CST仿真实验实验报告

电子科技大学自动化工程学院标准实验报告（实验）课程名称微波技术与天线电子科技大学教务处制表电子科技大学实验报告学生姓名：学号：指导教师：实验地点：实验时间：一、实验室名称：C2-513二、实验项目名称：微波技术与天线CST仿真实验三、实验学时：6学时四、实验目的：1、矩形波导仿真（1）、熟悉CST仿真软件；（2）、能够使用CST仿真软件进行简单矩形波导的仿真、能够正确设置仿真参数，并学会查看结果和相关参数。2、带销钉T接头优化（1）、增强CST仿真软件建模能力；（2）、学会使用CST对参数扫描和参数优化功能。3、微带线仿真学习利用CST仿真微带线及微带器件。4、设计如下指标的微带线高低阻抗低通滤波器截止频率：2GHz截止频率处衰减：小于1dB带外抑制：3.5GHz插入损耗大于20dB端口反射系数：15dB端口阻抗：50欧姆。五、实验内容：1、矩形波导仿真（1）、熟悉CST仿真软件的基本操作流程；（2）、能够对矩形波导建模、仿真，并使用CST的时域求解器求解波导场量；（3）、在仿真软件中查看电场、磁场，并能够求解相位常数、端口阻抗等基本参数。2、带销钉T接头优化（1）、使用CST对带销钉T接头建模；（2）、使用CST参数优化功能对销钉的位置优化；（3）、通过S参数分析优化效果。3、微带线仿真（1）、基本微带线的建模；（2）、学习微带线的端口及边界条件的设置。4、微带低通滤波器设计（1）、根据参数要求计算滤波器的各项参数；（2）、学习微带滤波器的设计方法；（3）、利用CST软件设计出符合实验要求的微带低通滤波器。六、实验器材（设备、元器件）：计算机、CST软件。七、实验步骤：（简述各个实验的实验步骤）1、矩形波导仿真：①.建模：建立矩形波导的模型（86.4mm*43.2mm*200mm）；②.设置端口；③.设置频率：将频率设置为2.17-3.3GHz，仿真高次模的时候将上限频率设置成6GHz；④.仿真；⑤.端口计算，场监视器：得到S11图以及场分布图；⑥.计算β和Zwave参数2、带销钉T接头优化：①.建模：建立带销钉T接头模型；②.设置端口；③.设置边界条件；④.设置频率；④.仿真；⑤.扫参；⑥.优化微带线仿真：①.建模：建立微带线模型；②.设置端口；③.设置边界条件；④.设置频率；④.仿真；⑤.扫参；⑥.优化4、微带低通滤波器设计：①.根据指标选择滤波器阶数；②.确定原型电路；③.确定基本结构；④.在CST中，利用理想元件来验证；⑤.利用CST时域仿真微带线的方法来得到特定阻抗的微带宽度，并通过微带线理论的公式计算特定阻抗的微带长度八、实验结果及分析：1、矩形波导仿真：矩形波导模型及端口图S11参数图f=3时的电场图f=3时的磁场图计算f=5.2时的电场图（高次模）f=5.2时的磁场图（高次模）高次计算2、带销钉T接头优化：带销钉T接头模型图及端口图扫参图参数优化图优化后反射系数图3、微带线仿真：模型图特性阻抗曲线图端口电场图端口磁场图4、微带低通滤波器设计：模型图优化前的Sdb图理想原件验证图优化后的Sdb图九、实验结论：1.使用CST对矩形波导进行建模，并求解波导场量（如图1-3~图1-6），在仿真软件中查看电场、磁场，求解相位常数，端口阻抗（等基本参数。2.使用CST对带销钉T接头建模，使用CST参数优化功能对销钉的位置优化，通过S参数分析优化效果。3.使用CST对带微带线建模，进行微带线的端口及边界条件的设置，使用CST参数优化功能导带宽度进行优化，通过S参数分析优化效果。4.根据参数要求计算滤波器的各项参数，学习微带滤波器的设计方法，利用CST软件设计出符合实验要求的微带低通滤波器。十、思考题：1、矩形波导仿真：（1）、使用CSTMICROWAVESTUDIO对矩形波导仿真需要几个步骤？建模，设置端口，设置频率，仿真，端口计算，场监视器，参数计算（2）、计算3GHz下的相位常数和波导的特性阻抗Z，并同仿真结果比较，填写下表。要求：给出计算和Z的过程。表13GHz波导相位常数与特性阻抗计算值与仿真结果比对相位常数特性阻抗计算值51.2418462.261CST仿真结果51.3421461.357（3）、从仿真的各个模式中，找出TE20模，并给出分析过程。截图给出1端口上的电场分布图和上表面的磁场分布图。电场分布图：磁场分布图：2、带销钉T接头优化：（1）、在T型接头优化过程中，调谐螺钉尺寸及位置对于端口反射系数的影响。随着销钉位置的移动s11参数变化如上（2）、给出你的最佳优化结果（中心频率至少要小于-20dB，中心频率任选）。3、微带线仿真：（1）、微带线端口应该如何设置？观察并贴出你仿真所得的微带线端口的电场和磁场分布图。（2）、调整微带线的特性阻抗到50欧姆，给出你的参扫曲线和最终的微带线尺寸（介电常数，板厚，导带宽度）。介电常数为3.48，板厚为0.762mm，导带宽度为1.753mm4、微带低通滤波器设计：（1）、简述微带低通滤波器的设计步骤①.根据指标选择滤波器阶数；②.确定原型电路；③.确定基本结构；④.在CST中，利用理想元件来验证；⑤.利用CST时域仿真微带线的方法来得到特定阻抗的微带宽度，并通过微带线理论的公式计算特定阻抗的微带长度（2）、给出你的最终设计结果，包括尺寸截图和最终优化结果。优化结果十一、总结及心得体会：通过本实验，简单掌握了波导以及微带线的仿真操作，并且能够根据具体参数进行建模和参数的优化。在本实验中，每一步参数的设定非常重要，往往错一小步就导致实验结果的失败，例如在微带线的实验中，基带和微带线的材料选择错误就导致实验的失败。在本实验中学会了对复杂实验的耐心操作。十二、对本实验过程及方法、手段的改进建议：报告评分：指导教师签字：