EDA实验报告.docx

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EDA实验报告

微波电路EDA

实验报告

实验一微带天线

一、设计要求

设计一个微带缝隙天线，工作频率3.75GHz，基片的介电常数为2.33，厚度为30mil。

天线采用内部端口馈电，开放边界条件（即基片处于空气中）。

要求画出天线的电磁结构图，设计匹配网络，使天线取得最大辐射功率。

对天线进行电磁仿真分析，观察二维及三维的电流分布情况。

记录微带天线的结构图、匹配电路，以及最终的匹配结果。

二、实验仪器

硬件：

PC机

软件：

MicrowaveOffice软件

三、设计步骤

简要的写明主要设计步骤，计算的参数，创建的电路图、测量图。

具体的软件操作步骤不用写。

1、创建新工程。

并将单位设为：

GHz，mil。

2、设置边界条件

在Enclosure标签页，设单位：

mil；X-Dimension=3000，X-Divisions=60，Y-Dimension=3000，X-Dvisions=60；

定义介质层：

Layer1，Thickness项设为300，er设为1；

Layer2，Thickness项设为30，er设为2.33；

Layer3，Thickness项设为300，er设为1，其余不变；

设置边界属性：

选择Boundaries标签页，EnclosureTop及Bottom均选Approximateopen项。

a天线的结构尺寸图b实验绘制电路

图一

3、绘制缝隙天线

天线的结构尺寸如图1所示。

在Layer2层画缝隙天线，绘制时分为4部分，上、下各一个不规则矩形，中间2个小矩形，在上方小矩形的下边缘添加InternalPort（内置端口）。

图二原理图三维视图

4、设置工作频率

在工程浏览页，双击ProjectOptions项，设置工作频率范围：

1~8GHz，阶长0.01GHz；

再选择EMStructure\SlotAntenna项，点右键，选Options项，在FrequencyValues页去掉Useprojectfrequency项前的选钩，设置非线性仿真频率：

1~8GHz，阶长0.5GHz；再选择Mesh标签页，去掉Useprojectfrequency项前的选钩，设网格密度为Low，单元大小限制依次为10、10、4、4。

测量天线反射特性

图三

图四

分析，结果如图三，四所示。

在图三中，频率为3.75GHz时，S11参数距圆图中心点很远，反射特性较差。

在图四中，频率为3.75GHz时，S11参数也不到-10dB，反射损耗较大。

因此，需要对天线进行共轭匹配，使其能有最大辐射功率。

6、添加匹配网络

创建一个原理图，命名为MatchAntenna，将缝隙天线连接一段微带线，进行匹配，如图五所示。

将微带线的宽W、长L设为可调节的，预设为W=30mil，L=630。

图五

7、进行匹配调节

同时调节W、L值，使MatchAntenna原理图的S11参数在频率为3.75GHz时，在Smith圆图中尽量接近圆图中心，在矩形图中尽量小。

图六

图七

记录最终的调节结果。

实验2天线远场特性分析

一、设计要求

建立，求解，分析一个矩形波导腔体天线，工作频率为10GHz，测量其远场，近场特性。

记录天线模型图，以及三维极化图，辐射方向图等结果。

二、实验仪器

硬件：

PC机

软件：

HFSS软件

三、设计步骤

1.创建工程

保存新工程，插入设计，选择求解类型，设置单位

2.创建模型

（1）绘制波导腔体，在其外侧绘制空气腔体，如图1.

图1

3.设置边界条件和激励源

（1）设置波导腔体的perfectE边界，如图2

图2

（2）设置激励源端口，如图3

图3

（3）设置空气为辐射边界条件，如图4

图4

4.设置求解项并分析

设置求解项，划分网格，确认设计，进行分析。

四、数据记录及分析

察看矩形数据，如图5

图5

设置远区辐射场，创建远场三维极化图，远场的三维极化图如图6所示。

图6

创建远场辐射方向图，记录最终辐射图如图7.

图7

计算天线参数，结果包括天线的方向性、增益、功率等，以及辐射场的各项数据。

导出结果数据，并记录。

五、实验总结

MicrowaveOffice（微波办公室）软件由美国AWR公司开发，是进行射频、微波电路设计及仿真的专业软件。

它可以进行微波电路的线性、非线性仿真及电磁仿真，它对电路进行分析、优化，还可以将原理图转化为布线图，最后生成印制线路版图。

HFSS软件由美国Ansoft公司开发，是三维电磁场仿真软件。

它应用切向矢量有限元法，可求解任意三维射频、微波器件的电磁场分布，计算由于材料和辐射带来的损耗。

可直接得到特征阻抗、传播系数、S参数及电磁场、辐射场、天线方向图、特定吸收率等结果。

广泛地应用于天线、馈线、滤波器、多工器、功分器、环行器、光电器件、隔离器的设计和电磁兼容、电磁干扰，天线布局和互耦等问题的计算。

大三时，我选修过“微波虚拟实验”，对MWO有一定掌握基础；大四时，选修的“天线CAD”课程，对HFSS等软件也进行过一些学习。

本科的时候，由于选修过“微波虚拟实验”这门课程，而在本科毕业设计时，应用HFSS软件做过天线和滤波器的仿真，所以所以对MicrowaveOffice和HFSS有一定的了解和基础；做起来发现两个软件的应用有些共通点，也各有千秋。

这次“微波电路EDA”课程，主要对课本上的实验进行了仿真。

通过这次课程，使我对两个软件有了一个对比，知道以后如果实践中要应用的话，如何着手。

两个软件中大的，小的设置项很多，不同的选择，会影响仿真速度和仿真精度，在以后的应用中，我还要重点掌握。

而且针对某个特定结构，仿真软件的选择，还有待提高。

建议：

老校区如果可以有专门针对“微波EDA”的实验室，这样，就可以给大家带来更多方便。