不单单局限于厨房电器的使用，在工、农、化、医等行业里面也正在大放异彩。
随着应用的深入、交叉学科的发展以及各种各样具有优良性能器件的产生，都极大地推动着微波加热课题的研究并对其提出着更高的要求。
微波炉作为最常见的微波加热设备，其核心技术的升级无疑推动着整个微波加热课题水平的进步，固无论是其微波性能还是其结构、生产工艺甚至是成本的改善都具有巨大的研究意义。
传统的研究手段在于在旧一代的产品上更新迭代，通过实验改善某一组件的性能或是某一匹配的性能，或者是借助经验手段和电磁仿真软件HFSS等进行改样测试，例如调整外型构造、增加新型材料等等，直到达成或是基本达成某一性能指标，在仿真软件日益完善的功能下，也取得了一系列的成果。
但是由于仿真水平的发展有限和其它因素，在加热均匀性及能效这些最直观的实际加热效果上，电磁仿真还未有较为成熟的理论和可靠的数据结果，这源自于复杂的微波源负载特性、具体食物的模型以及电磁热参数的量定等等因素难以确定。
本文从微波加热原理及器件诉起，利用仿真软件HFSS、workbench的仿真计算及实验样品测试，利用已有的微波炉产品，通过探寻微波加热水、油及土豆泥的过程，得到具体的加热均匀性数据，同时研究此过程中微波源微波频率的变化，建立一种电磁热耦合仿真手段并对其改善，得到仿真数据。
通过实测磁控管工作频谱并优化仿真模型之后仿真得到得五杯水微波加热均匀性为76.75%，与实测值71.88%接近，并在加热冷热点上很好对应。
通过VSWR改善仿真频谱之后仿真得到得五杯油温均匀性为65%，位于实测数值范围内。
同样的，通过VSWR改善仿真频率之后代入微波加热土豆泥仿真的仿真温度能与实测温度相对应，均匀性也相当。
仿真数据接近实验数据，证实了这种微波加热均匀性的仿真方法的可行性。
HFSS微波仿真实验,实验报告六合一
HFSS微波仿真实验,实验报告六合⼀肇庆学院 12通信2班杨桐烁 4202 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、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8.008.258.508.759.009.259.509.7510.00 Freq [GHz]0.130.250.380.500.630.75Y1TeeModalXY Plot 1ANSOFTCurve Infomag(S(P ort1,P ort1))Setup1 : Sw eep1mag(S(P ort1,P ort2))Setup1 : Sw eep1mag(S(P ort1,P ort3))Setup1 : Sw eep1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10GHz 时，T 形波导3个端⼝的信号能量⼤⼩随着隔⽚位置变量Offset 的变化关系。
利⽤HFSS 的优化设计功能，找出隔⽚的准确位置，使得在10GHz 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。
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微波技术实验一仿真类实验
2.2 同轴线
一、实验原理
同轴线的结构如下图所示，工作模式为TEM波，其截止频率为fc=0，是无色散波，故TEM波在横截面上的场分布函数与二维静场一致。
二、实验步骤
1、创建模型
（1）先画两个同轴圆柱体
运用Boolean运算的subtract相减（Clone选项打勾）得到：
再添加一个同轴的圆柱体
（2）设置参数
设置三个圆柱体的各项参数
（3）设置边界条件
再设置理想边界条件
（4）插入激励源
（5）设置求解频率。
(6)计算
在菜单栏中点击Validate，显示全部正确后，再点击Analyze all，稍等片刻即可查看仿真结果。
2、仿真结果
（1）、内部电场：
（2）、内部磁场：
（3）、内部功率随频率变化的传输情况：(图形为输入功率/输出功率)
（4）外导体电场：
（5）外导体磁场
（6）内导体电场
（7）内导体磁场
（8）外部电场：在同轴线外面再加一个比较大的同轴圆柱体，介质为真空。
3、改变参数
1.调整同轴圆柱体高度由5mm增加到8mm，再次测量。
（1）、内部电场：
（2）、内部磁场：
（3）、内部功率随频率变化的传输情况：
（4）外导体电场分布
（5）内导体电场分布
(6)外部电场：
3.调整半径
（1）、内部电场：
（2）、内部磁场：
（3）、内部功率随频率变化的传输情况：
(4)、外部电场：测外部电场时再加一个大的同轴圆柱体。
（5）、外部磁场：同外部电场测试方法一样。
（6）、外部功率随频率变化的传输情况：
4.调整填充媒质电磁参数：原介质为真空，现改为glass_PTFEreinf.
（1）内部电场：
（2）内部磁场：
（3）内部功率随频率变化的传输情况：
(4)外部电场：
（5）外部磁场：同外部电场测试方法一样
5.高次模式:模式数改为3，频率为100Hz。
（1）内部电场：
（2）内部磁场：
（3）内部功率随频率变化的传输情况：
截止频率为0Hz，故截止模式我没有仿真。
三、实验总结
第一次使用HFSS这个软件，我从对这个软件毫无概念。
起初有许多问题都不会，于是下载了一个HFSS使用手册，看了大半天，又拿着部分问题去请教同学和学长，终于基本上掌握了同轴线的仿真。
由于时间的限制和参考资料的局限，该实验还是存在一些不会的地方，比如传输功率。
总之，经过2天的努力，我基本掌握了HFSS软件同轴线的仿真实验。