微波技术与天线实验4魔T仿真.doc

实验报告实验课程：微波技术与天线学生姓名：学号：专业班级：2011年 6月3日目录实验一微波测量系统的认识及功率测量实验二微波波导波长、频率的测量、分析和计算实验三微波驻波比、反射系数及阻抗特性测量、分析和计算实验四微波网络参数的测量、分析和计算实验一微波测量系统的认识及功率测量一、实验目的：（1）熟悉基本微波测量仪器；（2）了解各种常用微波元器件；（3）学会功率的测量。

二、实验内容：1、基本微波测量仪器微波测量技术是通信系统测试的重要分支，也是射频工程中必备的测试技术。

它主要包括微波信号特性测量和微波网络参数测量。

微波信号特性参量主要包括：微波信号的频率与波长、电平与功率、波形与频谱等。

微波网络参数包括反射参量（如反射系数、驻波比）和传输参量（如[S]参数）。

测量的方法有：点频测量、扫频测量和时域测量三大类。

所谓点频测量是信号只能工作在单一频点逐一进行测量；扫频测量是在较宽的频带内测得被测量的频响特性，如加上自动网络分析仪，则可实现微波参数的自动测量与分析；时域测量是利用超高速脉冲发生器、采样示波器、时域自动网络分析仪等在时域进行测量，从而得到瞬态电磁特性。

图1-1 是典型的微波测量系统。

它由微波信号源、调配器/ 衰减器/隔离器、波长/频率计、测量线、终端负载、选频放大器及小功率计等组成。

图1-1 微波测量系统2、常用微波元器件简介微波元器件的种类很多，下面主要介绍实验室里常见的几种元器件：（1）检波器（2）E-T 接头（3）H-T 接头（4）双T 接头（5）波导弯曲（6）波导开关（7）可变短路器（8）匹配负载（9）吸收式衰减器（10）定向耦合器（11）隔离器3、功率测量按图1-1 所示连接微波测量系统，在终端处接上微波小功率计探头，接通电源开关，调整衰减器，观察微波功率计指示并作相应记录。

三、实验数据及处理1、实验数据如下表：2、衰减器指示与功率指示的关系曲线四、思考题简述微波小功率计探头的工作原理。

实验一基本辐射单元方向图一、实验目的基本辐射单元，指的是基本电振子（电偶极子），基本磁振子（磁偶极子），基本缝隙，惠更斯面元等。

它们是构成实际天线的基本单元。

通过本次实验了解这些基本辐射单元在空间产生的辐射场。

二、实验指导实验界面有三个显示区：立体方向图、E面方向图、H面方向图，分别用来显示基本辐射单元在空间产生的辐射场的立体方向图、E面方向图和H面方向图。

界面下端有六个按钮：基本电振子、基本磁振子、基本缝隙、惠更斯面元、Return、Help。

点击按钮基本电振子，则基本电振子的方向图在显示区内显示出来，由显示图形可见基本电振子所辐射的电磁场强度不仅与r有关，而且与观察方向θ有关。

在振子的轴线方向，场强为零；在垂直于振子轴的方向上，场强最大；在其它方向上，场强正比于sinθ。

点击按钮基本磁振子，则基本磁振子的方向图在显示区内显示出来，由显示图形可见基本磁振子所辐射的电磁场的空间图形与基本电振子一样，这是因为基本电振子的辐射是振子上电流产生的辐射与基本磁振子的辐射是振子表面切向磁场产生的磁场是等效的。

点击按钮基本缝隙，则基本缝隙的方向图在显示区内显示出来，由显示图形可见基本缝隙所辐射的电磁场与基本磁振子完全相同，基本缝隙与基本磁振子是等效的。

点击按钮惠更斯面元，则惠更斯面元的方向图在显示区内显示出来，由显示图形可见惠更斯面元所辐射的电磁场在空间是一个对称于面元法线的心脏形方向图。

点击按钮Return，返回天线实验总界面。

实验二对称阵子方向图分析一、实验目的：通过MATLAB编程，熟悉电基本阵子和对称阵子的辐射特性，了解影响对称阵子辐射的因素及其变化对辐射造成的影响二、实验原理：1．电基本振子的辐射电基本振子（Electric Short Dipole）又称电流元，它是指一段理想的高频电流直导线，其长度l远小于波长λ，其半径a远小于l，同时振子沿线的电流I处处等幅同相。

用这样的电流元可以构成实际的更复杂的天线，因而电基本振子的辐射特性是研究更复杂天线辐射特性的基础。

微波技术与天线实验指导书南京工业大学信息科学与工程学院通信工程系目录实验一微波测量系统的熟悉和调整 - 2 -实验二电压驻波比的测量 - 9 -实验三微波阻抗的测量与匹配 - 12 -实验四二端口微波网络阻抗参数的测量 - 17 -实验一微波测量系统的熟悉和调整一、实验目的1. 熟悉波导测量线的使用方法；2. 掌握校准晶体检波特性的方法；3. 观测矩形波导终端的三种状态（短路、接任意负载、匹配）时，TE10波的电场分量沿轴向方向上的分布。

二、实验原理1. 传输线的三种状态对于波导系统，电场基本解为(1) 当终端接短路负载时，导行波在终端全部被反射――纯驻波状态。

在x=a/2处其模值为：最大值和最小值为：(2) 终端接任意负载时，导行波在终端部分被反射――行驻波状态。

在x=a/2处由此可见，行驻波由一行波与一驻波合成而得。

其模值为：可得到最大值和最小值为：(3) 终端接匹配负载时，导行波仅有入射波而无反射波――行波状态。

其模值为由上述可知，在测量线的终端分别接上短路器、任意负载和匹配负载，移动探针位置，都可以观测到测量线中不同位置的电场强度（复振幅大小）对应的电流指示读数。

2. 由测量线的基本工作原理可知，指示器的读数1是探针所在处|E|对应的检波电流。

任一位置处|E|与I的对应关系应视检波晶体二极管的检波特性而定。

一般，这种关系可通过对二极管定标而确定。

所谓定标，就是找出电场的归一化值|E’|与I的对应关系。

我们知道，当测量线终端短路时：如果我们取任意一零点（波节点）作为坐标起始位置，且坐标用d表示，则：晶体二极管上的检波电压u正比于探针所在处|E’|。

所以上式可用u的归一化值u’来表示。

即：晶体二极管的检波电流I与检波电压u之间的关系为：式中c为比例常数，n为检波率。

式中c’为比例常数。

3. 当测量线的探针插入波导时，在波导中会引入不均匀性，从而影响系统的工作状态。

探针在开槽线中与电场耦合，其效果相当于在等效传输线上并联了一个探针支路。

微波技术与天线实验一、实验课学时分配表二、实验内容：实验一T型波导内场分析实验一、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和工作原理。

二、实验内容使用HFSS进行T型波导功分器的设计实现，创建设计模型，进行求解设置，并运行仿真计算。

最后进行相关的数据后处理。

三、基本原理及要求T型波导功分器又叫T型波导分支器，它能将波导能量从主波导中分路接出，它是微波功率分配器件的一种。

此次设计H面T型分支，使得从一端口输入的功率可以平均的分配给端口2、3，使得2、3端口的TE10波为等幅同向。

同时，通过设置隔片改变各端口的功率分配。

进行扫频设置，观察S参数曲线和电场分布。

实验二T型波导优化设计实验一、实验目的1、进一步熟悉并掌握HFSS的工作界面、操作步骤及工作流程。

2、掌握T型波导功分器的优化设计方法。

二、实验内容使用HFSS进行T型波导功分器的优化设计实现，进行参数扫描分析，利用HFSS的优化设计功能实现3端口输出功率为2端口输出功率的2倍。

三、基本原理及要求T型波导功分器又叫T型波导分支器，它能将波导能量从主波导中分路接出，它是微波功率分配器件的一种。

此次设计H面T型分支，使得从1端口输入的功率不平均的分配给端口2、3，使得2端口的输出功率为3端口的一半。

同时，注意隔片尺寸的大小对于改变各端口的功率分配的作用。

改变波端口激励，实现2端口输入，1、3端口输出。

实验三微带贴片天线设计实验一、实验目的1.熟悉并掌握HFSS设计微带天线的操作步骤及工作流程。

2.掌握ISM频段微带贴片天线的设计方法。

二、实验内容使用HFSS进行微带贴片天线的设计实现，创建设计模型，进行求解设置，设置求解频率为2.45GHz，同时添加1.5-3.5GHz的扫频设置，分析天线在1.5-3.5GHz频段内的电压驻波比，并运行仿真计算。

将谐振频率落在2.45GHz频点上。

最后进行相关的数据后处理。

�����
=
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

微波技术与天线实验报告微波技术与天线实验报告引言：微波技术和天线是现代通信领域中不可或缺的重要组成部分。

微波技术的应用范围广泛，包括无线通信、雷达、卫星通信等领域。

而天线作为微波信号的收发器，起到了关键的作用。

本实验旨在通过实际操作和测量，探索微波技术与天线的基本原理和应用。

实验一：微波信号的传输特性测量在本实验中，我们使用了一对微波发射器和接收器，通过测量微波信号的传输特性，来了解微波信号在传输过程中的衰减和干扰情况。

首先，我们将发射器和接收器分别连接到示波器上，并设置合适的频率和功率。

然后，将发射器放置在一个固定位置，接收器在不同距离上进行测量。

通过记录示波器上的信号强度，并计算出衰减值，我们可以得到微波信号在传输过程中的衰减情况。

实验结果表明，在传输距离增加的情况下，微波信号的强度逐渐减弱，呈指数衰减的趋势。

同时，我们还观察到在某些距离上，微波信号受到了干扰，出现了明显的波动和噪声。

这些干扰可能来自于周围的电磁辐射或其他无线设备的干扰。

实验二：天线的性能测量在本实验中，我们选择了不同类型的天线，并通过测量其增益、方向性和波束宽度等参数，来评估天线的性能。

首先，我们使用一个定位器来确定天线的指向性。

通过调整定位器的方向，观察信号强度的变化，我们可以确定天线的主瓣方向。

然后，我们通过改变接收器的位置和角度，测量不同方向上的信号强度，从而计算出天线的增益。

实验结果表明，不同类型的天线具有不同的性能特点。

某些天线具有较高的增益和较窄的波束宽度，适用于需要远距离传输和精确定位的应用。

而其他天线则具有较宽的波束宽度，适用于覆盖范围广泛的通信需求。

实验三：微波技术在通信领域的应用微波技术在通信领域有着广泛的应用。

其中，微波通信是最为常见和重要的应用之一。

通过使用微波信号进行通信，可以实现高速、稳定的数据传输。

微波通信广泛应用于无线网络、卫星通信和移动通信等领域。

此外，微波雷达也是微波技术的重要应用之一。

为了方便输入，在电路的左端加了一段50Ω的传输线。其 长度对最终仿真结果的影响微乎其微。这里取1mm。
版图仿真
① 按照前述的Layout仿真步骤进行仿真，结果如下。为了较 精确地给出匹配的结果，可将仿真频率范围设为2.9GHz ~ 3.1GHz，步长精确到10MHz。
② 由仿真可见进行原理图匹配的结果还是不太理想的，于是 还要根据阻抗进一步进行调节线的长度进行匹配。此处将匹配 调节线的长度缩短0.5mm，得到如下仿真结果。
相关参数计算结果
w=21.52mm L=15.81mm 50馈线宽度：1.21mm，长度：3mm
4.2 矩形微带天线的设计与仿真
建立工程 初步仿真 匹配优化设计 版图仿真
建立工程
建立工程的具体步骤如下： ① 运行ADS，弹出ADS的主窗口。 ② 选择【File】→【New Project】命令，弹出“New Project”
⑤ 点击仿真按钮，可以看到仿真结果如下图所示。在仿真 结果图上放置Marker，查看数据。在中心频率 f ＝ 3GHz处，S(1,1)的幅值是-50.606dB ，可见从仿真结果上 看，已经达到相当理想的匹配。
匹配优化设计2——利用版图仿真结果进行匹配设计
① 在天线Layout的数据显示 窗口中，执行菜单命令 Tool→Data File Tool…，弹 出“dftool/main Window”对 话框，如右图所示。
微带天线设计与仿真
实验内容： 4.1 微带天线的基础知识 4.2 矩形微带天线的设计与仿真
4.1 微带天线的基础知识
1. 微带天线简介 2. 微带天线的概念是在1953年提出来的，但在近30年才
逐步发展起来，是一种新型天线。 3.微带贴片天线：在一个薄的介质板基材上，一面覆上金属 薄层作为接地板，另一面采用蚀刻的办法做出各种形状的贴 片，利用微带或同轴对贴片进行馈电。 4.微带缝隙天线：在接地板上开各种各样的槽，通过微带线 进行馈电。

一、设计目的
通过学习和掌握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、设计原理
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。

三、设计记录
1.S参数图
P1
P3
2.场分布图
3.动态场分布图
四、设计总结
通过本次微带天线的课程设计，进一步的加深了对于微波技术与天线这门课程的理解，同时也掌握了对于HFSS仿真软件的使用。

在课程设计中可以使信号从不同的端口输入魔T，这样就更有助于的理解平时所学内容中的抽象的模型，通过和同学间的讨论以及老师的指导更好的完成了课设的要求，提高了动手的能力也增强了同学间的合作能力。

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。

微波技术与天线仿真实验报告.docx《微波技术与天线》HFSS仿真实验报告实验⼆H⾯T型波导分⽀器设计⼀．仿真实验内容和⽬的使⽤HFSS设计⼀个带有隔⽚的H⾯T型波导分⽀器,⾸先分析隔⽚位于T型波导正中央,在8~10GHz的⼯作频段内,波导输⼊输出端⼝的S参数随频率变化的关系曲线以及10GHz时波导表⾯的电场分布；然后通过参数扫描分析以及优化设计效⽤分析在10GHz处输⼊输出端⼝的S参数随着隔⽚位置变化⽽变化的关系曲线；最后利⽤HFSS优化设计效⽤找出端⼝三输出功率是端⼝⼆输出功率两倍时隔⽚所在位置。

⼆．设计模型简介整个H⾯T型波导分为两个部分：T型波导模型,隔⽚。

见图1。

图1三．建模和仿真步骤1.运⾏HFSS并新建⼯程,把⼯程另存为Tee.hfss。

2.选择求解类型：主菜单HFSS→solution type→driven modal,设置求解类型为模式驱动。

3.设置长度单位：主菜单modeler→units→in,设置默认长度单位为英⼨。

4.创建长⽅体模型1）从主菜单选择draw→box,进⼊创建长⽅体模型的⼯作状态,移动⿏标到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）,按下回车键确认之后在状态栏输⼊长⽅体的长宽⾼分别为2,0.9,0.4。

2）再次按下回车键之后,在新建长⽅体的属性对话框修改物体的位置,尺⼨,名称,材料和透明度等属性。

在attribute选项卡中将长⽅体名称项（name）修改为Tee,材料属性（material）保持为真空（vacuum）不变,透明度（transparent）设置为0.4。

3）设置端⼝激励4）复制长⽅体第⼆个和第三个臂5）合并长⽅体5.创建隔⽚1）创建⼀个长⽅体并设置位置和尺⼨2）执⾏相减操作上诉步骤完成后即可得到H⾯T型波导的三维仿真模型图如图2所⽰图26.分析求解设置1）添加求解设置：在⼯程管理窗⼝中展开⼯程并选中analyse节点,单击右键,在弹出的快捷菜单中选择add solution type并设置相关参数,完成后⼯程管理窗⼝的analyse节点下会添加⼀个名称为setup1的求解设置项2）添加扫频设置：在⼯程管理窗⼝中展开analysis节点,右键单击前⾯添加的setup1求解设置项,在弹出菜单中单击add frequency sweep,并设置sweep name,sweep type,等参数。

微波技术与天线实验报告书实验目的：本实验旨在使学生了解微波技术的基本理论，掌握微波天线的工作原理和设计方法，并通过实验操作加深对微波天线性能测试的理解和应用。

实验原理：微波技术是利用波长在1毫米至1米之间的电磁波进行通信的技术。

微波天线作为微波通信系统中的关键部件，其设计和性能直接影响到通信系统的整体性能。

微波天线通常分为线极化天线和圆极化天线，它们在不同的应用场景中有着不同的优势。

实验设备和材料：1. 微波信号源2. 微波天线测试系统3. 标准天线4. 待测天线5. 测量仪器（如频率计、功率计等）6. 连接电缆及相关配件实验步骤：1. 连接微波信号源和测试系统，确保信号源输出稳定。

2. 将标准天线与待测天线分别连接到测试系统，并记录其性能参数。

3. 调整待测天线的位置和角度，观察其对信号接收的影响。

4. 记录不同条件下的测试数据，包括增益、波束宽度、方向性等。

5. 分析测试数据，评估天线性能，并与理论值进行比较。

实验结果：通过本次实验，我们得到了以下结果：- 待测天线在特定频率下的增益为XX dBi。

- 波束宽度为XX度。

- 方向性比为XX。

- 与标准天线相比，待测天线在XX条件下性能更优。

实验分析：根据实验数据，我们可以分析待测天线的性能特点。

例如，增益的高低直接影响到天线的信号接收能力，波束宽度则决定了天线的覆盖范围。

通过与标准天线的对比，我们可以更清晰地了解待测天线的优势和不足。

实验结论：本次实验成功地完成了微波天线的性能测试，加深了学生对微波技术与天线工作原理的理解。

通过对实验数据的分析，我们认识到了天线设计的重要性以及在实际应用中需要考虑的因素。

实验结果表明，合理的天线设计可以显著提高通信系统的性能。

注意事项：1. 实验过程中应确保所有设备连接正确，避免信号干扰。

2. 在调整天线位置和角度时，应小心操作，避免损坏设备。

3. 实验结束后，应整理实验设备，确保实验室的整洁和安全。

实验日期：[填写实验日期]实验人员：[填写实验人员姓名]指导教师：[填写指导教师姓名]。

微波技术与天线仿真实验报告姓名：柳立志学号：110250208ANSOFT 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T；4、写出仿真使用后的报告。

二、软件介绍与使用Ansoft HFSS软件设置步骤如下：1.打开Ansoft HFSS V10.0，点击TOLLS栏进行软件仿真设置；2.点击Options中的HFSS Options，在General选项卡中将"Use wizards for data inputwhen creating new boundary"和"Duplicate boundaries with geometry"前的复选框打钩，点击OK；3.点击Options中的3D Modeler Options，在Operation选项卡中将"Automaticallycover closed ployline"前的复选框打钩，在Drawing选项卡中将"Edit property of newprimitives"前的复选框打钩，点击OK；三、仿真魔T1、创建三维模型1.设置模型单位点击3D Modeler，选择Units，设置单位为"mm"，点击OK；2.设置默认材料在3D Modeler Materials Tollbar中选择材料类型为vacuum；3.设置第一个模块参数点击Draw中Box，设置起始坐标为X:-25.0，Y:-10.0，Z:0.0，按下回车，接着输入相对坐标dX：50.0，dY：20.0，dZ：75.0，按下回车，按快捷键Ctrl+D，使模块以适当大小显示在屏幕内；4.设置波端口激励点击Edit栏Select中Faces，选择模块的顶面（Z=75.0），点击HFSS栏Excitations=>Assign中的Wave Port，打开Wave Port对话框，输入名称为p1，Next=>Next=>Finish,完成对波端口激励的设置；5.更改选择目标点击Edit栏Select中的Object，完成设置；6.创建第二个模块按下Ctrl+A选择全部可视，点击Edit栏Duplicate中Around Axis，使第一个模块按轴线旋转复制，选择Axis为X轴，设置角度为90度，点击OK；7.创建第三、四个模块点击Edit栏Select中Select By Name，选择第二个模块同样绕Z轴旋转90度复制，再以第三个模块绕绕Z轴旋转90度复制获得最终模型；8.组合所有模块按下Ctrl+A选择全部模块，点击3D Modeler栏Boolean中Unites，将所有模块合并，Ctrl+D使模块以适当大小显示在屏幕内，模型如下图所示；9.边界显示设置保存工程，点击HFSS栏中Boundary Display(Solve view)，选择要显示的边界，outer为背景显示（图中蓝色边界），黑、红、绿、黄分别分边界p1、p2、p3、p4的边界显示；点击View栏Active View Visibility ...，将所有实体隐藏，只显示边界，如下图所示：2、分析设置1.创建一个分析设置点击HFSS栏Analysis Setup中Add Solution Setup...，在General选项卡中设置频率为4GHz，最大量程为5，最大增量为0.02，点击OK；2.添加频率扫描点击HFSS栏Analysis Setup中Add Sweep...，选择要设置项Setup1，点击OK进入Edit Sweep对话框，选择扫描类型为Fast，设置频率类型为Linear Setup，开始频率为3.4GHz，停止频率为4.0GHz，计数1001次（即设置Size约为600KHz），在Save Fields前的复选框打钩，点击OK；3.保存工程点击File栏Save As，更改工程名为hfss_magic_T，点击Save；3、分析4.模型验证点击HFSS栏Validation Check进行检查验证，没有错误时点击Close；5.分析点击HFSS栏Analysis All，进行分析；4、生成报告通过仿真得到如下两种不同结果：5、动态仿真最终进行动态仿真，由软件观察魔T的传输使用过程，静态图如下：软件使用体会：我使用的是ANSOFT HFSS14.0版本，软件操作语言为英文，它是三维电磁仿真软件。

基于HFSS的微带天线仿真设计1 概述目前，在许多应用场合（如移动通信手机中）都需要体积小、重量轻的小型接收天线。

微带贴片天线代表一系列的小型天线，以其剖面低、重量轻的优点而成为人们的首选。

通过采用简单明了的传输线模型，建立微带线嵌入馈电贴片天线的精确模型并对之进行分析已成为可能。

另外，通过应用曲线拟合公式，也可以确定50Ohm输入阻抗所需的精确嵌入长度。

馈电机制在微带贴片天线设计中扮演了重要角色。

微带天线可以由同轴探针或嵌入的微带线来馈电，同轴探针馈电在有源天线应用中具有优势，而微带线馈电则是适合于开发高增益微带阵列天线。

在一个薄的介质基板上，一面覆上金属薄层作为接地板，另一面采用刻蚀地方法做出各种形状的贴片，利用微带或者同轴对贴片进行馈电，这就是最基本的微带贴片天线。

它在导体贴片和接地板之间激励起电磁场，并通过贴片与接地板的缝隙向外辐射。

天线分析的基础问题是求解天线周围空间建立的电磁场，进而得出方向图增益和输入阻抗等特性指标。

如下图1，图2所示。

图1 矩形微带天线开路段电场结构图2 场分布侧面图2 天线基础天线的性能直接影响着整个无线通信的性能，一般来说，表征天线性能的主要参数有方向特性、增益、输入阻抗、驻波比、极化特性等。

2.1 天线的极化方式所谓天线的极化，就是指天线辐射时形成的电场强度方向。

根据极化方向可分为垂直极化波和水平极化波。

(1) 水平极化波：当电场强度方向平行于地面形成的波。

由于电波的特性，决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流，极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减。

(2) 垂直极化波：当电场强度方向垂直于地面形成的波。

垂直极化方式则不易产生极化电流，从而避免了能量的大幅衰减，保证了信号的有效传播。

2.2 天线的增益天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。

一般来说，增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度，而在水平面上保持全向的辐射性能。

实验四：计算抛物面天线增益因子实验目的：1实现数对称振子天线学建模、编程、仿真实现图形可视化。

2通过本实验使学生掌握matlab7.0仿真软件在电磁场编程中的应用。

实验设备：计算机、matlab7.0仿真软件实验内容计算抛物面天线增益因子抛物面天线由馈源和反射面组成。

馈源是放置在抛物面焦点上的具有弱方向性的初级照射器，可以是单个振子或振子阵，单喇叭或多喇叭，开槽天线等；反射面由形状为抛物面的导体表面或导线栅格网构成[28]。

抛物面天线的方向系数可由24D Sv πλ=来计算，其中，v 为面积利用系数；22204tan 2S R f ππψ==，为抛物面的口径面积。

口径截获频率rs A r P P η=（r p 是整个口径面向空间辐射的功率）。

抛物面天线的增益系数2244A G D Sv Sg ππηηλλ===，其中，A g v η=，称为增益因子。

如果馈源也是旋转对称的，可得到其面积利用系数为()()02022tan 22cot2sin F d v Fd ψψψψψψ=ψψψ⎰⎰（ψ为抛物线上任一点到焦点的连线与焦轴Oz 之间的夹角），口径截获频率()()02020sin sin rs A rF d P P F d πηψψψψ==ψψψ⎰⎰程序如下：运行结果如图3.21： clc;clear; global n;nn=[ 2 4 6 8 10];posai00=0:90/20:90;posai0=posai00*pi/180;for ii=1:5;n=nn(ii);for jj=1:length(posai0);g(jj)=2./(tan(posai0(jj)/2)).^2.*(abs(quad('mjlyfz',0,posai0(jj)))).^2./quad('mjlyf m',0,pi/2);end;plot(posai00,g);axis([0 90 0 1]);hold on;end;grid on%计算抛物面天线面积利用系数的分子内的函数function y=mjlyfz(posai);global n;y=(cos(posai)).^(n/2).*tan(posai/2);%计算抛物面天线面积利用系数的分母内的函数function y=mjlyfm(posai);global n;y=(cos(posai)).^n.*sin(posai);图3.21由上图可知，由于面积利用系数、效率、与口径张角之间的变化关系恰好相反，所以存在最佳张角，使得增益因子对应着最大值max 0.83g 。

微波技术与天线实验报告微波技术与天线实验报告引言：微波技术是一门应用广泛的技术，涉及到通信、雷达、无线电等多个领域。

天线作为微波技术中的重要组成部分，对于信号的发射和接收起着至关重要的作用。

本实验旨在通过对微波技术和天线的实验研究，探索其原理和应用。

一、微波技术的基本原理微波技术是指在射频范围内工作的电磁波技术，其频率范围一般为300MHz至300GHz。

微波技术的基本原理是利用微波信号的特性进行信息的传输和处理。

微波信号具有高频率、高速度和较小的传播损耗等特点，因此在通信和雷达等领域得到广泛应用。

二、微波技术的实验装置本实验使用了微波发生器、微波信号源、微波功率计等实验装置。

微波发生器用于产生微波信号，微波信号源用于提供稳定的微波信号，微波功率计用于测量微波信号的功率。

这些实验装置是进行微波技术实验的基础设备。

三、微波技术的实验内容1. 微波信号的产生和调制实验在实验中，我们使用微波发生器产生微波信号，并通过调制器对信号进行调制。

通过改变调制器的参数，可以实现不同调制方式的微波信号产生。

2. 微波信号的传输和接收实验在实验中，我们使用微波信号源产生微波信号，并通过传输线将信号传输到接收端。

通过改变传输线的长度和材料等参数，可以观察到微波信号的传输特性。

3. 微波信号的功率测量实验在实验中，我们使用微波功率计对微波信号的功率进行测量。

通过改变微波发生器的输出功率和微波信号源的衰减器等参数，可以观察到微波信号的功率变化规律。

四、天线的基本原理天线是将电磁波信号转换为电流或电压信号的装置，具有发射和接收信号的功能。

天线的基本原理是利用电磁波与导体之间的相互作用，将电磁波的能量转换为电流或电压信号。

五、天线的实验装置本实验使用了天线、信号发生器、示波器等实验装置。

信号发生器用于产生信号，天线用于发射和接收信号，示波器用于观察信号的波形和频谱。

六、天线的实验内容1. 天线的辐射特性实验在实验中，我们使用天线发射信号，并通过示波器观察信号的波形和频谱。

《微波技术与天线》HFSS仿真实验报告实验二H面T型波导分支器设计一．仿真实验内容和目的使用HFSS设计一个带有隔片的H面T型波导分支器，首先分析隔片位于T型波导正中央，在8~10GHz的工作频段内，波导输入输出端口的S参数随频率变化的关系曲线以及10GHz 时波导表面的电场分布；然后通过参数扫描分析以及优化设计功能分析在10GHz处输入输出端口的S参数随着隔片位置变化而变化的关系曲线；最后利用HFSS优化设计功能找出端口三输出功率是端口二输出功率两倍时隔片所在位置。

二．设计模型简介整个H面T型波导分为两个部分：T型波导模型，隔片。

见图1。

图1三．建模和仿真步骤1.运行HFSS并新建工程，把工程另存为Tee.hfss。

2.选择求解类型：主菜单HFSS→solution type→driven modal，设置求解类型为模式驱动。

3.设置长度单位：主菜单modeler→units→in，设置默认长度单位为英寸。

4.创建长方体模型1）从主菜单选择draw→box，进入创建长方体模型的工作状态，移动鼠标到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），按下回车键确认之后在状态栏输入长方体的长宽高分别为2,0.9，0.4。

2）再次按下回车键之后，在新建长方体的属性对话框修改物体的位置，尺寸，名称，材料和透明度等属性。

在attribute选项卡中将长方体名称项（name）修改为Tee，材料属性（material）保持为真空（vacuum）不变，透明度（transparent）设置为0.4。

3）设置端口激励4）复制长方体第二个和第三个臂5）合并长方体5.创建隔片1）创建一个长方体并设置位置和尺寸2）执行相减操作上诉步骤完成后即可得到H面T型波导的三维仿真模型图如图2所示图26.分析求解设置1）添加求解设置：在工程管理窗口中展开工程并选中analyse节点，单击右键，在弹出的快捷菜单中选择add solution type并设置相关参数，完成后工程管理窗口的analyse节点下会添加一个名称为setup1的求解设置项2）添加扫频设置：在工程管理窗口中展开analysis节点，右键单击前面添加的setup1求解设置项，在弹出菜单中单击add frequency sweep，并设置sweep name，sweep type，等表13）设计检查7.运行仿真分析：HFSS→analyze all四．仿真结果分析1.图形化显示S参数计算结果图3为S11，S12，S13幅度随着频率变化的曲线。

Emax Emin
（1-1）
测量驻波比的方法有直接法，等指示度法和功率衰减法。 根据式（1-1）直接求出电压驻波比的方法称为直接法。该方法适用于测量中、 小电压驻波比。 如晶体管为平方律检波，可直接测驻波波腹点和节点的电流值，式（1-1）成为：
ρ = Imax I min
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4．人身安全 实验中有些电子仪器带有高压，因此必须注意下列事项： ① 实验者双手要保持干燥，鞋子要有一定绝缘性能； ② 不要用手（或身体其它部位）触及带电部分； ③ 不准擅自打开机壳或盖板； ④ 一旦发生事故，要立即切断电源，采取应急措施并及时报告。
5．仪器设备 微波仪器设备和元器件价格昂贵，在使用中要多加爱护。 ① 使用仪器前必须了解其规格、量程和操作规程，不熟悉其性能和使用方法时，
凡由于违反操作规则损坏元器件者，该项实验成绩为不及格，并按规定赔偿经 济损失。 6．注意维护实验场地的清洁
实验结束后，协同搞好卫生方可离开实验室。
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实验一、导行电磁波的观测与电压驻波比测量
一、实验目的
1．熟悉波导测量线的使用方法； 2．观测矩形波导终端三种状态（短路、接任意负载、匹配）时，TE10 波的电场分量 沿轴向上的分布；
预习是实验的一个重要环节，在每次实验之前，必须认真阅读实验实验指导书 及教材中的有关内容，明确实验目的、要求、内容和原理；在此基础上做好实验前 必要的准备工作，写好预习报告（即实验报告内容中①、②），做好实验前准备工作 （如画好实验记录表格，计划好实验步骤等）。
未预习者不得上机操作。 2．实验
实验开始时要注意正确连接线路，并经实验指导老师检查后方可开始实验。 实验过程中要集中精力，要胆大心细。坚持科学态度，发现数据不合理时，应 及时分析原因，必要时重测，切不可擅自修改数据。 实验完毕，将原始数据交指导老师检查，经允许后方可拆除系统。 3．实验报告 实验报告的一般内容为： ① 目的要求； ② 原理简述、线路（或方框图），包含主要仪器的型号、规格等； ③ 数据处理，包括原始数据、运算结果与误差分析，数据应尽可能整理成表格 形式； ④ 曲线图； ⑤ 问题讨论、心得体会及建议等。