现代微波电路与器件设计 3、波导CAD分析 西安电子科技大学苏涛老师

现代微波电路和器件设计3、波导ＣＡＤ分析苏涛2008年春•CAD软件通过计算机数值计算，可以得到场分布、网络参数等•HFSS是三维电磁仿真的有力工具•CAD软件与解析分析，网络综合，甚至经验公式一样，都是“工具”，各有特色；要发挥各自的特色，要灵活应用；•工具再好，也要“人用得好”；使用好CAD软件的前提是：具有相当的理论基础•熟练使用CAD软件的途径就是“使用”波导分析•结合波导的概念，通过CAD手段进一步明确波导的特性及其CAD软件的表述。BJ-48波导工作在5cm波段。3.94~5.99GHz，a*b=47.55*22.15mm2，1、确定研究空间区域场分布在波导的内部空腔中，周围是理想金属导体PEC；HFSS默认无特殊定义的“最外壁”即为PEC。建立BJ-48波导的分析空间，长度取100mm。（默认边界条件PEC已经完成）2、确定激励设定波导两侧为waveport•波端口•外部端口•模式相关•具体参见Help说明理论支持下学习，实践中加深理解•waveport:what,how,where•“IntegrationLine”and“CharacteristicImpedance”•Modes3、设定求解设定求解的频率、迭代次数、收敛标准等4、求解和后处理求解之后，可以得到相关的数据和图表。更重要的：理论学习提供了分析问题的基础理论学习提供了解读结果的能力为什么如此确定波导分析空间？为什么设定waveport?为什么IntegrationLine如此设置？————分析解读结果：波导的模式模式、高次模、单模工作、传输模式、截至模式TE10TE20TE01如何观察到高次模的场分布？mm1.95210acmm55.4720acmm3.44201bcGHzfc15.310GHzfc31.620GHzfc77.601工作频率要求大于6.77GHz？Portonly求解模式简并模式TE11TM11模式正交关系进一步加深了对于waveport模式端口的认识TE10-TE10TE10-TE20TE10-TE01TE10-TE11TE10-TM11不连续性造成模式之间的耦合；模式匹配法•CAD软件是强有力的工具•工具并不能代替一切•工具适用的好坏在人、在理论基础和实践经验8PORTMONOPULSECOMPARATOR24WAYPLANARPOWERDIVIDER参数化建模将模型中几何长度参数化，可以增加模型改动的灵活性；并为参数扫描（分析特性随参数变化的规律）和优化做好准备建立模型，改默认单位英寸；随意建立一个立方体，再参数化处理首次适用一个变量时，会要求输入值的大小和单位建立T-junction的另一个分支两者Unite建立膜片（参数化过程同上，注意x是默认变量，需要换用另外的符号）题目设定的参数有问题，w=0.9in;很容易的修改参数值，得到新的模型设定膜片的材料为PEC设定端口，waveport设定解再OptimetricsParametric设定参数扫描参数扫描，下图是其进度条S参数关于变量x的曲线参数扫描结果，S参数曲线