微波仿真论坛_微波仿真论坛_feko5.4新例子(25,27,28,29,30)

25 喇叭馈电大尺寸反射镜

用波导管端口激励的圆柱喇叭被用于激励一个频率为12.5Ghz的抛物面反射器。反射器与喇叭天线分离很远而且电尺寸很大（直径为36个波长）。模型如下图25-1。这个模型为了阐述某些feko中为了减少大尺寸模型需要的资源而提供的技术。

图25-1圆喇叭和抛物线反射器

弄清楚如何解决和近似这个问题来减少所需资源是很重要的。某些技术可以用来减少资源的需求如下：

●对于大尺度模型运用快速多层多极子（MLFMM）代替矩量法。运用快速多层多极

子能够减少相当多的内存。（快速多层多极子的求解可以参照章节25.4的求解结

论。）

●物理光学法（PO）可以用于替代计算部分模型。用PO方法代替MOM计算将进

一步减小资源的需求。

●分解问题并且运用等效源。可行的等效源如下：

—孔点源：运用等效原理，在区域边界上，用等效的电磁场源代替这个区域。

—球模式源：远场认为是外加源。

25.1 MOM喇叭和PO反射器

先前的例子建立了喇叭和盘。喇叭使用MOM方法模拟而盘反射器用PO方法模拟。

●freq = 12.5e9 (工作频率)

●lam = c0/freq (自由空间波长)

●lam_w = 0.0293 (波导波长)

●h_a = 0.51*lam (波导半径)

●h_b0 = 0.65*lam (椎口孔底半径)

●h_b = lam (椎口孔上方半径)

●h_l = 3.05*lam (椎口孔长度)

●phase_centre = -2.6821e-3 (喇叭相位中心)

●R = 18*lam (反射器半径)

● F = 25*lam (反射器焦点长度)

● w_l = 2*lam w (波导管长度)

建立喇叭步骤如下：

● 沿z 轴建立cylinder ，基本中心为（0，0，-w_l-h_l ），半径为h_a ，高度为w_l ，标记

为the cylinder waveguide 。

● 建立cone ，基本中心为（0,0,-h_l)，基本半径为h_b0，高度h_l ，上表面半径为h_b ，

标记为the cone flare 。

● 合并Union 两部分，然后simplify 合并后的结果，重新命名为the new part to horn. ● 设置喇叭区域为free space

● 删除喇叭末端的面

● 旋转Rotate 喇叭0

90，可以使喇叭中心沿着x 轴，然后把喇叭沿着x 轴移动Translate

距离phase_centre 。

● 在waveguide 的末端，设置local mesh 大小为lam/12，在同一面上建立一个波导端口。 ● 在波导端口上加载波导激励（激励基本模式-用默认设置）

喇叭建立后，下一步建立抛物线反射器。 ●

建立paraboloid 在点 (0,0,F) 半径 radius R ，深度 depth -F. 标记 Label 为the parabeloid reflector 。 ●

更改反射器表面属性face properties 用PO 方法求解。 ●

设定反射器local mesh 大小为lam/6. ● 用在主菜单中Solution settings 中solutions option 选the High frequency 表中激活

MOM 和PO 的去藕the MoM 和PO 选项。 ● 设置磁对称面（0=z ）和电对称面（0=y ）

计算要求

建立垂直远场增量为0

25.0（0000,9090=≤≤-φθ）

剖分信息

? Edge length: lam/8.

? Segment length: 不适合。用默认值。

? Wire segment radius: 不适合。用默认值。

储存文档并运行求解器。注意这是一个大尺寸的模拟需要一定的时间完成。被建立的模型在剩余的例子当中被称为原始（―original‖）模型。

25.2 孔激励和PO 反射器

现在这一模型通过单独模拟喇叭而进一步精简。计算一系列喇叭附近的远场点然后把它当作反射器的源点。

建立模型

此模型是利用上一个模型存为另一个新名字然后再做出一些改动。首先我们从原始模型中删除碟然后建立一个只包含喇叭的模型。计算近场的点存为一个文件。再次打开原始模型，存为另一个名字。这次将喇叭删掉然后给碟加一个激励。

建立只包含喇叭的模型具体步骤如下：

打开原始模型存为一个新名字

● 移除这个模型的所有剖分

● 移除模型中的反射器

建立一个球面近场原点在(w_l,0,0),半径为1.3*w_l ，0

017510≤≤θ，003555≤≤φ，θ和φ的增量为05。确认在近场要求对话框中的高级表导出为ASCII 文件—也就是存储近电场为一个*.efe 文件，存储近磁场为一个*.hfe 文件。

剖分已经被建立无需更改。存储文件然后运行求解器。一旦模拟结束，包含反射器的模型就可以建立了。

建立包含反射器和等效孔点源的模型具体步骤如下：

● 打开原始模型存为一个新名字

● 移除模型所有剖分

● 移除波导管激励和端口

● 建立一个新孔激励。运用局部坐标系统，设置坐标系的位置为(w_l,0,0)。在

Sourcegroup box 中键入*.efe 和*.efe 的名字。坐标系坐标系是球面坐标系半

径为1.3*w_l ，θ和φ的点数分别为18个和36个。

计算要求

在原始模型中，在没有建立远场计算要求之前没有任何计算要求，移除它们储存并运行求解器。

25.3球面激励和PO 反射器

与利用孔激励模型相似，球面模型激励也能够先仅用喇叭计算出来然后作为对反射器的激励。和孔激励相比它运用近场值而球激励模式用远场值。

建立模型

此模型是利用上一个模型存为另一个新名字然后再做出一些改动。首先我们从原始模型中删除碟然后建立一个只包含喇叭的模型。计算远场的点和球面模式系数存为一个文件。再次打开原始模型，存为另一个名字。这次将喇叭删掉然后给碟加一个激励。

建立只包含喇叭的模型具体步骤如下：

● 打开原始模型存为一个新名字

● 移除这个模型的所有剖分

● 移除模型中的反射器

建立一个全二维远场001800≤≤θ，003600≤≤φ，θ和φ的增量为0

5。确认在远场要求表中的高级表，计算球面扩展模式系数为20工作方式。也要输出球面扩展系数到ASCII 文件，包含球面模式系数的TICRA.sph 文件。

剖分已经被建立无需更改。存储文件然后运行求解器。一旦模拟结束，包含反射器的模型就可以建立了。

剖分已经建立无需改变。存储文件然后运行求解器。一旦模拟完成，包含反射器的模型就可以建立了。

建立包含反射器和等效孔点源的模型具体步骤如下：

● 打开原始模型存为一个新名字

● 移除模型所有剖分

● 移除波导管激励和端口

●移除模型中喇叭部分

●在原文件中建立一个新球面模型。在模拟前选择建立*.sph

计算要求

在原始模型中，在没有建立远场计算要求之前没有任何计算要求，移除它们储存并运行求解器。

25.4比较结果

在表25-1中列出了计算所需的资源（内存和CPU时间）。很清楚利用近似可以使资源要求降低。我们还可以看出解决这个问题利用MLFMM方法至少要求5Gb内存和多于2个小时的计算时间。对反射器利用PO近似方法可以是内存减小到190MB求解时间减小到33分钟。

利用分解问题甚至可以进一步减小所需资源的要求。运用孔点源球面源大概需要求解喇叭本身大小的内存145MB。所有对于孔点源求解时间是大约18分钟，而球面模式源需要大约13分钟。

表25-1 对于大尺寸模型运用不同技术资源的对比。

在图25-2和25-3中分别表示了在结果中的不同。我们可以看出这是一个结果的很好的比较，但是随着求解时间的减小，精度也随之减小。在结论中的不同的原因是MLFMM求解的时候将喇叭与反射器的耦合考虑了进去。孔点源的求解精度能够随着近场点数的增加而增加。（但这也需要增加求解的时间）。

图25-2：180度角运用不同的技术计算反射器天线的增益

图25-3：主要波瓣运用不同的技术计算反射器天线的增益

27 分小块利用非辐射网络的模式

用两种方法模拟2.4Ghz右手圆极化贴片天线。首先拆分这个问题以至于馈电网络特性（s参数存为一个标准文件）然后可以用这个标准文件可以给无辐射网络做馈电贴片。然后合并两个模型（馈电网络和贴片天线）以至于可以展示全面的模拟（模型包含馈电和贴片）。两个模型输入阻抗，模拟时间，内存都是必需要的比较。我们可以看出分成小块的问题可以极大地减小需要的资源，但是没有考虑馈电网络和贴片的场耦合然后会引起一些结果上的不同。建立模型的步骤要求不是这个例子的部分，但是包含在每一个模型在笔记编辑器中。关于建立过程某些重要点将是图27-1一个馈电网络RHC贴片天线模型。

图27-1: 馈电网络RHC贴片天线模型

27.1 馈电网络

馈电网络包含一个分支线耦合器在输出信号间分功平均到90度相位差。输出信号利用微带传输线延伸到贴片馈电界面。设计全部系统在120Ω系统（系统或者参考阻抗）。

建立模型

建立模型步骤如下：

●定义一个新电介质命名为substrate。（电介质常数为2.2，tanδ=0.0012）。

●添加一个多层平面基片2.5mm高（无限平面）和电介质材料substrate。一个

完美导电地面应该仅仅放在substrate的底部（这是默认的）。

●建立一个输出阻抗为120Ω的分支耦合器

●建立一个分支耦合器连接到贴片天线的微带传输线截面（这个模型部包含天

线，但稍晚这个模型输入到天线模型来完成模拟）。

●在馈电结构的四个终端建立四个微带端口。（从输入端口开始，然后是2个将

连接到贴片的输出端口，最后的端口装载一个阻抗；用数字1到4命名这些端

口。）

●在第四个端口上加120Ω负载

●设置求解频率为从0.8*2.4e9到1.2*2.4e9。对于输出数据文件和设置值到100

激活指定样本。

计算要求

对于1到3端口加入S参数要求（不是那个与负载相连的端口）。所有的端口应该被激活并设置参考阻抗为120。

剖分信息

●边缘长度：0.7e-3

●段长度：没有更加适用的。保留默认值

●线段半径：没有更加适用的。保留默认值

保存文件为patch feed bc.cfx然后运行求解器。在POSTEFEKO中显示S参数-这表示分支耦合器工作正常（平均分配功率输出端口之间有90度的相位差。）将一个包含计算过的S参数标准文件导入至工程目录-文件名字为patch feed bc.s3p。

27.2 无辐射馈电网络的贴片

在上一个例子中，我们模拟和掌握贴片天线的馈电网络。仿真的结果（标准文件）运用一般无辐射网络与贴片天线组合。

建立模型

建立模型步骤如下：

●定义一个新电介质命名为substrate。（电介质常数为2.2，tanδ=0.0012）。

●添加一个多层平面基片2.5mm高（无限平面）和电介质材料substrate。一个

完美导电地面应该仅仅放在substrate的底部（这是默认的）。

●在原点建立一个贴片宽度为39e-3的长方形贴片天线。

●在贴片上建立一个槽，这里利用建立然后减去2个多边形平面做馈电。直角多

边形长为6.5e-3宽为2.8e-3。

●用多边形长为6.5e-3，宽为1.4e-3，建立插入微带馈源。合并结构来保证连接

性。

●在2个馈电终端建立2个微带端口。

●从早先建立的（27.1节中）标准文件中导入网络属性，建立一个新的一般无辐

射三端口网络。

●将关联网络端口连接到相应得微带端口。

●在相关网络端口增加一个电压源

●设置求解频率为从0.8*2.4e9到1.2*2.4e9。对于输出数据文件和设置值到100

激活指定样本。

计算要求

无任何要求在POSTFEKO就会得到在电压源下的输入阻抗。增加一个垂直切面远场计算要求。

注意在无限PEC平面下不存在任何场。远场要求是在无限平面上-85度≤θ≤85度，φ=0度和5度的增加量的点。

剖分信息

两个微带馈源的面需要比贴片剖分的更好些。由几何体的大小我们可以计算出剖分大小。在这些面上设置局部剖分大小为0.7e-3。在建立剖分对话框设置全局剖分。

●边长度：5.614e-3

●段长度：没有更加适用的。保留默认值

●线段半径：没有更加适用的。保留默认值

保存文件为patch network feed.cfx然后运行求解器。在POSTFEKO中，我们可以得到输入阻抗和远场结果。

27.3 辐射馈电网络的贴片

当比较全部3D模拟结果和所需资源时，做一个无辐射一般网络的馈电的模型的优越性

可以显现出来。

建立模型

贴片天线模型(patch network feed.cfx) 作为基准模型而分支耦合模型(patch feed bc.cfx)作为导入部分。然后进行完全的模拟。

建立模型的具体步骤如下

●打开文件patch network feed.cfx，然后保存为patch feed full.cfx

●删除电压激励，移除一般网络连接然后删除一般网络和所有端口。

●导入文件patch feed bc.cfx，导入所有东西并合并相同的变量和媒质。

●删除S参数要求

●删除2端口和3端口（保持1端口和4端口）

●删除所有网络实体

●连接两个结构

●设置所有怀疑的面和边为―不怀疑的‖（―not suspect‖）

计算要求

剖分设置已经加入。如他们在对话框中的一样简单地设置建立剖分。保存文件运行求解器。

27.4 结果

在表27-1中我们列表举出在求解时间和所需内存的不同。我们看出求解时间几乎被分解问题平分。当用一般无辐射网络代替馈电时，因为没有考虑馈电和贴片之间的耦合场，所以在图27-2中结果稍微有所不同。当用户必须设计天线或者不能（或者不想）改变馈电网络时，如此大的先进性才能显现出来。在天线开发期间这就允许快速模拟（每个频点模拟需要少于25秒）。在开发后可以验证结果包括贴片和馈电网络包括全3D场的解。

表27-1: 对于模拟资源的比较

图27-2: 辐射和无辐射馈电输入阻抗（实部和虚部）的路径

28 对数周期天线

一个长杆逻辑周期偶极子天线阵运用非辐射传输线的逻辑周期例子。天线设计的工作频率为49.25MHZ 工作带宽范围为（35MHZ 到50MHZ ）

图28-1 运用传输线网络馈电逻辑周期偶极子阵（LPDA ）

图28-1 长结构LPDA 运用传输线模型

28.1 偶极子逻辑周期阵

建立模型

● 设置模型单位为毫米

● 建立模型所需的变量

– freq = 46.29e6 (工作频率)

– tau = 0.93 (增长因子)

– sigma = 0.7 (间隔)

– len0 = 2 (第一个元素长度)

– d0 = 0 (firs telment 位置)

– rad0 = 0.00667 (firs telement 半径)

– lambda = c0/freq (自由空间波长)

– Zline = 50 (传输线阻抗)

– Zload = 50 (并联负荷电阻)

– len1. . . len11: lenN = len(N-1)/tau

– rad1. . . rad11: radN = rad(N-1)/tau

– sigma1. . . sigma11: sigmaN = sigma(N-1)/tau

● 运用已定义的变量建立12个偶极子.(建立线（几何体）)数量为N 从(dN,-lenN/2,0)到 (dN,lenN/2,0)

● 在每个偶极子中心增加一个线端口

● 定义11个传输线连接偶极子。每个传输线有一个Zline 的阻抗和sigmaN 长度。检查输入输出端口以保证传输线的定位正确。设置每个线Local mesh 半径为定义的变量radN

● 对于所有的传输线连接传输线及其元素。运用一般无辐射网络（Y-参数）接收定义来定义并联负荷。指出一个端口人工接收矩阵（zload

Y 111

） ● 对PORT11连接一般网络

● 用freq 变量设置频率

● 添加Port1电压源（元素0）

计算要求

在垂直平面（000180180,0到-==θφ增量为0

2）要求计算远场部分。

剖分信息

● 边长度：没有适合的。用默认值

● 段长度：lambda/20

● 线段半径：没有适合的。用默认值（用局部段半径）

保存文件并运行存储器

28.2 结果

LPDA 工作带宽上的在频率为49.29Mhz 垂直增益（db ）和输入阻抗如图分别为28-2和28-3。（注意要重新生成带宽上的阻抗结果，必须调整模型模拟设置的频率。）

图28-2: LPDA 天线在频率为49.29MHZ 的垂直增益

图 28-3: LPDA 天线在工作带宽上的输入阻抗(实部和虚部)

29 频率选择表面特征性周期边界条件

由平面波入射激励运用无限周期边界条件建立的耶路撒冷十字架的频率选择表面（FSS）模型。（如图29）考虑并计算了表面频率传输和反射系数。这些结果将会与那些参考文献的报告比对。(Ivica Stevanovic, Pedro Crespo-Valero, Katarina Blagovic, Frederic Bongard and JuanR. Mosig, Integral-Equation Analysis of 3-D Metallic Objects Arranged in 2-D Lattices Using the Ewald Transformation, IEEE Trans. Microwave Theory and Techniques, vol.54, no. 10, pp. 3688–3697).

这个例子中包含了为最好设置几何体在8GHz的参数（如最大反射系数和最小传输系数）进行了最优化设置本模型。为了执行最优化，频率要求应该设置为单一频率为8GHz。

图29-1: FSS结构的3D展示。

用平面波激励和设置了周期边界条件的十字架单位面元结构图

29.1 频率选择表面

建立模型

建立模型步骤如下：

定义建立结构所用变量如下：

–变量W是十字线的宽度

–变量L是十字臂的长度（从外部边到另一个外部边）。

– 变量end_w 是在十字臂末端的延伸的宽度

? 在十字中心建立一个多边形（作为选择可以先建立桥臂中的一个然后拷贝旋转得到

其余3个桥臂。）

? 在十字臂上的一个末端建立一个多边形末端

? 复制旋转末端3次，这样3个末端可以放置到每个其他3个桥臂上。

? 连接上述部分

计算要求

反射和传输系数定义如下:

反射系数=反射场（单位V/m ）/入射场（单位V/m ）

传输系数=传输场（单位V/m ）/入射场（单位V/m ）

这个例子中，我们将考虑在表面上入射法线的反射和传输系数。为了计算反射和传输功率，我们定义了一个已知激励（入射功率）和运用在表面上和表面下的近场来计算反射和传输功率。(在近场中的任意一点，在电学中都是远离可以用的表面的-对于这个例子运用的就是10个最低频率的波长距离。)

为了保证空间邻近元素的正确，我们定义了周期边界条件。定义了一个从0=θ方向幅度为1 V/m 的入射平面波激励。计算反射和传输系数是基于如下的近场要求：

● 在单位面元结构下建立一个近场标签为Transmission 。对于这个例子运用的就是

10个最低频率的波长距离。

● 在单位面元结构上建立一个近场标签为Reflection 。要求仅仅计算散射场元素。 执行计算运用适应频率样本从2Ghz 到12Ghz 。

剖分信息

单位面元结构剖分按照例子最高频率的波长的十分之一

29.2 结果

图29-3和29-2 展示被计算区域近场对频率在入射平面波幅度为1V/m 的情况下。这些结果分别代表反射和传输系数，与参考文献结果吻合很好。

图 29-2: 在表面上样本近场散射的幅度值-代表频率选择表面的反射系数

图29-3: 在表面下近场样本散射的幅度值-代表频率选择表面的传输系数

30无限长圆柱的散射宽度

运用1维周期边界条件，有效计算无限长圆柱（下面将定义）的散射宽度。结果与一篇参考文献对比。(C. A. Balanis, Advanced Engineering Electromagnetics, Wiley, 1989,

pp.607.) ]2[lim 12

2

s z i z

E E SW πρλρ∞→=

图 30-1:一维周期边界条件无限长圆柱3维单位元视图

30.1 无限圆柱

建立模型

模型在激励频率下由变量半径和半波长高度的圆柱部分组成。圆柱是用建立一个简单设置区域为自由空间的圆柱去掉上下表面的圆柱实现的。

计算要求

对于这个例子，对于一个入射圆柱体的平面波的法线的散射宽度应该考虑。激励入射波让000,90==φθ。沿圆柱轴定义1维周期边界条件以至于单位面元可以与周期区域边界相接。要求计算近场运用散射宽度推导出，计算direction-dependant 散射场 计算使用的频率为299.8Mhz （波长为1m ）。

剖分信息

使用最高频率波长的1/15来剖分单位元的。

30.2 结果

图 30-2 两个不同半径圆柱的RCS 随入射角变化的函数。结果与参考文献吻合相当好。

图30-2 无限长圆柱拥有两个不同半径模型运用一维无限周期边界条件的RCS

微波技术与天线实验10利用HFSS仿真对称振子阵列天线

一实验目的 1 学会使用Ansoft软件hfss工具包分析阵列天线的基本步骤。 2 计算四元阵的方向图，并观察馈电电压相位改变时方向图的变化。 图0 对称振子四元阵 二实验原理及步骤 1、建立天线模型 按照教材P199图5.2-17给出的四元阵的示意图，计算出天线各单元的尺寸和坐标位置，建立模型进行仿真（如图0）。 工作频率为3GHz，波长lbd=100mm。四分之一波长振子单臂长度l0=lbd/4=25mm, 阵列单元间距d=lbd/250mm，各振子臂为以z轴各为轴的圆柱体，模型如表1。其中r0=1mm，l0= 25mm，d=50mm。 表1 振子模型

各振子的激励加在矩形平面上（平行于yz面），模型如表2。 表2 激励源模型 Airbox为立方体，顶点坐标为(-lbd/4-r0, -lbd/4-r0, -lbd/4- l0-0.5mm)，尺寸为xsize=2*(lbd/4+r0), ysize=2*lbd/4+4*r0+3*d，zsize=2*(lbd/4+l0+0.5mm)。其中lbd=100 mm，材料为vaccum，边界条件为radiation。 2、设置频率3GHz，运行计算。 3、设置立体角度 在Project Manager窗口中，选择dipole>HFSSDesign1>Radiation，点击鼠标右键，选择Inser Farm Field Setup>Infinite Sphere，出现远场辐射球设置界面“Far Field Radiation Sphere”，设置如图1，点击确定。

图1 远场辐射球设置界面 4、仿真结果 （1）等幅同相激励 选择project manger窗口中的Field Overlays，点击鼠标右键Edit Source，按照图2所示设置各端口的激励源，等幅同相激励。

微波仿真论坛_贴片天线研究

贴片天线研究 第一部分天线的基本知识 (2) 第二部分贴片天线设计 (11) 第三部分贴片天线的应用 (24) 第四部分贴片天线的性能 以及SAR的分布 (31) 附录 (38) 小组成员：李黎轩冷继男 钟颐华刘同 2004年1月2日

第一部分 天线的基本知识 总括 天线是我们在设计射频系统时所需考虑得最后一部分内容。然而可不能小视天线的重要作用，轻敌将导致设计前功尽弃。天线作为无线传输的一部分，它的作用概括起来说是传送与接受电磁场能量。在第一部分中，我们将介绍天线的最基本知识，以指导接下来贴片天线的设计。 定义 天线是一个具备传输与发送电磁能量的导电元件。天线能够将电磁能量转化为电磁场传播出去，同时又能够通过将空间中的电磁场转化为电磁能量来接收电磁波。如何在同一天线上实现电磁能量的接收（receive ）与传播(transmit)是天线的一个重要属性 . 天线的主要特征参数有： 天线的中心频率（center frequency ）、带宽(bandwidth)、天线的极化(polarization)、天线增益gain 、辐射模型(radiation pattern)、阻抗(impedance)。 传输线的特征参数 λ Lambda Wavelength （单位：米） 在自由空间中传播的电磁场，速度为光速。即8 3.0010/c m s =?. VSWR Voltage Standing Wave Ratio ，电压驻波系数 dB Decibel 分贝的引入为在使用中表示方便 dBm dBm 表示功率，相对于1 mw 为基准定义 dBi 天线增益，以等方向天线为参考

北邮微波实验报告整理版

北京邮电大学信息与通信工程学院 微波实验报告 班级：20112111xx 姓名：xxx 学号：20112103xx 指导老师：徐林娟 2014年6月

目录 实验二分支线匹配器 (1) 实验目的 (1) 实验原理 (1) 实验内容 (1) 实验步骤 (1) 单支节 (2) 双支节 (7) 实验三四分之一波长阻抗变换器 (12) 实验目的 (12) 实验原理 (12) 实验内容 (13) 实验步骤 (13) 纯电阻负载 (14) 复数负载 (19) 实验四功分器 (23) 实验目的 (23) 实验原理 (23) 实验内容 (24) 实验步骤 (24) 公分比为1.5 (25) 公分比为1（等功分器） (29) 心得体会 (32)

201121111x 班-xx 号-xx ——电磁场与微波技术实验报告 实验二 分支线匹配器 实验目的 1．熟悉支节匹配器的匹配原理 2．了解微带线的工作原理和实际应用 3．掌握Smith 图解法设计微带线匹配网络 实验原理 支节匹配器是在主传输线上并联适当的电纳（或者串联适当的电抗），用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波，以达到匹配的目的。 单支节匹配器，调谐时主要有两个可调参量：距离d 和由并联开路或短路短截线提供的电纳。匹配的基本思想是选择d ，使其在距离负载d 处向主线看去的导纳Y 是Y0+jB 形式。然后，此短截线的电纳选择为-jB ，根据该电纳值确定分支短截线的长度，这样就达到匹配条件。 双支节匹配器，通过增加一个支节，改进了单支节匹配器需要调节支节位置的不足，只需调节两个分支线长度，就能够达到匹配（但是双支节匹配不是对任意负载阻抗都能匹配的，即存在一个不能得到匹配的禁区）。 微带线是有介质εr (εr >1)和空气混合填充，基片上方是空气，导体带条和接地板之间是介质εr ，可以近似等效为均匀介质填充的传输线，等效介质电常数为 εe ，介于1和εr 之间，依赖于基片厚度H 和导体宽度W 。而微带线的特性阻抗与其等效介质电常数为εe 、基片厚度H 和导体宽度W 有关。 实验内容 已知：输入阻抗Z 75in ，负载阻抗Z (6435)l j ，特性阻抗0Z 75 ，介质基片 2.55r ，1H mm 。 假定负载在2GHz 时实现匹配，利用图解法设计微带线单支节和双支节匹配网络，假设双支节网络分支线与负载的距离114d ，两分支线之间的距离为21 8 d 。画出几种可能的电路图并且比较输入端反射系数幅度从1.8GHz 至2.2GHz 的变化。 实验步骤 1．根据已知计算出各参量，确定项目频率。 2．将归一化阻抗和负载阻抗所在位置分别标在Smith 圆上。 3．设计单枝节匹配网络，在图上确定分支线与负载的距离以及分支线的长度，根据给定的介质基片、特性阻抗和频率用TXLINE 计算微带线物理长度和宽度。此处应该注意电长度和实际长度的联系。 4．画出原理图，在用微带线画出基本的原理图时，注意还要把衬底添加到图中，将各部分的参数填入。注意微带 分支线处的不均匀性所引起的影响，选择适当的模型。 5．负载阻抗选择电阻和电感串联的形式，连接各端口，完成原理图，并且将项目的频率改为1.8—2.2GHz 。 6．添加矩形图，添加测量，点击分析，测量输入端的反射系数幅值。 7．同理设计双枝节匹配网络，重复上面的步骤。

螺旋天线的仿真设计微波课设

理工大学现代科技学院 课程设计任务书

指导教师签名：日期：

专业班级 学号 成绩 一、设计题目 螺旋天线的仿真设计 二、设计目的 （1）熟悉Ansoft HFSS 软件的使用。 （2）学会螺旋天线的仿真设计方法。 （3）完成螺旋天线的仿真设计，并查看S 参数以及场分布。 三、实验原理 螺旋天线（helical antenna ）是一种具有螺旋形状的天线。它由导电性能良好的金属螺旋线 组成，通常用同轴线馈电，同轴线的心线和螺旋线的一端相连接，同轴线的外导体则和接地 的金属网（或板）相连接，该版即为接地板。螺旋天线的辐射方向与螺旋线圆周长有关。当 螺旋线的圆周长比一个波长小很多时，辐射最强的方向垂直于螺旋轴；当螺旋线圆周长为一 个波长的数量级时，最强辐射出现在螺旋旋轴方向上。 四、设计要求 设计一个右手圆极化螺旋天线，要求工作频率为4G ，分析其远区场辐射特性以及S 曲线。 本设计参数为：螺旋天线的中心频率 f=4GHz ， λ=75mm ； … … …… …… ………………… …装 …… …… …… …… … …… …… …… 订… …… ……………………………… …线 …… …… …… …… … ………………

螺旋导体的半径 d=0.15λ=11.25mm ； 螺旋线导线的半径 a=0.5mm ； 螺距 s=0.25λ=18,75mm ； 圈数 N=3； 轴向长度 l=Ns ； 五、设计仿真步骤 在HFSS 建立的模型中，关键是画出螺旋线模型。画螺旋线，现说明螺旋线模型的创建。 1、建立新的工程 运行HFSS ，点击菜单栏中的Project>Insert Hfss Dessign ，建立一个新的工程。 2、设置求解类型 （1）在菜单栏中点击HFSS>Solution Type 。 （2）在弹出的Solution Type 窗口中 （a ）选择Driven Modal 。 （b ）点击OK 按钮。 3、设置模型单位 将创建模型中的单位设置为毫米。 （1）在菜单栏中点击3D Modeler>Units 。 （2）设置模型单位： （a ）在设置单位窗口中选择：mm 。 （b ）点击OK 按钮。 4、设置模型的默认材料 在工具栏中设置模型的下拉菜单中点击Select ，在设置材料窗口中选择copper （铜）材料， 点击OK 按钮（确定）确认。 5、创建螺旋天线模型 （1）创建螺旋线Helix 。 在菜单中点击Draw>Circle,输入圆的中心坐标。X:11.25 Y:0 Z:0 ,按回车键结束。输入圆的 半径dX:0.5 dY:0 dZ:0 按回车键结束输入。在特性（Porperties ）窗口中将Axis 改为Y 。点击确认。在历史操作树中选中该circle 。在菜单键点击Draw>Helix ，在右下角的输入栏中 … … …… …… …… ……………装……………………………………订……………… …… …… …… …… …线 … …… …… …… …… ……… …… …… …

hfss中文教程 390-413 微波端口

rf 微波|射频|仿真|通信|电子|EMC|天线|雷达|数值 ---- 专业微波工程师社区: https://www.sodocs.net/doc/eb17544508.html, HFSS FULL BOOK v10中文翻译版568页(原801页) (分节 水印 免费 发布版) 微波仿真论坛 --组织翻译 有史以来最全最强的 HFSS 中文教程 感谢所有参与翻译,校对,整理的会员 版权申明: 此翻译稿版权为微波仿真论坛(https://www.sodocs.net/doc/eb17544508.html,)所有. 分节版可以转载. 严禁转载568页完整版. 推荐: EDA问题集合(收藏版) 之HFSS问题收藏集合 https://www.sodocs.net/doc/eb17544508.html,/hfss.html Q: 分节版内容有删减吗? A:没有,只是把完整版分开按章节发布,免费下载.带水印但不影响基本阅读. Q: 完整版有什么优势? A:完整版会不断更新,修正,并加上心得注解.无水印.阅读更方便. Q: 本书结构? A: 前200页为使用介绍.接下来为实例(天线,器件,EMC,SI等).最后100页为基础综述 Q: 完整版在哪里下载? A: 微波仿真论坛( https://www.sodocs.net/doc/eb17544508.html,/read.php?tid=5454 ) Q: 有纸质版吗? A:有.与完整版一样,喜欢纸质版的请联系站长邮寄rfeda@https://www.sodocs.net/doc/eb17544508.html, 无特别需求请用电子版 Q: 还有其它翻译吗?A:有专门协助团队之翻译小组.除HFSS外,还组织了ADS,FEKO的翻译.还有正在筹划中的任务! Q: 翻译工程量有多大?A:论坛40位热心会员,120天初译,60天校对.30天整理成稿.感谢他们的付出! Q: https://www.sodocs.net/doc/eb17544508.html,只讨论仿真吗? A:以仿真为主.微波综合社区. 论坛正在高速发展.涉及面会越来越广! 现涉及 微波|射频|仿真|通信|电子|EMC|天线|雷达|数值|高校|求职|招聘 Q: https://www.sodocs.net/doc/eb17544508.html,特色? A: 以技术交流为主,注重贴子质量,严禁灌水; 资料注重原创; 各个版块有专门协助团队快速解决会员问题; https://www.sodocs.net/doc/eb17544508.html, --- 等待你的加入 RF https://www.sodocs.net/doc/eb17544508.html, rf---射频(Radio Frequency)

微波仿真实验报告(北邮)

北京邮电大学 微波仿真实验报告实验名称：微波仿真实验

姓名：刘梦颉 班级：2011211203 学号：2011210960 班内序号：11 日期：2012年12月20日 一、实验目的 1、熟悉支节匹配的匹配原理。 2、了解微带线的工作原理和实际应用。 3、掌握Smith图解法设计微带线匹配网络。 4、掌握ADS，通过SmithChart和Momentum设计电路并仿真出结果。 二、实验要求 1、使用软件：ADS 2、实验通用参数： FR4基片：介电常数为4.4,厚度为1.6mm，损耗角正切为0.02 特性阻抗：50欧姆 3、根据题目要求完成仿真，每题截取1~3张截图。

三、实验过程及结果 第一、二次实验 实验一： 1、实验内容 Linecal的使用（工作频率1GHz） a)计算FR4基片的50欧姆微带线的宽度 b)计算FR4基片的50欧姆共面波导（CPW）的横截面尺寸（中心信号线 宽度与接地板之间的距离） 2、相关截图 （a）根据实验要求设置相应参数

（b）根据实验要求设置相应参数 实验二 1、实验内容 了解ADS Schematic的使用和设置2、相关截图：

打开ADS软件，新建工程，新建Schematic窗口。 在Schematic中的tools中打开lineCalc，可以计算微带线的参数。 3、实验分析 通过在不同的库中可以找到想要的器件，比如理想传输线和微带线器件。在完成电路图后需要先保存电路图，然后仿真。在仿真弹出的图形窗口中，可以绘制Smith图和S参数曲线图。

实验三 1、实验内容 分别用理想传输线和微带传输线在FR4基片上，仿真一段特性阻抗为50欧姆四分之波长开路线的性能参数，工作频率为1GHz。观察Smith圆图变化。 2、相关截图 （1）理想传输线

微波仿真论坛_电磁场的远场和近场划分

电磁辐射的测量基础知识 电磁辐射的测量方法通常与测量点位和辐射源的距离有关，即，所进行的测量是远场测量还是近场测量。由于远场和近场的情况下，电磁场的性质有所不同，因此，要对远场和近场测量有明确的了解。 1、电磁场的远场和近场划分 电磁辐射源产生的交变电磁场可分为性质不同的两个部分，其中一部分电磁场能量在辐射源周围空间及辐射源之间周期性地来回流动，不向外发射，称为感应场；另一部分电磁场能量脱离辐射体，以电磁波的形式向外发射，称为辐射场。 一般情况下，电磁辐射场根据感应场和辐射场的不同而区分为远区场（辐射场）和近区场（感应场）。由于远场和近场的划分相对复杂，要具体根据不同的工作环境和测量目的进行划分，一般而言，以场源为中心，在三个波长范围内的区域，通常称为近区场，也可称为感应场；在以场源为中心，半径为三个波长之外的空间范围称为远区场，也可称为辐射场。近区场通常具有如下特点： 近区场内，电场强度与磁场强度的大小没有确定的比例关系。即：E=377H。一般情况下，对于电压高电流小的场源(如发射天线、馈线等)，电场要比磁场强得多，对于电压低电流大的场源(如某些感应加热设备的模具)，磁场要比电场大得多。 近区场的电磁场强度比远区场大得多。从这个角度上说，电磁防护的重点应该在近区场。 近区场的电磁场强度随距离的变化比较快，在此空间内的不均匀度较大。 远区场的主要特点如下： 在远区场中，所有的电磁能量基本上均以电磁波形式辐射传播，这种场辐射强度的衰减要比感应场慢得多。 在远区场，电场强度与磁场强度有如下关系：在国际单位制中，E=377H，电场与磁场的运行方向互相垂直，并都垂直于电磁波的传播方向。 远区场为弱场，其电磁场强度均较小 近区场与远区场划分的意义： 通常，对于一个固定的可以产生一定强度的电磁辐射源来说，近区场辐射的电磁场强度较大，所以，应该格外注意对电磁辐射近区场的防护。对电磁辐射近区场的防护，首先是对作业人员及处在近区场环境内的人员的防护，其次是对位于近区场内的各种电子、电气设备的防护。而对于远区场，由于电磁场强较小，通常对人的危害较小。 对我们最经常接触的从短波段30MHz到微波段的3000MHz的频段范围，其波长范围从10米到1米。 2、远区场的测量 在远区场（辐射场区），可引入功率密度矢量（波印廷矢量），电场矢量、磁场矢量、波印廷矢量三者方向互相垂直，波印廷矢量的方向为电磁波传播方向。 在数值上，E=377H，S=EH=E2/377。其中电场强度E的单位是(V/m)，磁场强度H的单位是(A/m)，功率密度的单位是（W/m2）,全部是国际单位制(SI)。 由公式可看出，在远场区，电场与磁场不是独立的，可以只测电场强度，磁场强度及功率密度中的一个项目，其他两个项目均可由此换算出来。 一般情况，关于远场和近场的测量问题可以简化为： 国标规定，当电磁辐射体的工作频率低于300MHz时，应对工作场所的电场强度和磁场强度分别测量。当电磁辐射体的工作频率大于300MHz时，可以只测电场强度。 300MHz频率相应的波长为1米，λ/6为16cm，16cm之外辐射场占优势。如按3λ的划分界限，距辐射源3米之外可认为是远场区。 一般电磁环境是指在较大范围内由各种电磁辐射源，通过各种传播途径造成的电磁辐射背景值，因而属于远区场，辐射的频谱非常宽，电磁场强度均较小。 1GHz以下远区辐射场的测量，可用远区场强仪，也可用干扰场强仪。

微波仿真实验报告(北邮)

北京邮电大学 微波仿真实验报告

实验名称：微波仿真实验 姓名：刘梦颉 班级：2011211203 学号：2011210960 班内序号：11 日期：2012年12月20日 一、实验目的 1、熟悉支节匹配的匹配原理。 2、了解微带线的工作原理和实际应用。 3、掌握Smith图解法设计微带线匹配网络。 4、掌握ADS，通过SmithChart和Momentum设计电路并仿真出结果。 二、实验要求 1、使用软件：ADS 2、实验通用参数： FR4基片：介电常数为4.4,厚度为1.6mm，损耗角正切为0.02 特性阻抗：50欧姆 3、根据题目要求完成仿真，每题截取1~3张截图。 三、实验过程及结果

第一、二次实验 实验一： 1、实验内容 Linecal的使用（工作频率1GHz） a)计算FR4基片的50欧姆微带线的宽度 b)计算FR4基片的50欧姆共面波导（CPW）的横截面尺寸（中心信号线宽 度与接地板之间的距离） 2、相关截图 （a）根据实验要求设置相应参数 （b）根据实验要求设置相应参数

实验二 1、实验内容 了解ADS Schematic的使用和设置 2、相关截图： 打开ADS软件，新建工程，新建Schematic窗口。 在Schematic中的tools中打开lineCalc，可以计算微带线的参数。

3、实验分析 通过在不同的库中可以找到想要的器件，比如理想传输线和微带线器件。在完成电路图后需要先保存电路图，然后仿真。在仿真弹出的图形窗口中，可以绘制Smith图和S参数曲线图。 实验三 1、实验内容 分别用理想传输线和微带传输线在FR4基片上，仿真一段特性阻抗为50欧姆四分之波长开路线的性能参数，工作频率为1GHz。观察Smith圆图变化。 2、相关截图 （1）理想传输线

微波技术与天线实验3利用HFSS仿真分析波导膜片

HFSS仿真分析波导膜片 1.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。 cos cos z z mn m x n y H H e a b γ ππ - = 2 cos sin x mn c z n m x n y E H b a b j k eγ πππ ωμ- = 2 sin cos z y mn c j m m x n y E H e k a a b γ ωμπππ - =- 2 sin cos z x mn c m m x n y H H e k a a b γ λπππ - = 2 cos sin z y mn c n m x n y H H e k b a b γ λπππ - = 其中， c k22 m n a b ππ ???? ? ? ???? +mn 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 m c 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

射频 微波工程师经典参考书[精华]

射频微波工程师经典参考书[精华] 射频微波工程师经典参考书 1.《射频电路设计--理论与应用》『美』 Reinhold Ludwig 著电子工业出版社 个人书评:射频经典著作，建议做RF的人手一本，里面内容比较全面，这本书要反复的看，每读一次都会更深一层理解. 随便提一下，关于看射频书籍看不懂的地方怎么办,我提议先看枝干或结论有个大概印象，实在弄不明白就跳过(当然可问身边同事同学或GOOGLE一下)，跳过不是不管它了，而是尽量先看完自己能看懂的，看第二遍的时候再重点抓第一次没有看懂的地方，人的思维是不断升华的，知识的也是一个系统体系，有关联的，当你把每一块砖弄明白了，就自然而然推测出金字塔塔顶是怎么架设出来的。 2. 《射频通信电路设计》『中』刘长军著科学技术出版社 个人书评:有拼凑之嫌(大量引用书1和《微波晶体管放大电路分析与设计》内容)，但还是有可取之处，加上作者的理解，比看外文书(或者翻译本)看起来要通俗易懂，毕竟是中国人口韵。值得一看，书上有很多归纳性的经验. 3(《高频电路设计与制作》『日』市川欲一著科学技术出版社 个人书评:本人说实话比较喜欢日本人写书的风格和语言，及其通俗，配上图示，极其深奥的理论看起来明明朗朗，比那些从头到尾只会搬抄公式的某些教授强们多了，本书作者的实践之作，里面都是一些作者的设计作品和设计方法，推荐一看. 4. 《LC滤波器设计与制作》『日』森荣二著科学技术出版社 个人书评:语言及其通俗易懂，完全没有深奥的理论在里面，入门者

看看不错，但是设计方法感觉有点落后，完全手工计算.也感觉内容的太细致，此书一般. 5. 《振荡电路设计与应用》『日』稻叶宝著科学技术出版社 个人书评:这边书还不错，除了学到振荡电路设计，还学到了很多模拟电路的基础应用，唯一缺点书中的内容涉及频率的都不够高(k级，几M,几十，几百M的振荡器)，做有源电路的可以看一下,整体感觉还行. 6. 《锁相环电路设计与应用》『日』远坂俊昭著科学技术出版社 个人书评:对PLL原理总是搞不太明白的同学可以参考此书，图形图片很多，让人很直观明白，比起其他PLL书只会千篇一律写公式强千倍。好书，值得收藏～ 7. 《信号完整性分析》『美』 Eric Bogatin 著电子工业出版社 个人书评:前几章用物理的方法看电子，感觉不好理解，写的感觉很拗口，翻译好像也有些不到位，但后面几章写的确实好，尤其是关于传输线的，对你理解信号的传输的实际过程，能建立一个很好的模型，推荐大家看一下，此书还是不错的.(看多了RF的，换换胃口) 8. 《高速数字设计》『美』 Howard Johnson著电子工业出版社 个人书评:刚刚卓越买回来，还没有动“她”呢，随便翻了下目录，做高速电路和PCB Layout的工程师一看要看下，这本书也是经典书喔～ 9.《蓝牙技术原理开发与应用》『中』钱志鸿著北京航空航天大 学出版社 个人书评:当时自己做蓝牙产品买的书，前2年仅有的几本，上面讲了一下蓝牙的基本理论(恰当的说翻译了蓝牙标准)，软件，程序的东西占大部分内容. 10.《EMC电磁兼容设计与测试案例分析》『中』郑军奇著电子工业出版社 个人书评:实战性和很强的一本书，本人做产品经常要送去信息产业部电子研究5所做EMC测试，认证.产品认证是产品成功的临门一脚，把这脚球踢好，老板

微波实验报告_微带短截线低通滤波器的设计、仿真与测试

综合课程设计实验报告 课程名称：微波方向综合课程设计 实验名称：微带短截线低通滤波器的设计、仿真与测试院（系）：信息科学与工程学院 专业班级： 姓名： 学号： 指导教师： 2011年12月22日

一、实验目的和要求 1、目的： 通过这次课程设计，进一步理解微波工程的相关内容，熟练运用Microwave Office和Protel等软件，通过这学期学习、练习的积累，选择一个微波器件，依据MWO的仿真结果，使用protel99se将其绘制成电路版图（PCB）。最后在老师的帮助下制成实物并与仿真结果对比分析，在实践中加强自己对微波工程的体会与理解。 2、要求： 从以下题目中选择一个微波器件,依据MWO的仿真结果,使用protel99se 将其绘制成电路版图(PCB)。（器件的工作频率和学号相关） 1)3dB微带功率分配器; 2)微带短截线滤波器 3)3dB微带定向耦合器 PCB板采用介电常数为4.5，厚度为1mm的FR4基片； 电路尺寸必须按照自己相应的MWO设计结果绘制； 电路外轮廓为矩形,尺寸必须为:50mm*40mm或40mm*20mm； 每个电路端口必须在电路板的侧面，并使用至少5mm长度的50ohm微带线连接。 二、实验内容和原理 1、内容： 在介电常数为4.5，厚度为1mm的FR4基片上（T取0.036mm，Loss tangent取0.02），设计一个3阶、最大平坦型微带短截线低通滤波器，其截止频率为f（2.2GHz），阻抗是50欧姆。 2、原理：

（1）Richards 变换： 集总元件构成的滤波器通常工作频率较低，在微波频段，我们常常采用微带结构实现较好的滤波性能。在设计得到滤波器原型之后，为了实现电路设计从集总参数到分布参数的变换，Richards 提出了一种变换方法，这种变换可以将集总元件变换成传输线段。如图1所示，电感L 可等效为长为λ/8，特性阻抗为L 的短路线；电容C 可等效为长为λ/8，特性阻抗为1/C 的开路线。 图1 （2）Kuroda 规则： 采用Richards 变换后，串联元件将变换为串联微带短截线，并联元件将变换为并联短截线。由于串联微带短截线是不可实现的，所以需要将其转变为其它可实现的形式。为了方便各种传输线结构之间的相互变换，Kuroda 提出了四个规则，如图2所示。其中，2211/n Z Z =+；U.E.是单位元件，即电长度为λ/8、特性阻抗为UE Z 的传输线。选用合适的Kuroda 规则，可以将串联短截线变换为容易实现的并联短截线。

微波技术与天线实验报告-利用HFSS仿真分析波导膜片2

HFSS 仿真分析波导膜片 1. 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 。 cos cos z z mn m x n y H H e a b γππ-= 2 cos sin x mn c z n m x n y E H b a b j k e γπππωμ-= 2 sin 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 b γλπ ππ-= 2cos sin z y mn c n m x n y H H e k b a b γλπ ππ-= 其中，c k 2 2 m n a b ππ???? ? ????? +mn 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 ）= 2 2 2?? ? ??+??? ??b n a m c 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

微波仿真论坛附录COMSOLMultiphysics的MATLAB矢量计算基础18页

附录 COMSOL Multiphysics 的MATLAB 矢量计算基础 W. B. J. ZIMMERMAN 1，J. M. REES 2 1 Department of Chemical and Process Engineering, University of Sheffield, Newcastle Street, Sheffield S1 3JD United Kingdom 2 Department of Applied Mathematics, University of Sheffield, Hicks Building, Sheffield 矢量计算支撑了偏微分方程和它们的数值近似求解。为了很好的使用有限元方法，建模人员应该掌握矢量计算基础知识。本科毕业的工程师可能学过矢量计算的数学课程，但是由于没有碰到过矢量计算的实际应用，这时在工程建模中使用矢量计算就受到限制。本附录介绍了所有COMSOL MULTIPHYSICS WITH MATLAB 中用到的矢量计算基础知识。所以也可以将该附录当作是COMSOL MULTIPHYSICS WITH MATLAB 多变量微分计算的入门读本。当我们写该附录时曾经争论过是否将这部分内容直接加入到第一章（数值分析基础）中，因为导数的数值近似是偏微分方程求解的基础，而偏微分方程是COMSOL MULTIPHYSICS 的基本运算单元。确实，在学习波谱法求解偏微分方程时，基本理论就是“导数理论”——如何使用波变换方法来近似导数。所以通过对比发现，有限元方法的基础就是数值微分。所以争论就不存在了，第一章主要是关于COMSOL MULTIPHYSICS 直接计算的基本问题的。但是不管多有用，近似导数仍然只是建模的一个中间步骤，不是目标本身。 我们这里只考虑用于矢量计算的MATLAB 基础，本附录的重点在于特征值分析和逻辑表达式。这些在整本书中都有体现。应当注意到我们这里介绍的每个功能都可以在COMSOL Script 中实现。本书中唯一不能在COMSOL Script 中实现的Matlab 命令就是fminsearch 。 1．矢量回顾 1.1 矢量表达 FEMLAB 可以处理标量、矢量和矩阵数据，这里简单介绍一下矢量的表达（作为MATLAB 矩阵数据类型的一个特例）。标量可以作为一个单独的数，但是矢量是具有大小和方向的。在如图1所示的右手坐标系系统中，向量a 用以下形式表达： 123123(,,) a a a a a a =++=a i j k a (1) 这里i ，j 和k 是坐标方向的单位矢量，1a ，2a ，3a 是向量a 在各轴方向上的分量。它们是a 对各单位矢量i ，j 和k 的投影。对于坐标系中的P 点（x ，y ，z ），矢量P 对于初始坐标系统O 的位置为： (,,) x y z x y z =++=r i j k (2) MATLAB 用分量的形式描述列矢量或行矢量： >> a = [1; 2; 3]; % column vector

微波技术与天线实验3利用HFSS仿真分析矩形波导

微波技术与天线实验3利用HFSS仿真分析矩形波导

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

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 b γλπππ-= 2cos sin z y mn c n m x n y H H e k b a b γλπ ππ-= 其中，c k 22m n a b ππ???? ? ????? +mn H 是与激励源有关的待定常数。 1） 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 ）22 m n a b ππ???? ? ?????+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 m c f （mn TM ）=c f （mn TE ）2με22 m n a b ???? ? ?????+ 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

微波与天线总结

对称阵子天线： 构成：有两根粗线和长度都相同的导线构成，中间为俩个馈电端 原理: 若电线上的电流分布已知，则由电基本阵子的辐射场沿整个导线的积分，便得到对称振子的辐射场。实际上，西振子天线可看成是开路传输线逐渐张开而成，而其电流分布与无耗开路传输线的完全一致，即按正弦驻波分布。 用途:对称振子分为半波对称振子和全波对称振子，半波对称振子广泛的应用于短波和超短波波段，它既可以作为独立天线使用，也可以作为天线阵的阵元，在微波波段还可以作为抛物面天线的馈源。 特点: 方向性比基本振子的方向性稍强一些，平均特性阻抗Z越低R和X随频率的变化越缓慢，其频率特性越好。所以，欲展开对称振子的工作频带，常利用加粗振子直径的方法。当h=λ/4n时，其输入阻抗是一个不大的纯电阻具有很好的频率特性，也有利于同馈线匹配，而在并联谐振点附近是一个高阻抗且输入阻抗随频率变化剧烈，特性阻抗不好。 阵列天线： 构成:将若干辐射单元按某种方式排列所构成的系统。构成天线阵地辐射单元，成为天线原或阵元 原理：天线的辐射场是各天线元所产生的矢量叠加，只要各天线元上的电流，振幅和相位分布满足适当的关系，就可以得到所需要的辐射特性 特点：天线阵的主瓣宽度和旁瓣电平是即相互依赖又相互对立的一对矛盾，天线阵方向图的主瓣宽度小，则旁瓣电平就高，反之，主瓣宽度大则旁瓣电平就低。均匀直线阵的主瓣很窄，但旁瓣数目多，电平高，二项式直线振的主瓣很宽旁瓣就消失了，旁瓣分散了天线的辐射能量，增加量接受的信噪比，但旁瓣又起到了压缩主瓣宽度的作用。 直立阵子天线： 构成:垂直于地面或导电平面架设的天线称为直立阵子天性 原理:单级天线可等效为一对对称振子，对称阵子可等效为一二元阵，但此时等效只是在地面或导体的上半空间成立。理想导电平面上的单级天线的辐射场可直接应用到自由空间对称振子的公式进行计算。 用途:广泛应用于长，中，短波及超短波段。 特点: 当h《λ时辐射电阻很低。单级天线效率也很低改善方法是提高辐射电阻降低损耗电阻。 水平振子天线： 构成: 水平振子天线又称双级天线，阵子的两臂由单根或多股铜线构成，为了避免在拉线上产生较大感应电流，拉线的长度应较小，臂和支架采用高频绝缘子隔开，天线与周围物体要保持适当距离，馈线采用600Ω的平行双导线。 原理:与直立天线的情况类似，无限大导电地面的影响可用水平阵子天线的镜像来代替，架设在理想导电地面上的水平振子天线的辐射场可以用该天线及其镜像所构成的二元阵来分析，但应注意该二元阵的天线元是同幅反相的。 用途:经常用于短波通信电视或其他无线电系统。 特点:架设和馈电方便，地面电导率的变化对水平振子天线的影响较直立天线小，工业干扰大多是垂直极化波，因此，用水平振子天线可以减少干扰对接收的影响。 引向天线: 构成：又称为八木天线，它由一个有源振子及若干个无源振子组成，在无源振子中较长的一个为反射器，其余为引向器 用途：广泛用于米波，分米波的通信、雷达、电视及其它天线电流 原理：引向天线实际上也是一个天线阵，与前述天线相比不同的是它是对其中一个振子馈电，

给simwe论坛新手的一些建议和经验

四大要务 第一要务：学习如何发帖 研读《ABAQUS版发帖必读》和《ABAQUS版版面小提示【新手必看】》，学会如何发帖。“入乡随俗”是世间和谐的铁律。所以你初来aba版第一件事应该是看这两贴。有人用“紧急求助”“救命”为题，让人很是生气：别人光看题目也不知道你是什么问题，就算解决了也不能为后人搜索到。所以，题目一定要显示问题之所在。另外，论坛规则，不得讨论盗版问题，也请大家遵守。 第二要务：下载顶置的《ABAQUS常见问题汇总-2.0版》 这是aba-aba斑竹根据常见问题而精心总结的，也是论坛里面各位高手集体智慧的结晶。就我的经验，新手所提的大部分问题都能在其中找到解决方案，这样的话，节约了版面，也使问题解决的速度加快，利版利民！我以前也发过一些2.0里面有板书的帖子，后来仔细读了2.0，对它佩服的五体投地，真实我们新手的指明灯啊！有时，有些简单问题高手不高兴搭理，就是因为这类问题被问过太多次，比如如何给实体单元加弯矩啊（实体单元没有转动自由度得先建reference point，然后耦合）；如何施加随时间变化的载荷（amplitude）2.0中有板书。 第三要务：版内搜索 和第二步一样，很多问题早已经得到解决，所以遇到问题（称之为你的“盲点”）可以先版内搜索，一样是加快问题解决速度。而且，这样你还会发现一个“副产品”：由于同样是这个问题，别人提起的方式和角度不一样，各位高手解答的方式和角度也是各异（虽然异曲同工），你都浏览一次，能使你对这个盲点有全方位的认识！盲点快速变成两点。比如你的帮助文件不能搜索了该怎么办？（我总结过一次）。出现“应变速度大于波速”怎么办？----版上已经有Robert大侠的总结了，新手多半是第一条（单位问题）。 第四要务：学会看帮助文件Documentation 其实帮助文件时最好的辅导教材，可惜是English版，很多人望而生畏（包括我），在论坛下载了好多中文的书籍和例子学习，后来经论坛里面的各位版主提醒就硬着头皮去看Documentation。我才发现Documentation没那么难看懂，而且发现Documentation写得很有条理，很有章法。你一旦掌握了这个章法，无论你看到哪个地方，都很容易上手。所以，看Documentation就两点经验：1，对英文自信一点；2，看看Documentation编写结构，下次一看就明白了。对于你不熟悉比较模糊的专业词汇，我给大家推荐一个专业词汇的网站中国期刊网字典，查看各行各业的专业词汇（中国期刊网字典，可以查各行各业的专业词汇，我就很喜欢，建议大家去试试） （二）学习步骤 我具有有限元初步知识和3D-CAD学习经历，没有其他有限元软件经历，有一定的数学和力学功底（材料力学、弹性力学）。因此我的经验对这类网友比较有借鉴价值，其他网友可参考大米斑竹写得《ABAQUS版版面小提示【新手必看】》（顶置） （1）书籍 我觉得我学习aba过程中，书记方面对我帮助最大的是石亦平博士的《ABAQUS有限元分析实例详解》，《abaqus在机械工程中的应用》也不错。庄老的书也很好，不过我觉得不好懂，并不适合新手。可以通过这些书首先从软件操作的角度掌握分析一个模型的CAE流程，进

微波实验报告

之前网上下的学长学姐的报告有很多不靠谱,但是调谐都要调到中心频率上,否则都不对, 还有老师验收的时候如果自己心情很不好,只要她发现一点错误就会坚定的认为不是自己 做的,所以一定要确保没有错误,原理一定要弄清楚.愿后来人好运~~~ 实验2 微带分支线匹配器 一．实验目的： 1．熟悉支节匹配的匹配原理 2．了解微带线的工作原理和实际应用 3．掌握Smith图解法设计微带线匹配网络 二．实验原理： 1.支节匹配器 随着工作频率的提高及相应波长的减小，分立元件的寄生参数效应就变得更加明显，当波长变得明显小于典型的电路元件长度时，分布参数元件替代分立元件而得到广泛应用。因此，在频率高达GHz以上时，在负载和传输线之间并联或串联分支短截线，代替分立的电抗元件，实现阻抗匹配网络。常用的匹配电路有：支节匹配器，四分之一波长阻抗变换器，指数线匹配器等。 支节匹配器分单支节、双支节和三支节匹配。这类匹配器是在主传输线并联适当的电纳（或串联适当的电抗），用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波，以达到匹配的目的。此电纳或电抗元件常用一终端短路或开路段构成。 本次实验主要是研究了微带分支线匹配器中的单支节匹配器和双支节匹配器，我都采用了短路模型，这类匹配器主要是在主传输线上并联上适当的电纳，用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波。 单支节调谐时，其中有两个可调参量：距离d和由并联开路或短路短截线提供的电纳。匹配的基本思想是选择d ，使其在距离负载d处向主线看去的导纳Y是Y0+JB形式。然后，此短截线的电纳选择为-JB，然后利用Smith圆图和Txline，根据该电纳值确定分支短截线的长度，这样就达到匹配条件。 双支节匹配器，比单支节匹配器增加了一支节，改进了单支节匹配器需要调节支节位置的不足，只需调节两个分支线长度，就能够达到匹配，但需要注意的是，由于双支节匹配器不是对任意负载阻抗都能匹配，所以不能在匹配禁区内。 2.微带线 从微波制造的观点看，这种调谐电路是方便的，因为不需要集总元件，而且并联调谐短截线特别容易制成微带线或带状线形式。微带线由于其结构小巧，可用印刷的方法做成平面电路，易于与其它无源和有源微波器件集成等特点，被广泛应用于实际微波电路中。 W为微带线导体带条的宽度；εr为介质的相对介电常数；T为导体带条厚度；H 为介质层厚度，通常H远大于T。L为微带线的长度。微带线的严格场解是由混合TM-TE 波组成，然而，在绝大多数实际应用中，介质基片非常薄（H<<λ），其场是准TEM波，因此可以用传输线理论分析微带线。 微带线的特性阻抗与其等效介电常数εr、基片厚度H和导体宽度W有关，计算公式较为复杂，故利用txline来计算。 3.微带线的模型