实验二矩形波导TE10仿真设计电磁场分析
实验目：
1 熟悉HFSS软件
2 掌握导波场分析求解方法矩形波导TE10基设计方法
3 利HFSS软件进行电磁场分析掌握导模场结构壁电流结构规律特点
二 预求
1 导波原理
2 矩形波导TE10模式基结构基电磁场分析理
3 HFSS软件基方法
三 实验原理参考电路
31导波原理
311 规金属电磁波
均匀填充介质金属波导建立图1 示坐标系 设z轴波导轴线相重合波导边界尺寸轴变 称规金属波导简化起见 作假设：
① 波导填充介质均匀 线性 性
② 波导电荷传导电流存
③ 波导场时谐场
图1 矩形波导结构
节采直角坐标系分析假设波导限长波着z方衰减传输电磁场理 源空间电场E磁场H满足矢量亥姆霍茨方程
式中β波导轴波数E0(xy)H0(xy)分电场磁场复振幅仅坐标xy函数
电场例子式代入亥姆霍兹方程 直角坐标展开
kc表示电磁波传播方相垂直面波数果导波z方传播
k空间中频率电磁波波数
麦克斯韦方程组两旋度式易找场横分量分量关系式具体程略里仅出结果：
分析结
（1）场横分量分量
（2） 满足述方程满足边界条件解许 解应波型称模式模式具传输特性
（3）kc特定边界条件特征值 导波系统横截面形状 尺寸传输模式关参量 相移常数β0时 意味着波导系统传播 称截止 时kck kc称截止波数
横电模(Ez0)横磁模(Hz0)式分简化
TE模H模
TM模E模
312 矩形波导中传输模式场分布
矩形波导四壁导体根边界条件波导中传输TEM模传输TETM模
里分析TE模(Ez0)
TE模解Hz波动方程
采分离变量带入边界条件解式出TE模横分量复振幅分
（1）矩形波导中传输模式传输特性
① 截止特性
波导中波传输方波数β式9 出
式中k空间中频率电磁波波数
波导中存导波β必须实数
k2＞k2cλ＜λc(f＞fc) 式10
果式满足电磁波波导传输称截止kc称截止波数
矩形波导中TE10模截止波长长称低模式余模式均称高次模TE10模截止波长长等2a传输保证单模传输波导尺寸定a＞2b时求电磁波工作波长满足
工作波长定时波导尺寸必须满足
② 相速度vp相波长λp
导行波相速度指某种波型电磁波等相位面着轴传播速度等相位面方程易求相速度
导行波相波长指某种波型等相位面周期轴传播距离称波导波长值
313 TE10模矩形波导中传输模式场结构
场结构图指电力线(实线)磁力线(虚线)疏密分表示电场磁场强弱分布图模式场结构图
TE模Ez0Hz≠0电场定分布矩形波导横截面磁场空间成闭合曲线TE模中TE10模场结构简单 令式(3―6―13)中m1n0相位子ejβz便TE10模场分布表达式
式出TE10模EyHxHz三场分量z方均行波分布速度vpωβ正z方传播
图2 矩形波导场结构图
图2见场分量宽边a变化次半驻波分布窄边b均匀分布m1n0缘m表示场分布波导宽边方半驻波数n表示场分布波导窄边方半驻波数
32 HFSS软件：
1 软件启动双击HFSS图标者开始菜单开程序中HFSS软件
2 创建projectinsert a design然建模材质Vacuum长方体
图3 HFSS中矩形波导建模截图
TE10模式波导基参数：参考图1示：
A波导宽边长度a＝1092mm宽边b＝546mm仿真传输长度般2倍波导波长
B介质空气相介电常数1
C金属厚度t （般导电层(铜)厚度三倍趋附深度约5微米仿真选择01ｍｍ实际般加工板子ｔ001－002ｍｍ）
3 扫频输入（中心频率3GHz扫频2GHz－5GHz）波导端设置激励waveport终端接匹配50Ω负载
4 运行程序输出结果
5 根软件设计结果理分析结果较
四 实验容：
1 设计验证矩形波导BG22基结构尺寸保证TE10单模传输
2 HFSS软件建模矩形波导BG22结构选取合适参数参数进行优化仿真
3 仿真终端匹配情况扫频激励Ｓ参数分布波导场EYHXHZ分布
4 根软件设计结果理分析结果较
五 实验报告求
1 写清学号姓名班级实验名称
2 简略写出实验容步骤运行结果附图形
3 写出实验体会
六 思考题
1 均匀导波装置中传播波分三种模式？
2 TE10模式矩形波导截波长少场分布？
3 利TE10模式矩形波导作测量线？作波导缝隙天线时开槽选取？
七 实验元器件仪器仪表
1 PC
2 HFSS仿真软件
文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传
《香当网》用户分享的内容，不代表《香当网》观点或立场，请自行判断内容的真实性和可靠性！
该内容是文档的文本内容，更好的格式请下载文档
实验目：
1 熟悉HFSS软件
2 掌握导波场分析求解方法矩形波导TE10基设计方法
3 利HFSS软件进行电磁场分析掌握导模场结构壁电流结构规律特点
二 预求
1 导波原理
2 矩形波导TE10模式基结构基电磁场分析理
3 HFSS软件基方法
三 实验原理参考电路
31导波原理
311 规金属电磁波
均匀填充介质金属波导建立图1 示坐标系 设z轴波导轴线相重合波导边界尺寸轴变 称规金属波导简化起见 作假设：
① 波导填充介质均匀 线性 性
② 波导电荷传导电流存
③ 波导场时谐场
图1 矩形波导结构
节采直角坐标系分析假设波导限长波着z方衰减传输电磁场理 源空间电场E磁场H满足矢量亥姆霍茨方程
式中β波导轴波数E0(xy)H0(xy)分电场磁场复振幅仅坐标xy函数
电场例子式代入亥姆霍兹方程 直角坐标展开
kc表示电磁波传播方相垂直面波数果导波z方传播
k空间中频率电磁波波数
麦克斯韦方程组两旋度式易找场横分量分量关系式具体程略里仅出结果：
分析结
（1）场横分量分量
（2） 满足述方程满足边界条件解许 解应波型称模式模式具传输特性
（3）kc特定边界条件特征值 导波系统横截面形状 尺寸传输模式关参量 相移常数β0时 意味着波导系统传播 称截止 时kck kc称截止波数
横电模(Ez0)横磁模(Hz0)式分简化
TE模H模
TM模E模
312 矩形波导中传输模式场分布
矩形波导四壁导体根边界条件波导中传输TEM模传输TETM模
里分析TE模(Ez0)
TE模解Hz波动方程
采分离变量带入边界条件解式出TE模横分量复振幅分
（1）矩形波导中传输模式传输特性
① 截止特性
波导中波传输方波数β式9 出
式中k空间中频率电磁波波数
波导中存导波β必须实数
k2＞k2cλ＜λc(f＞fc) 式10
果式满足电磁波波导传输称截止kc称截止波数
矩形波导中TE10模截止波长长称低模式余模式均称高次模TE10模截止波长长等2a传输保证单模传输波导尺寸定a＞2b时求电磁波工作波长满足
工作波长定时波导尺寸必须满足
② 相速度vp相波长λp
导行波相速度指某种波型电磁波等相位面着轴传播速度等相位面方程易求相速度
导行波相波长指某种波型等相位面周期轴传播距离称波导波长值
313 TE10模矩形波导中传输模式场结构
场结构图指电力线(实线)磁力线(虚线)疏密分表示电场磁场强弱分布图模式场结构图
TE模Ez0Hz≠0电场定分布矩形波导横截面磁场空间成闭合曲线TE模中TE10模场结构简单 令式(3―6―13)中m1n0相位子ejβz便TE10模场分布表达式
式出TE10模EyHxHz三场分量z方均行波分布速度vpωβ正z方传播
图2 矩形波导场结构图
图2见场分量宽边a变化次半驻波分布窄边b均匀分布m1n0缘m表示场分布波导宽边方半驻波数n表示场分布波导窄边方半驻波数
32 HFSS软件：
1 软件启动双击HFSS图标者开始菜单开程序中HFSS软件
2 创建projectinsert a design然建模材质Vacuum长方体
图3 HFSS中矩形波导建模截图
TE10模式波导基参数：参考图1示：
A波导宽边长度a＝1092mm宽边b＝546mm仿真传输长度般2倍波导波长
B介质空气相介电常数1
C金属厚度t （般导电层(铜)厚度三倍趋附深度约5微米仿真选择01ｍｍ实际般加工板子ｔ001－002ｍｍ）
3 扫频输入（中心频率3GHz扫频2GHz－5GHz）波导端设置激励waveport终端接匹配50Ω负载
4 运行程序输出结果
5 根软件设计结果理分析结果较
四 实验容：
1 设计验证矩形波导BG22基结构尺寸保证TE10单模传输
2 HFSS软件建模矩形波导BG22结构选取合适参数参数进行优化仿真
3 仿真终端匹配情况扫频激励Ｓ参数分布波导场EYHXHZ分布
4 根软件设计结果理分析结果较
五 实验报告求
1 写清学号姓名班级实验名称
2 简略写出实验容步骤运行结果附图形
3 写出实验体会
六 思考题
1 均匀导波装置中传播波分三种模式？
2 TE10模式矩形波导截波长少场分布？
3 利TE10模式矩形波导作测量线？作波导缝隙天线时开槽选取？
七 实验元器件仪器仪表
1 PC
2 HFSS仿真软件
文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传
《香当网》用户分享的内容，不代表《香当网》观点或立场，请自行判断内容的真实性和可靠性！
该内容是文档的文本内容，更好的格式请下载文档
