HT型波导-微波天线设计

仿真技术综合设计 班 级： 通信13-3班 * 名： *** 学 号： ********** 指导教师： * * 成 绩：

H-T型波导仿真设计

电子与信息工程学院 信息与通信工程系 2

目 录 1设计概述 .......................................................... 3 2 T型波导设计步骤 .................................................. 3 2.1创建T型波导模型............................................. 3 2.1.1 新建工程设置........................................... 3 2.2.2 创建T 形波导模型 ...................................... 4 2.2求解设置..................................................... 9 3查看分析设计结果 ................................................. 10 3.1参数扫描和分析求解.......................................... 11 3.2查看参数扫描结果............................................ 11 4心得体会 ......................................................... 13 3

1设计概述 本课程设计所要分析的器件是图1.1 所示的一个带有隔片的T 形波导。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 一侧的波导壁上凹进去一块，相当于放置了一个隔片，通过改变隔片的位置可以改变端口1 到端口2 和端口3 的传输功率以及端口1 的反射功率。 仿真实验的的目标是： 在工作频率为10GHz 时，使端口3 的输出功率是端口2 输出功率的两倍。

图1.1 T形波导 2 T型波导设计步骤

2.1创建T型波导模型 2.1.1 新建工程设置 1．运行HFSS 并新建工程 启动HFSS 软件。HFSS 启动后，会自动创建一个默认名称为Project1 的新工程和名称为HFSSDesign1 的新设计。 从主菜单栏选择命令【File】→【Save As】，把工程文件另存为Tee.hfss。4

然后右键单击HFSSDesign1，从弹出菜单中选择【Rename】命令项，把设计文件HFSSDesign1 重新命名为TeeModal。 2．选择求解类型 从主菜单栏选择【HFSS】→【Solution Type】，打开如图2.1 所示的Solution Type 对话框，选中Driven Modal 单选按钮，单击OK按钮。 3．设置长度单位 从主菜单栏选择【Modeler】→【Units】，打开如图2.1 所示的Set Model Units 对话框，选择英寸（in）单位，单击OK按钮。此时，设置了建模时的默认长度单位，即英寸。

图2.1 设置求解类型和长度单位 2.2.2 创建T 形波导模型 T 形波导模型可以分解开来，看做由3 个相同大小的长方体叠加而成，这 里首先创建第一个长方体，并设置其材料属性和端口激励，然后通过复制操作命令创建第二和第三个长方体，最后通过合并操作命令创建完整的T 形波导模型。 1.创建长方体 （1）从主菜单栏选择【Tools】→【Options】→【Modeler Options】，打开3D Modeler Options对话框，选择Drawing 选项卡，确认选中Edit Properties of new primitives 复选框，然后单击OK按钮。 （2）从主菜单栏选择【Draw】→【Box】，或者单击工具栏的按钮，进入创5

建长方体模型的工作状态，移动鼠标光标到HFSS 工作界面的右下角状态栏，在状态栏输入长方体的起始点坐标为（0，−0.45，0）。按下回车键确认后，在状态栏输入长方体的长（dx）、宽（dy）、高（dz）分别为2、0.9、0.4。 再次按下回车键确认后，会弹出新建长方体的“属性”对话框，通过“属性”对话框可以设置和修改物体的位置、尺寸、名称、材料和透明度等属性。这里选择Attribute 选项卡，将长方体名称项（Name）改为Tee，长方体材料属性（Material）保持为真空（vacuum）属性不变；单击Transparent 项的数值条，在弹出窗口中移动滑动条设置其值为0.4，以提高长方体的透明度。

图2.2创建好的长方体 2．设置波端口激励 （1）按F 键切换到面选择状态，单击选中长方体上位于x = 2 处平行于yz 面的平面，选中的平面会高亮显示。 （2）在三维模型窗口内单击右键，从弹出的快捷菜单中选择【Assign Excitation】→【Wave Port】，打开波端口设置对话框，在Name 项输入端口名称Port1，单击“下一步”按钮；在新窗口中单击打开Integration Line 下方的下拉列表框，选择New Line 选项，设置端口的积分校准线，如图2.3所示。 6

图2.3设置端口的积分校准线 （3）选中并单击图2.3所示的New Line 后，进入端口积分线绘制状态。此时移动鼠标 光标到前面所选中并高亮显示的平面下边缘的中间位置，即坐标（2，0，0）处，单击鼠标左 键，确定积分线的起始点；然后再移动鼠标光标到该平面上边缘的中间位置，即坐标（2，0，0.4）处，再次单击鼠标，确定积分线的终止点，完成积分线设置，如图2.4 所示。

图2.4设置积分线的起始点和终止点 7

3．复制长方体 （1）从主菜单栏选择 【Tools】→【Options】→【HFSS Options】，打开HFSS Options 对话框，选择General 选项卡， 选中Duplicate boundaries withgeometry 复选框，然后单击“确定”按钮。 （2）依次复制长方体创建T 形波导的第二个臂、第三个臂。展开操作历史树，单击选择Tee 节点，即可选中刚刚新建的名称为Tee 的长方体，然后进行复制。

图2.5第一次复制后的模型 图2.6 第二次复制后的模型 4．合并长方体 （1）从主菜单栏选择【Tools】→【Options】→【Modeler Options】，打开3D Modeler Options 对话框，选择Operation 选项卡，确认Clone tool objects before unite 复选框未被选中。 （2）单击键盘上的O 键，切换到物体选择状态，单击物体选中第一个长方体Tee，接着 按下Ctrl 键同时选中第二个长方体Tee_1 和第三个长方体Tee_2，确保3 个长方体都被选中之后，从主菜单栏选择【3D Modeler】→【Boolean】→【Unite】命令，执行合并操作，将3 个长方体合并生成一个如图2.7 所示的T 形物体模型，合并后的物体名称和属性与第一个被选中的物体相同。 8

图2.7 合并好的长方体 5．创建隔片 （1）创建一个长方体。从主菜单栏选择【Draw】→【Box】，进入新建长方体工作状态。移动鼠标光标在三维模型窗口任选一个基准点，在xy 面展开成长方形，单击确定；再沿着z 轴移动鼠标光标展开成长方体，单击确定，完成后弹出“属性”对话框。 （2）设置长方体的位置和尺寸。在“属性”对话框的Command 选项卡界面，Position 栏 输入“−0.45in，Offset-0.05in，0in”，设置长方体的起始点位置（注意：此处Offset 是个变量，由于尚未定义，所以数据输入时要带上单位in），按回车键确定，此时会弹出Add Variable 对话框，要求设置变量Offset 的初始值，在Value 栏处输入“0in”，然后单击OK，返回“属性”对话框.在Xsize、Ysize 和Zsize 栏处分别输入0.45、0.1 和0.4，设置长方体的长宽高尺寸。然后，选择“属性”对话框的Attribute 选项卡，在Name 栏处输入长方体的名称Septum，单击”确定”完成。此时，在T 形波导内部添加了一个小长方体。 （3）相减操作。展开操作历史树，首先选中Tee，按下Ctrl 键的同时再选中Septum， 确认Tee 和Septum 都被选中，之后，从主菜单栏选择【3D Modeler】→【Boolean】→【Subtract】命令或者单击工具栏的按钮，打开相减操作对话框。确认对话框中Tee 在Blank Parts 栏，Septum 在Tool Parts 栏，表明是从模型Tee中去掉模型Septum。单击按钮执行相减操作。相减操作完成后，创建的9

完整的T 形波导模型如图2.8所示。 图2.8 创建好的隔片 2.2求解设置 在工作界面左侧的工程管理窗口（Project Manager）中，展开TeeModal 设计，选中Analysis 节点，单击右键，在弹出的快捷菜单中单击【Add SolutionSetup…】，打开“求解设置”对话框。在该对话框中，Solution Frequency 项输入10，默认单位为GHz，其他项都保持默认设置不变，如图2.9所示，单击“确定”结束。此时，就在工程管理窗口Analysis 节点下添加了一个名称为Setup1 的求解设置项。