魔Ｔ的设计
１概述
无论在那个频段工作的电子设备，都需要各种功能的元器件。微波系统也有各种无源、有源元器件，它们的功能是对微波信号进行必要的处理或变换，是微波系统的重要组成部分。微波元器件按照性质可分为线性互易元器件、线性非互易元器件以及线性元器件三类。其中线性互易元器件只对微波信号进行线性变换而不改变频率特性，并满足互易定理，主要包括各种微波连接匹配元件、功率分配元器件、微波滤波器件及微波谐振器件等。
功率分配元器件可以将一路微波功率按比例分成几路，主要包括：定向耦合器、功率分配器及各种微波分支器。
2 波导分支器简介
将微波能量从主波导中分路接出的元件成为波导分支器，它是微波功率分配器件的一种，常用的波导分支器有E面T型分支、H面T型分支和匹配双T。
E-T分支： E面T型分支器是在主波导宽边面上的分支，其轴线平行于主波导的10
T E模的电场方向。E-T分支相当于分支波导与主波导串联。
H-T分支是在主波导窄边面上的分支，其轴线平行于主波导10
T E模的磁场方向。H-T分支相当于并联于主波导的分支线。
匹配双T：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，也称为魔T。
3 整体设计
设计目的
(1) 学习设计波导分支器的方法；
(2) 掌握魔T的设计方法及其S参数及场分布图的分析。
(3) 掌握HFSS10软件，加强对相关知识的理解，提高在射频领域的应用能
力。
设计任务
基于微波元器件的理论级，设计一个魔T ，查看魔Ｔ放入S 参数并分
析场分布图。
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,如图1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11S = 22S 。
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” “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2/1 倍，端口“④”输出两信号差的2/1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。 根据以上分析，魔T 各散射参数有以下关系：
11S = 22S
13S =23S
14S =-24S
33S =44S =0 34S =0
网络是无耗的，则有
][S ][S =][I 以上两式经推导可得魔T 的[S]矩阵为
魔T具有对口隔离，邻口3bB耦合及完全匹配的关系。
图1 魔T模型图
设计步骤
1 建立工程文件
在Tool>Options>HFSS Options中讲Duplicate Boundaries with geometry复选框选中，这样使得在复制模型时，所设置的边界一起复制。
2 设置求解类型
3 设置模型单位
将创建模型中的单位设置为毫米。
4．设置模型的默认材料
在工具栏中设置模型的默认材料为真空。
5 创建魔T
(1) 创建arm_1
利用Draw>Box创建。
(2) 设置激励端口
注意：在哪一个端口设置激励，就先画哪一个端口，并将端口命名为P1。
(3) 创建其他臂
利用旋转的方式创建arm_2，arm_3，arm_4。
(4) 组合模型
将所有的arm组合成为一个模型，即魔T创建完成。
6 设置求解频率即扫频范围
(1) 设置求解频率。解设置窗口中做以下设置：Solution Frequency ：4GHz；
Maximun Number of Passes：5；Maximun Delta S per Pass ：。
(2) 设置扫频。在扫频窗口中做以下设置：Sweep Type：Fast；Frequency Setup
Type：Linear Count；Start ：；Stop：4GHz；Count：1001；将Save Field 复选框选中。
7 保存工程
8 求解该工程
9 后处理操作
(1) S参数（反射系数）。
在仿真计算结束后，查看魔T的S参数，包括11
S。点
S和14
S、13
S、12
击菜单栏HFSS>Result>Create Report。选择：Report Type：Modal S Parameters ；Display Type：Rectangle。Trace窗口：Solution：Setup1:Sweep1； Domain：Sweep 点击Y标签，选择：Category：S parameter；
Quantity：S(p1，p1)，S(p1,p2)，S(p1,p3)，S(p1,p4)；Function：dB，然后点击Add Trace按钮。点击Done按钮完成操作。
(2)场方向图
将魔T中的电场幅度以云图的形式绘制出来。
在菜单栏点击HFSS>Field >Plot Field>Mag_E。在创建场图窗口做以下设置： Solution：Setup1：LastAdptive；Quantity：Mag_E：In Volume：All。修改场点的显示特性，选择E Field。
(3) 场分布图的动态显示
将场图以动画的形式动态显示出来，这样可以看到场的传播行进过程。
4 结果分析
正Z轴方向作为激励端口
图 2 S参数图（正Z方向）
