湖南大学电磁场与电磁波实验内容.docx
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湖南大学电磁场与电磁波实验内容
电磁场与电磁波课程实验
实验一:
T形波导的内场分析与优化设计
1、HFSS安装;
2、T形波导的内场分析与优化设计,具体过程见《HFSS电磁仿真设计应用详解》第2章;
3、熟悉HFSS工作界面
——《HFSS电磁仿真设计应用详解》第3章
4、熟悉中的建模操作
——《HFSS电磁仿真设计应用详解》第4章4.1-4.5
实验二:
HFSS软件的基本操作
1、熟悉边界条件和激励
——《HFSS电磁仿真设计应用详解》第5章5.1、5.2.1-2、5.2.11、5.3.1-2、5.3.7
2、熟悉HFSS网格剖分和分析设置
——《HFSS电磁仿真设计应用详解》第6章
3、熟悉HFSS的数据后处理
——《HFSS电磁仿真设计应用详解》第8章
4、均匀平面波对理想导体和理想介质平面的垂直入射(教材第六章相关内容)
建立如上图所示的空气长方体(1mm×3mm×8mm),两侧边为PerfH边界,上下底面为PerfE边界,前端口为Port激励,后端口分别设置为:
(1)PerfE边界模拟均匀平面波入射到理想导体,动态演示空气体中的驻波;
(2)Imped边界,设置边界阻抗值,动态演示空气体中的电场的行驻波。
右键点击Analysis选择addSolutionSetup见下图
实验三:
均匀平面电磁波波对介质板的垂直入射及电磁参数提取
(1)点“HFSS”——选择“DesignProperties”,点左下角“Add…”在弹出的窗口中输入:
点OK,然后继续点“Add…”添加d和d1等两个变量如下图所示。
(2)点“Draw”选择“Box”,随便建立一个长方体,右键点击Box,在弹出的菜单中选择“AssignMaterial…”,在弹出的窗口任选一种非vaccum的材料,并记住其介电常数和磁导率。
双击CreatBox修改Box属性为
同样再建立一个Box,其材料为Vaccum,修改其属性为:
(3)设置边界条件和激励如下图所示
注意与电场积分线垂直的两个平面设置为PerfE边界,与其平行的两个平面设置为PerfH边界。
此外,Port端口设置时,注意点中Deembed,并设置如下
(4)右键点击Analysis选择addSolutionSetup见下图
右键点击Setup1,选择AddFrequencysweep
任务:
1、计算透射系数和反射系数
2、根据透射系数和反射系数,反算该物质的折射率和阻抗
右键点击Properjectmanage中的Result,选中outputvariables,在弹出的窗口中,根据下式新建变量indx(折射率);Impd(阻抗),eps(介电常数),mu(磁导率)
(注意这里的d为介质厚度,对应模型中的d1)
右键Result-createmodalsolutiondatareport-rectangularplot
category选中outputvariables,Quantity选中eps,Function同时选re和im,画出介电常数eps的实部和虚部,同样的方法,画出mu的实部和虚部。
如果发现计算得到的eps和mu是曲线如下图所示(之前选择了材料silicon,eps=11.9,mu=1.0),修改d1=2mm,重新计算在看结果并分析为什么。
实验四:
导行电磁波与电磁辐射
1、微波吸收材料吸波性能优化
(1)将附件提供的吸波材料Absorb.amat复制到你的材料库目录,一般在“C:
\Users\Administrator\Documents\Ansoft\PersonalLib”。
(2)点“HFSS”——选择“DesignProperties”,点左下角“Add…”在弹出的窗口中输入以下变量
(3)Draw-Box,设置材料为之前导入的Absorb1,
再另外建立一个长方体,设置材料为Vacuum,并将属性修改为
(4)如图所示,在Vaccum的长方体建立一个Port激励端口,Port端口对面设置为PerfE界面模拟吸波材料涂覆在金属表面上。
其他边界条件设置如下:
与电场积分线垂直的两个平面设置为PerfE边界,与其平行的两个平面设置为PerfH边界。
(5)右键点击Analysis选择addSolutionSetup见下图
右键点击Setup1,选择AddFrequencysweep
(5)右键点击Optimetrics—Add—Parametric
点Add,在弹出的窗口填入如下设置,然后点Add,再点右下角OK
设置结果为:
最后点确定退出——计算2mm,2.5mm和3mm厚度下吸波材料的反射损耗。
(6)运行结束后,右键点击Results—CreateModalSolutionDataReport—RectangularReport,点左下角的OutputVariables,在Name和Expression分别输入RL和mag(S(1,1))^2,然后再点Add,点Done.
在返回的窗口选择:
Category:
点OutputVariable;Quantity:
RL;Function:
dB10
最后点下面的NewReport,即可得到该吸波材料的反射损耗RL,RL为-10dB表示电磁波入射到该吸波材料后,反射波仅为入射波的10^-1即90%的能量被吸收,如果RL为-20dB则表示反射波仅为入射波的10^-2即99%的能量被吸收。
(7)通过在吸波材料中打洞或掺杂其他非吸波介质的方式,计算此时吸波材料的反射损耗,分析对比没有打洞或掺杂时的吸波效果。
2、HFSS微带天线设计实例——《HFSS电磁仿真设计应用详解》第10章
3、HFSS谐振腔体分析实例——《HFSS电磁仿真设计应用详解》第13章
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