微波技术与天线三级项目报告详解.doc

T型波导的内场分析和优化设计 姓 名： 课题组的分工或贡献： 课 程 名 称： 微波技术与天线 指 导 教 师： 2015年12月 目录 摘要 3 一、前言 4 二、报告正文 5 2.1模型整体设计流程 5 2.2求解方式的选择 6 2.2.1关于driven model和driven terminal 6 2.2.2 driven model和driven terminal的选择 7 2.3 模型的建立 7 2.3.1 T型波导管的建立 7 2.3.2 可移动隔片的添加 8 2.4 变量的选择和设置 8 2.5 模型的选择和设置 9 2.6 分析求解设置 9 2.7 模型优化的设计 10 三、 11 3.1 内场分析 11 3.2 优化分析 12 四、参考文献 14 摘要 本次微波三级项目主要是对T型波导的内场进行分析和优化设计。我们采用HFSS构建H-T分支波导模型，设置相应参数及隔片位置进行仿真分析，经过分析我们得出了S参数的扫频结果和表面电厂的分布，然后调整隔片位置发现在P2=2P3[1]时得到最优化，实现优化目标。 一、前言 在学习了微波技术与天线之后，我们了解到在微波段内（300MHz~3000GHz）传输线已经不能简单地看做连接导线，需要考虑到信号沿边传输时的延时与损耗和电磁量的横向分量等问题，特别是对于将一路信号分送到两路或者多路的时候，一般的双线传输线中会通过在主传输线上向外串接或者并接引出信号，但是金属波导内，支结构不仅会遇到结构问题还会带来电性能上的一些特性。所以我们决定采用T型波导来克服这些困难。 T波导包括E-T.H-THE 双T分支[1]，我们主要研究H-T分支，H-T分支的分支波导延伸方向与主波导中的TE10模的磁场平面平行，通过分析T型波导管内部的场结构，进而确定其外特性，再通过HFSS进行仿真，设置相应的参数得出T型波导管的最优设计。解决我们遇到的问题，我们预期会得到S参数和得到最优的隔片位置，实现目标的输出功率为传入功率的2.0倍。 二、报告正文 2.1模型整体设计流程 首先，我们利用HFSS构建T形波导模型，设置好端口，如图2-1所示。然后在T形波导模型的长边加入隔片,即正对端口1一侧的波导壁上凹进去一块，用于模拟所放置的隔片，这样我们就可以通过改变隔片的位置来改变端口1到端口2和端口3的传输功率以及端口1的反射功率[2]。 图2-1 T形波导管模型 接着，我们设置好参数，绘制在8~10GHZ的工作频段内波导三个端口的S参数随着频率变化的关系曲线。然后，分析查看在10GHZ是波导表面的电场分布。 然后，我们利用HFSS的参数扫面分析功能分析在10GHZ处波导3个端口的S参数随着隔片位置变化而变化的关系曲线。 最后，使用HFSS优化设计功能求解出端口3的输出功率是端口2输出功率的2倍时隔片所在的位置得到优化后的T形波导。 2.2求解方式的选择 2.2.1关于driven model和driven terminal driven modal模式驱动，所谓模式驱动就是HFSS根据用户所定义的模式书面求解端口模式数目及场分布，并未每个模式分配相等的功率，仿真时用端口场分布做为边界条件对内部进行求解，默认端口阻抗为Zpi无须定义积分线来求解电压，S参量用入射反射功率来表示。 Driven terminal默认的求解终端阻抗为Zvi故对于每个终端需要定义积分线。 对于分析偶合传输线等一个端口上有多个终端，而求解终端之前耦合问题的模型，driven modal是不适合的。应用driven terminal。 2.2.2 driven model和driven terminal的选择 如果模型中有类似于耦合传输线[3]求耦合问题的模型一定要用driven terminal求解。 Driven modal适用于其他模型，但一般tem模式（同轴，微带等）传输的单终端模型一般用driven terminal分析，由于其直接对电流电压求解而避免了对整个面上功率的计算从而比较简便。 综上所述，因为我们仿真分析T型波导管是在矩形波导管的基础上改变电磁波传播方向的元件，所以，我们采用的是driven modal求解模式。 2.3 模型的建立 2.3.1 T型波导管的建立 图2-2 T形波导管的建立 我们利用3个矩形交叉形成T形来构成T形波导管的形状，再利用合并功能Unite对上3个矩形进行合并，消除重叠的部分，使他们成为一个整体，这样就建立了T形波导管的原型。 2.3.2 可移动隔片的添加 图2-3 可移动隔片的添加 我们在T形波导管内建立一个矩形，在其弹出的Command界面内设置所需参量。其中对于矩形位置的参量设置，我们