采用电磁仿真软件HFSS数值仿真同轴连接器及其电磁场性能.docx

课 程 设 计 报 告 设计题目： 采用电磁仿真软件 HFSS数值仿真同轴 连接器及其电磁场性能分析 学 院：电子工程学院 专 业： 电子信息工程 班 级： 0212XX 学号： 0212XXXX 姓名： XXX 电子邮件： 日 期： 2016 年 01 月 成绩： 指导教师：李 X … … … … … … … … … … … 装 … … … … … … … … … … … … 订 … … … … … … … … … … … … 线 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 西安电子科技大学 电 子 工 程 学 院 课程设计 任务书 学生姓名指导教师职称 学生学号 0212 专业电子信息工程 题目采用电磁仿真软件 HFSS数值仿真同轴连接器及其电磁场性能分 析 任务与要求 根据 《电磁场与电磁波》 和 《微波技术基础》 课程的理论学习， 通过学习电磁仿真软件 Ansys HFSS，掌握其基本原理和使用方 法，并采用 HFSS 数值仿真 ——同轴连接器，分析其输入阻抗 特性、网络参数特性、同轴线内部场分布和电流分布等传输线 参数，以巩固所学习的电磁场传输问题。 要求： （ 1）学习 Ansys HFSS 全波电磁仿真软件； （2）掌握 HFSS 的使用方法，并能准确地进行数值仿真计算； （3）全波仿真同轴连接器，给出全波仿真同轴连接器的网络 散射参数随频率的变化特性，同轴连接器中的电磁场分布图以 及各端口的场特性。 开始日期 2016 年 01 月 06 日完成日期 2016 年 01 月 20 日 课程设计所在单位电子工程学院 本表格由电子工程学院网络信息中心 编辑录入 . 采用 HFSS数值仿真同轴连接器及其电磁场性能分析 XXX （西安电子科技大学 电子工程学院，陕西 西安 710071 ） 摘要： 本文首先简要介绍了同轴线及同轴连接器的概念， 并利用 HFSS 电磁仿真软件对同轴 弯头连接器进行了仿真， 给出了同轴连接器的网络散射参数随频率的变化特性， 同轴连接器 中的电磁场分布图以及各端口的电磁场特性。 通过 HFSS 仿真软件将抽象的电磁场概念具体 化，有助于对微波课程的进一步理解。 关键词： 同轴连接器； HFSS 软件；网络散射参数；电磁场分布 一、 同轴连接器的基本理论 1.1 同轴线的基本概念 同轴线 (coaxial line) 是由同轴的内、外导体构成的双导体传输线，也称同 轴波导， 广泛应用于宽频带馈线、 宽带元件的设计。 同轴线以 TEM模为主要工作 方式，但当同轴线的横向尺寸与工作波长可比拟时，同轴线中将出现 TE 和 TM 模，即同轴线的高次模。 同轴线中 TEM波的场结构如图 1 所示，其中实线表示电场，虚线表示磁场， 传输方向上没有电场、磁场分量。 图 1 同轴线中 TEM波的场结构图 同轴线的尺寸选择原则为： 保证在工作频段内只传输 TEM波； 使同轴线功率 容量最大；损耗尽可能小。功率容量最大时，若填充的是空气介质，特性阻抗为 30Ω；损耗最小时，对应特性阻抗为 76.7 Ω . 传输功率容量最大和衰减最小不能 同时满足，为了两者兼顾一般采取折衷尺寸，则对应同轴线的特性阻抗为 50 Ω。 同轴线主要分为硬同轴线与软同轴线，硬同轴线内外导体之间的介质为空 气， 内导体用高频介质垫圈等支撑； 软同轴线又称为同轴电缆， 电缆的内外导体 之间填充高频介质， 内导体由单根或多根导体组成， 外导体由铜线编织而成， 外 层再包一层软塑料等介质。 1.2 同轴连接器的概念及分类 将同轴线连接成系统的接头称为同轴连接器。每一种同轴接头又分为公头 （插头） 和母头 (插座)， 它们相互配合将同轴元件连接起来。 对于同轴连接器的 要求包括低 SWR、高频下没有高阶模工作、在连接 - 拆开反复操作之后的高重复 性以及机械强度。 同轴接头类型众多，不同类型接头大致工作频率如图