微波技术与天线实验4利用HFSS仿真分析矩形波导

一、实验背景与目的随着微波技术、通信技术和雷达技术的发展，波导作为一种重要的微波传输线，其设计优化对于提高微波系统的性能具有重要意义。

本实验旨在通过电磁场仿真软件HFSS，对矩形波导进行仿真设计，分析其传输特性，并对其进行优化，以达到提高传输效率和降低损耗的目的。

二、实验内容与方法1. 实验内容本实验主要包括以下内容：（1）建立矩形波导的几何模型；（2）设置仿真参数，包括介质材料、边界条件等；（3）进行仿真计算，得到波导的传输特性；（4）分析仿真结果，优化波导设计。

2. 实验方法（1）使用HFSS软件建立矩形波导的几何模型；（2）设置仿真参数，包括介质材料、边界条件等；（3）选择合适的仿真求解器，进行仿真计算；（4）分析仿真结果，包括传输线特性、损耗、阻抗匹配等；（5）根据仿真结果，对波导设计进行优化。

三、实验步骤1. 建立矩形波导的几何模型使用HFSS软件，根据设计要求，建立矩形波导的几何模型。

首先，设置波导的尺寸参数，包括内径、外径、高度等。

然后，定义波导的介质材料，如空气、介质板等。

2. 设置仿真参数设置仿真参数，包括介质材料、边界条件等。

例如，设置波导的介质材料为空气，边界条件为完美电导体（PEC）。

3. 进行仿真计算选择合适的仿真求解器，进行仿真计算。

本实验采用时域求解器，设置仿真频率范围为1GHz～20GHz。

4. 分析仿真结果分析仿真结果，包括传输线特性、损耗、阻抗匹配等。

通过分析仿真结果，了解波导的传输特性，并对波导设计进行优化。

5. 优化波导设计根据仿真结果，对波导设计进行优化。

例如，调整波导的尺寸参数、介质材料等，以降低损耗、提高传输效率。

四、实验结果与分析1. 传输特性仿真结果表明，矩形波导在1GHz～20GHz的频率范围内具有良好的传输特性。

在频率较低时，波导的传输损耗较小；在频率较高时，波导的传输损耗较大。

2. 损耗通过分析仿真结果，发现波导的损耗主要由介质损耗和辐射损耗组成。

基于HFSS矩形微带天线仿真与设计【摘要】本文主要介绍了基于HFSS软件的矩形微带天线仿真与设计。

在详细阐述了研究背景、研究目的和研究意义。

接着对HFSS软件进行了介绍，并解释了矩形微带天线的原理。

然后介绍了设计流程和仿真结果分析，分析了天线性能并提出了优化方案。

在总结了研究成果，展望未来研究方向并提出了结论建议。

本文通过HFSS软件对矩形微带天线进行仿真和设计，为提高天线性能提供了重要参考，具有一定的实用价值和研究意义。

【关键词】HFSS、矩形微带天线、仿真、设计、天线性能、优化、原理、设计流程、结果分析、研究成果、展望未来、结论建议、研究背景、研究目的、研究意义1. 引言1.1 研究背景本文旨在通过对HFSS软件介绍、矩形微带天线原理、设计流程、仿真结果分析和天线性能优化等内容的探讨，对基于HFSS矩形微带天线的仿真与设计进行研究，从而提高微带天线的性能和应用效果。

这对于推动无线通信技术的发展，提升通信系统的性能和稳定性具有重要的意义。

1.2 研究目的研究目的是通过基于HFSS矩形微带天线仿真与设计，探索提升天线性能的方法和技术。

具体包括优化天线结构设计，提高频率带宽和增益，降低回波损耗和辐射损耗，以满足不同应用场景下对天线性能的要求。

通过对矩形微带天线原理的深入研究，结合HFSS软件的应用，将为天线设计领域的发展带来重要的参考价值。

通过本研究，旨在为提高通信系统的传输质量和覆盖范围提供有效的技术支持，推动无线通信技术的不断创新和发展。

1.3 研究意义矩形微带天线是一种常见的微波天线结构，具有简单的制作工艺、较宽的工作频带和良好的方向性等优点，因此在通信领域得到广泛应用。

本文基于HFSS软件对矩形微带天线进行仿真与设计，旨在深入研究其性能特点与优化方法，为微波通信系统的设计与优化提供参考。

本研究的意义主要表现在以下几个方面：研究矩形微带天线的仿真与设计可以深入理解其工作原理和特性，为进一步优化性能提供基础。

. . . .. .矩形微带贴片天线的仿真设计实验目的：运用HFSS的仿真能力对矩形微带天线进行仿真实验容：矩形微带天线仿真：工作频率7.55GHz天线结构尺寸如表所示：名称起点尺寸类型材料Sub -14.05，-16，0 28.1，32，0.794 Box Rogers 5880 （tm）GND -14.05，-16，-0.05 28.1，32，0.05 Box pecPatch -6.225，-8，0.794 12.45 , 16, 0.05 Box pec MSLine -3.1125，-8，0.794 2.49 , -8 , 0.05 Box pecPort -3.1125，-16，-0.05 2.49 ,0, 0.894 RectangleAir -40，-40，-20 80，80，40 Box Vacumn一、新建文件、重命名、保存、环境设置。

（1）、菜单栏File>>save as,输入0841，点击保存。

（2）. 设置激励终端求解方式：菜单栏HFSS>Solution type>Driven Termin ，点击OK。

（3）、设置模型单位：3D Modeler>Units选择mm ，点击OK。

（4）、菜单栏Tools>>Options>>Modeler Options,勾选”Edit properties of new pri”, 点击OK。

二、建立微带天线模型(1)、插入模型设计（2）、重命名输入0841(3)点击创建GND,起始点：x:-14.05，y:-16，z:-0.05，dx:28.1,dy:32,dz:0.05修改名称为GND, 修改材料属性为 pec，(4)介质基片：点击，：x:-14.05，y:-16，z:0。

dx: 28.1，dy: 32，dz: 0.794，修改名称为Sub，修改材料属性为Rogers RT/Duriod 5880，修改颜色为绿色，透明度0.4。

微波技术与天线实验报告实验名称：实验3：利用HFSS仿真分析矩形波导学生班级：学生姓名：学生学号：实验日期：2011年月日一、 实验目的学会HFSS 仿真波导的步骤，画出波导内场分布随时间变化图，理解波的传播与截止概念；计算传播常数并与理论值比较。

二、 实验原理矩形波导的结构如图1，波导内传播的电磁波可分为TE 模和TM 模。

x yz图 1矩形波导1） TE 模，0=z E 。

coscos z z mn m x n y H H e a b γππ-= 2cos sin x mn c z n m x n y E H b a bj k e γπππωμ-= 2sin cos z y mn c j m m x n y E H e k a a b γωμπππ-=-2sin cos z x mn c m m x n y H H e k a a bγλπππ-= 2cos sin z y mn c n m x n y H H e k ba b γλπππ-= 其中，c kmn H 是与激励源有关的待定常数。

2） TM 模Z H =0，由Z E 的边界条件同样可得无穷多个TM 模。

注意：对于mn TM 和mn TE 模，m, n 不能同时为零，否则全部的场分量为零。

mn TM 和mn TE 模具有相同的截止波数计算公式，即c k （mn TM ）=c k （mn TE ）所以，它们的截止波长c λ和截止频率c f 的计算公式也是一样的，即c λ（mn TM ）=c λ（mn TE ）=222⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛b n a mc f （mn TM ）=c f （mn TE ）对于给定的工作频率或波长，只有满足传播条件（f >c f 或λ<c λ）的模式才能在波导中传播。

由公式可以看出矩形波导的c f ，c λ不仅与波导的尺寸a, b 有关，还和模指数m, n 有关。

当a, b 一定时，随着f 的改变，矩形波导可以多模传播，也可以单模传播，甚至也可以处于截止状态。

矩形波导仿真实验报告一、实验目的本实验旨在通过仿真矩形波导的传输特性，掌握矩形波导的基本原理和设计方法，深入了解电磁场在波导中的传输规律。

二、实验原理1. 矩形波导的基本结构和参数矩形波导是一种常用的微波传输线，其基本结构为由四个金属板构成的空心矩形管道。

其中，上下两个板为宽度为b，高度为h的金属板，左右两个板为长度为L，高度为h的金属板。

其参数包括截止频率fc、特征阻抗Zc等。

2. 矩形波导中电磁场的传输规律在矩形波导中，电磁场沿着z轴方向传播，在x和y方向上则呈驻波分布。

当工作频率小于截止频率fc时，在波导内只能传播TM模式；当工作频率大于截止频率fc时，则只能传播TE模式。

3. 矩形波导仿真软件——HFSSHFSS是一款常用于微波电路仿真分析软件，可以对各种微波元器件进行建模和仿真分析。

在本次实验中，我们将使用HFSS对矩形波导进行仿真分析。

三、实验内容1. 建立矩形波导模型首先，在HFSS软件中建立矩形波导模型。

具体步骤如下：（1）新建工程，选择3D Layout Design。

（2）在布局窗口中绘制矩形波导的截面图。

（3）设置边界条件和材料属性等参数。

2. 分析矩形波导的传输特性接下来，通过对矩形波导进行仿真分析，得到其传输特性曲线。

具体步骤如下：（1）在HFSS软件中选择“Insert”->“Sweep”->“Frequency”，设置频率范围和步进值。

（2）运行仿真分析，并得到S参数曲线。

（3）根据S参数曲线，计算出截止频率fc和特征阻抗Zc等重要参数。

3. 优化矩形波导的设计最后，根据分析结果对矩形波导的设计进行优化。

可以通过改变材料属性、尺寸等参数来调整其传输特性。

四、实验结果与分析通过上述步骤，我们得到了一组典型的仿真结果。

如图所示：从图中可以看出，在截止频率以下，矩形波导的传输特性较好，可以实现较低的插入损耗和反射损耗。

随着频率的增加，传输特性逐渐变差。

因此，在实际应用中，需要根据具体要求进行优化设计。

实验二 矩形波导仿真与分析一、实验目的：1、 熟悉HFSS 软件的使用；2、 掌握导波场分析和求解方法，矩形波导高次模的基本设计方法；3、 利用HFSS 软件进行电磁场分析，掌握导模场结构和管壁电流结构规律和特点。

二、预习要求1、 导波原理。

2、 矩形波导模式基本结构，及其基本电磁场分析和理论。

3、 HFSS 软件基本使用方法。

三、实验原理由于矩形波导的四壁都是导体,根据边界条件波导中不可能传输TEM 模,只能传输TE 或TM 模。

这里只分析TE 模(Ez=0)对于TE 模只要解Hz 的波动方程。

即采用分离变量，并带入边界条件解上式，得出TE 模的横向分量的复振幅分别为（1）矩形波导中传输模式的纵向传输特性①截止特性波导中波在传输方向的波数β由式9 给出222000220z z c z H H k H x y ∂∂++=∂∂式7000220002200020002()cos()sin()()sin()cos()()sin()cos()()cos()sin()z x c c z y c c y x H c x y H c H n m n E j j H x y k y k b a b H m m n E j j H x y k x k a a b E m m n H j H x y Z k a a b E n m n H j H x y Z k b a b ωμωμπππωμωμπππβπππβπππ∂⎧==⎪∂⎪⎪∂==-⎪∂⎪⎨⎪=-=⎪⎪⎪==⎪⎩式822222c c k k ππβλλ=-=-式9式中k 为自由空间中同频率的电磁波的波数。

要使波导中存在导波,则β必须为实数,即k 2＞k 2c 或λ＜λc(f ＞f c ) 式10如果上式不满足,则电磁波不能在波导内传输,称为截止。

故k c 称为截止波数。

矩形波导中TE 10模的截止波长最长,故称它为最低模式,其余模式均称为高次模。

由于TE 10模的截止波长最长且等于2a,用它来传输可以保证单模传输。

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。

基于HFSS矩形微带贴片天线的仿真设计报告矩形微带贴片天线的仿真设计实验目的：运用HFSS的仿真能力对矩形微带天线进行仿真实验内容：矩形微带天线仿真：工作频率7.55GHz天线结构尺寸如表所示：名称起点尺寸类型材料Sub -14.05，-16，0 28.1，32，0.794 Box Rogers 5880 （tm）GND -14.05，-16，-0.0528.1，32，0.05 Box pecPatch -6.225，-8，0.794 12.45 , 16,0.05Box pecMSLine -3.1125，-8，0.794 2.49 , -8 ,0.05Box pecPort -3.1125，-16，-0.052.49 ,0, 0.894 RectangleAir -40，-40，-20 80，80，40 Box Vacumn 一、新建文件、重命名、保存、环境设置。

（1）、菜单栏File>>save as,输入0841，点击保存。

（2）. 设置激励终端求解方式：菜单栏HFSS>Solution type>Driven Termin ，点击OK。

（3）、设置模型单位：3D Modeler>Units选择mm ，点击OK。

（4）、菜单栏Tools>>Options>>Modeler Options,勾选”Edit properties of new pri”, 点击OK。

二、建立微带天线模型(1)、插入模型设计（2）、重命名输入0841(3)点击创立GND,起始点：x:-14.05，y:-16，z:-0.05，dx:28.1,dy:32,dz:0.05修改名称为GND, 修改材料属性为 pec，(4) 介质基片：点击，：x:-14.05，y:-16，z:0。

dx: 28.1，dy: 32，dz: 0.794，修改名称为Sub，修改材料属性为Rogers RT/Duriod 5880，修改颜色为绿色，透明度0.4。

矩形波导天线的HFSS仿真1 天线的主要参数时变的电流和被加速的电荷都可以产生辐射，辐射产生的电磁能量能够在空间中传播。

天线能够定向辐射和接收电磁波能量。

天线按照工作性质可以分为发射天线和接收天线；按照用途可以分为通信天线、雷达天线、广播天线和电视天线等；按照波段可以分为长波天线、中波天线和短波天线等。

一般常见的天线结构为线天线、环天线、面天线、喇叭天线、介质天线、微带天线和裂缝天线等。

为了实现特定的工程任务，天线经常也组成天线阵列。

1.1 方向图天线的空间辐射在不同方向是不同的，可以用方向性函数(,)f θ?来描述。

根据方向性函数绘制的天线辐射（或接收）场强-振幅-方向三维特性的图形简称为方向图。

工程也常采用两个互相正交主平面上的剖面图来描述天线的方向性，一般为俯视图和水平面方向图。

绘制某一平面的方向图时，可以采用极坐标方式。

方向图一般呈花瓣状，所以也称为波瓣图，其中最大的波瓣称为主瓣，其余的称为副瓣或旁瓣。

方向图主瓣上两个半功率电平点之间的夹角称为主瓣宽度或半功率波束宽度。

电场最大值Emax 所在的波瓣称为主瓣。

在Emax 的两边，电场下降到最大值2时，对应功率为最大方向的一半，这两个辐射方向之间的夹角即为主瓣宽度。

1.2 方向性系数发射天线的方向性系数表征天线辐射的能量在空间分布的集中能力，定义为相同辐射情况下，天线在给定方向的辐射强度与平均辐射强度之比：220(,)(,)E D E θ?θ?= （1-1）式中，(),E θ?是该天线在(),θ?方向下某点的场强，0E 是全方向点源天线在同一点产生的场强。

一般情况下关心的均为最大辐射方向的方向系数。

接收天线的方向性系数表征天线从空间接收电磁能量的能力，即在相同来波场强的能量下，天线在某方向接收时向负载输出功率与点源天线在同方向接收是向负载输出功率之比。

发射天线的方向性系数和接收天线的方向性系数虽然在定义上不同，但数值上是一样的。

增益：如果将式（1-1）定义的方向性系数中的辐射功率改为天线的输入功率，即考虑天线本身的能量转换效率，则该定义为增益。

实验二、--矩形波导TE10的仿真设计与电磁场分析实验二、矩形波导TE 10的仿真设计与电磁场分析一、实验目的：1、 熟悉HFSS 软件的使用；2、 掌握导波场分析和求解方法，矩形波导TE 10基本设计方法；3、 利用HFSS 软件进行电磁场分析，掌握导模场结构和管壁电流结构规律和特点。

二、预习要求 1、 导波原理。

2、 矩形波导TE 10模式基本结构，及其基本电磁场分析和理论。

3、 HFSS 软件基本使用方法。

三、实验原理与参考电路 3.1导波原理3.1.1. 规则金属管内电磁波对由均匀填充介质的金属波导管建立如图1 所示坐标系, 设z 轴与波导的轴线相重合。

由于波导的边界和尺寸沿轴向不变, 故称为规则金属波导。

为了简化起见, 我们作如下假设： ① 波导管内填充的介质是均匀、 线性、 各向同性的； ② 波导管内无自由电荷和传导电流的存在； ③ 波导管内的场是时谐场。

图1 矩形波导结构本节采用直角坐标系来分析,并假设波导是无限长的,且波是沿着z 方向无衰减地传输,由电磁场理论, 对无源自由空间电场E 和磁场H 满足以下矢量亥姆霍茨方程:式中β为波导轴向的波数,E 0(x,y)和H 0(x,y)分别为电场和磁场的复振幅,它仅是坐标x 和y 的函数。

以电场为例子，将上式代入亥姆霍兹方程 ,并在直角坐标内展开,即有k c 表示电磁波在与传播方向相垂直的平面上的波数,如果导波沿z 方向传播,则 k 为自由空间中同频率的电磁波的波数。

由麦克斯韦方程组的两个旋度式,很易找到场的横向分量和纵向分量的关系式。

具体过程从略,这里仅给出结果：从以上分析可得以下结论:（1）场的横向分量即可由纵向分量；（2） 既满足上述方程又满足边界条件的解有许多, 每一个解对应一个波型也称之为模式,不同的模式具有不同的传输特性;（3）k c 是在特定边界条件下的特征值, 它是一个与导波系统横截面形状、 尺寸及传输模式有关的参量。

基于HFSS矩形微带天线仿真与设计HFSS（高频结构模拟软件）是一种专业的电磁场仿真软件，可以用于电磁场分析和天线设计。

在通信领域，天线设计是非常重要的工作，而微带天线是一种常用的天线结构之一。

本文将基于HFSS软件对矩形微带天线进行仿真与设计，以探讨其性能和特点。

矩形微带天线是一种常见的微带天线结构，其结构简单、制作方便，并且在通信系统中有着广泛的应用。

矩形微带天线的主要结构是由金属贴片和衬底组成，金属贴片通常被设计成矩形或正方形，可以直接在PCB（Printed Circuit Board）板上加工制作。

由于其结构简单并且性能良好，所以矩形微带天线备受研究者的关注。

在HFSS软件中进行微带天线的仿真与设计，需要按照以下步骤进行：1. 建立仿真模型：首先需要建立微带天线的三维模型，包括金属贴片和衬底。

在HFSS软件中，可以通过绘制结构、设置材料参数、定义边界条件等步骤来完成模型的建立。

2. 定义仿真参数：在建立好仿真模型后，需要定义仿真的频率范围、激励方式、网格密度等参数，以确保仿真的准确性和有效性。

3. 进行仿真分析：在设置好仿真参数后，可以进行频域分析或时域分析，得到微带天线的S参数、辐射场分布等重要信息，从而评估微带天线的性能。

4. 优化设计：根据仿真结果，可以对微带天线的结构参数进行调整和优化，以获得更好的性能指标，比如增益、带宽、驻波比等。

通过以上步骤，可以在HFSS软件中对矩形微带天线进行全面的仿真与设计，为微带天线的工程应用提供良好的设计基础和技术支持。

接下来，将从两个方面对基于HFSS的矩形微带天线仿真与设计进行详细介绍。

第一、HFSS仿真分析在HFSS软件中对矩形微带天线进行仿真分析，主要是评估其性能指标和辐射特性。

常见的性能指标包括带宽、增益、辐射方向图、驻波比等。

对于微带天线的带宽来说，是一个很重要的性能指标。

带宽的宽窄直接关系到天线的频率覆盖范围，在通信系统中有着重要的应用。

实验3：利用HFSS 仿真分析矩形波导 一、 实验原理 矩形波导的结构（如图1），尺寸a ×b, a>b ，在矩形波导内传播的电磁波可分为TE 模和TM 模。

图1 矩形波导1） TE 模，0=z E 。

coscos z z mn m x n y H H e a b γππ-= 2cos sin x mn c z n m x n y E H b a bj k e γπππωμ-= 2sin cos z y mn c j m m x n y E H e k a a bγωμπππ-=- 2sin cos z x mn c m m x n y H H e k aa b γλπππ-= 2cos sin z y mn c n m x n y H H e k b a bγλπππ-=其中，c kmn H 是与激励源有关的待定常数。

2） TM 模 Z H =0，由Z E 的边界条件同样可得无穷多个TM 模。

注意：对于mn TM 和mn TE 模，m, n 不能同时为零，否则全部的场分量为零。

mn TM 和mn TE 模具有相同的截止波数计算公式，即c k （mn TM ）=c k （mn TE ）所以，它们的截止波长c λ和截止频率c f 的计算公式也是一样的，即c λ（mn TM ）=c λ（mn TE ）=222⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛b n a mc f （mn TM ）=c f （mn TE ）对于给定的工作频率或波长，只有满足传播条件（f >c f 或λ<c λ）的模式才能在波导中传播。

由公式可以看出矩形波导的c f ，c λ不仅与波导的尺寸a, b 有关，还和模指数m, n 有关。

当a, b 一定时，随着f 的改变，矩形波导可以多模传播，也可以单模传播，甚至也可以处于截止状态。

以a=23mm ，b=10mm 的空心矩形波导为例，由截止频率的计算公式22)()(21bn a m f c +=με，可以计算GHz f cTE 52.610=，GHz f cTE 04.1320=，GHz f cTE 1501=，所以波导单模工作的频率范围为6.562-13.123GHz 。

以一个三腔矩形波导滤波器的仿真为例，我得到以下仿真经验:1。

当计算出结构尺寸的时候，包括膜片间距和每个腔体的长度，要开始建立3D模型的时候,不必着急,现将这些数据进行一下预处理,腔体长度进行预缩短，最多不要超过0.03，膜片间距进行预加长，最多不要超过0。

07。

这些数字可能打了也可能小了，按你仿真出来的曲线进行细致调节!我主要针对S21曲线的特点进行细致调节。

2。

如果通频带内有较大的波纹（超过最小插入损耗），那么一定要扩大内侧腔（同时缩短了外侧腔，这没有关系，正是需要)，必要时同时减小外侧腔缩小的程度。

3。

大量数据表明：内侧膜间距变小—〉频带右移，通频带左侧波纹变小，右侧变大；外侧膜间距变大—-〉频带左移，通频带左侧波纹变小,右侧变大；以上变化，相对而言,通频带左侧波纹变化特别大。

因此如果通频带有偏移或者通频带左侧波纹太大,可以调整膜片间距，适当的调整并不会导致右侧波纹大过最小插入损耗.4。

如果S11的曲线比较对称美观,说明调整的方向大致是对的，可以继续。

5.如果S21曲线右侧带外抑制不足的时候（一般高端都不容易实现抑制，低端一般从一开始仿真就是对的），可增大外侧膜片间距，减小内侧膜片间距，一般得到的最后结果膜片尺寸是对称的，为方便生产也应尽量使其对称,即在改变间距的时候要对称地改。

此外,刚开始接触滤波器设计仿真的我还在实践中得到几条结论：1。

S11的最大值是由给定的波纹决定的。

2.S11的最大值、S21曲线的平滑程度和右侧带外抑制这三者之间有互相牵制的关系，仿真的时候不可能同时达到比较好的程度，只能尽量让这三者在符合要求的同时更好。

S11的最大值可单侧达到很好,但这样的话另一侧肯定很差.S11也可以整体达到比较理想的程度，但是这时高端抑制必然不足.。

68海外文摘OVERSEAS DIGEST 海外文摘2021年第10期总第851期No.10,2021Total of 8511 介绍微波技术基础是电子信息类专业的专业基础课，主要讲授电磁波在各种传输线中的传播特性等知识。

矩形波导是一种很重要、很常用的微波传输线，因此在这门课程里，详细讲述了矩形波导中电磁波的传播方程、电磁波的传播条件以及传播特性参量等知识。

其中的传播特性参量主要有电磁波的频率、工作波长、截止波长、波导波长、相速、群速、特性阻抗以及模式等。

与在自由空间中传播时相比，电磁波在矩形波导中传播时，很多传输特性参量将产生变化，例如波长、相速以及群速等，其中的波长的变化最大，也最基础。

能够形象理解工作波长接近截止波长时电磁波在波导中的传播特性，对理解电磁波在矩形波导中的传输特性有很重要的意义。

传统的微波技术在这一部分的教学中，一般采用原理介绍以及公式推导的方式进行，导致学生对电磁波进入矩形波导后的性能变化没有直观的理解，影响其对此处知识的掌握。

传统的教学方式可以给出电磁波在波导中正常传播时，波导内的电场分布情况，但是没有给出工作在截止波长附近电磁波在波导内的电场分布情况，使学生不能对截止波长有比较形象的理解。

本文利用HFSS 软件辅助，针对工作在矩形波导截止波长附近的电磁波在波导内的传播特性进行建模，给出不同频率情况下电磁波在波导内的电场分布情况，从而使学生对截止模式以及传输模式有比较直观的理解，可以改善学生对矩形波导传输特性的理解程度[1-2]。

2 利用HFSS 软件辅助矩形波导传输特性教学微波技术基础中，电磁波在矩形波导中传播特点的理论基础比较清晰。

以标准的BJ-10波导为例，其宽边和窄边的尺寸为22.86mm×10.16mm。

因此其截止波长为宽边长度的2倍，也即45.72mm，换算成频率为6.56GHz，也即只有频率大于6.6GHz 的电磁波才能在波导中传播；低于此频率，波导处于截止状态，全反射。

基于HFSS矩形微带贴片天线的仿真设计-、新建文件、重命名、保存、环境设置。

(1) 、菜单栏File»save as,输入Antenna,点击保存。

(2).设置激励终端求解方式：菜单栏HFSS>Solution type>Driven Termin ，点击OK。

(3)、设置模型单位：3D Modeler>Units 选择mm，点击OK。

(4)、菜单栏Tools»Options>>Modeler Options,勾选"Edit properties of new pri ”,点击OK。

建立微带天线模型Sf W41Vhi t |Ev«l i Qftttdl ¥D«1CTkptLi9in"ordintl 吉GlebaFoil ti DBL o B o■■O M魯Oto * …ISlEt2S 1M 2& iwttiit32—321--Q 05■-Q CO**修改名称为GND，修改材料属性为pec ,LJCwhna | I修改名称为Sub,修改材料属性为Rogers RT/Duriod 5880，修改颜色为绿色透明度0.4。

⑴点击创建GND起始点：x:0 , y:0 , z:-0.79 dx:28.1,dy:32,dz:-0.05ITIN1fT11 11Or a rht * 般z心lh ■>!看fi...UnTruiiptrtiit.0 21Ut4"«hljr厂厂厂厂厂厂厂厂(2)介质基片：点击，:x:0，y:0，z:0。

dx: 28.1，dy: 32，dz: - 0.794，点击OK(3) 建立天线模型patch , 匚gag]C^crdiMlt .7 03 #812 «5-»TSi m命名为patch ，点击OK£弹・・^扌 ikt-lir iIMSLine,dx:2.46 , dy: 8 , dz: 0.05 ,点击： ,x:7.03,y: 8, z:0,dx: 12.45 , dy: 16 , dz: 0.05(4)建立天线模型微带线点击：,x:10.13,y: 0, ,z: 0V AI IP«ICTiptLMCcMtniCrtktitBtiGUbtlPtiili m10 13 H 0』p> 10 1A d 0t 炸■A tIStnB MA MZSi r«4 «0 ffiM命名为MSLine,材料pec,透明度0.4班“啊叶¥Dwfcripti Mt R4*4-«JyKi lEUn.r V^lerial■p -W**p«*厂 lEkiidltF厂Ori GlobdLr B«4*lr厂r Ccl^T* Edit rTrimjspw*»t0 *r选中 Patch 和 MSLine,点击 Modeler>Boolean>Unite(5)、建立端口。

基于HFSS矩形微带天线仿真与设计【摘要】本文基于HFSS软件，对矩形微带天线进行仿真与设计，通过分析HFSS仿真原理和矩形微带天线设计原理，提出了HFSS仿真与设计流程。

对参数进行优化分析，进行性能评估与实验结果比对。

最后总结了HFSS矩形微带天线的仿真与设计，展望未来研究方向，探讨研究成果的应用前景。

该研究意义重大，可以为微带天线的设计与应用提供重要参考，推动通信领域的发展。

【关键词】矩形微带天线、HFSS仿真、设计、原理、流程、参数优化、性能评估、实验结果、总结、展望、研究成果、应用。

1. 引言1.1 研究背景矩形微带天线是一种常见的微波天线类型，在通信领域有着广泛的应用。

随着通信技术的发展和应用，对天线设计的要求也越来越高。

研究人员对矩形微带天线的性能进行优化和改进，以满足不同应用场景的需求。

在这种背景下，基于HFSS仿真技术的矩形微带天线设计成为了一个热门的研究方向。

HFSS是一种常用的高频电磁场仿真软件，能够较为准确地模拟微波元器件的电磁场分布和特性。

通过HFSS仿真可以快速评估不同设计参数对矩形微带天线性能的影响，为设计优化提供有力支撑。

本研究旨在通过HFSS仿真与设计，对矩形微带天线进行参数优化分析，并对其性能进行评估与实验验证。

通过探究HFSS矩形微带天线的仿真与设计流程，为进一步优化微波天线设计提供参考。

本研究将结合理论分析与实验结果，总结HFSS矩形微带天线的仿真与设计经验，并展望未来对矩形微带天线设计的进一步研究方向。

1.2 研究意义通过对矩形微带天线的仿真与设计研究，可以深入理解天线的工作原理和特性，为设计更加优秀的微带天线提供理论支持。

通过参数优化分析和性能评估，可以提高矩形微带天线的性能，并且在实际工程中实现更好的应用效果。

矩形微带天线的仿真与设计研究也有助于推动天线技术的发展，促进通信技术的进步和应用场景的拓展。

本文研究的矩形微带天线仿真与设计对于推动通信技术和天线技术的发展具有重要的意义，有助于提高微带天线的性能和应用效果，同时也为相关领域的研究和实际应用提供了理论支持和实用价值。

基于Ansoft HFSS的矩形波导可视化教学龚克;袁迎春【摘要】本文通过HFSS仿真实现了矩形波导的可视化教学,直观图示了矩形波导中几个低阶模式场的幅度分布、矢量分布,仿真分析了矩形波导中各模式的截止频率和主模波导内壁电流分布特征,同时利用HFSS强大的数据后处理功能进行图示和计算相关电磁物理量,在教学过程中将抽象的概念和理论直观化、形象化,取得了良好的课堂教学效果。

%In this paper, visual teaching of rectangular waveguide is realized by using HFSS simulation. The field distributions with amplitude and vector forms of several low-order modes are graphically represented. The cutoff frequency of the low-order modes in rectangular waveguide is analyzed with simulation, and the current distribu- tion on the inner wall of the waveguide operating at the dominant mode is also simulated. In addition, some other related physical quantities are graphically represented or calculated employing the powerful data processing function of Ansoft HFSS. A qualified teaching is achieved by means of visualizing the abstract concepts.【期刊名称】《电气电子教学学报》【年(卷),期】2012(034)003【总页数】3页(P118-120)【关键词】矩形波导;可视化教学;HFSS;仿真【作者】龚克;袁迎春【作者单位】信阳师范学院物理电子工程学院,河南信阳464000;南京信息职业技术学院电子信息学院,江苏南京210046【正文语种】中文【中图分类】G434;TM150 引言“微波技术基础”是电子类本科专业的一门重要技术基础课，主要讨论电磁场的导行传输、辐射传输及其相关工程问题。

《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。