CST仿真实验实验报告.docx
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CST仿真实验实验报告.docx
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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、设汁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ldB
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)、根据参数要求汁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;®.仿真;⑤.端口计算,场监视器:
得到S11图以及场分布图;⑥.计算B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
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Sil参数图
f二3时的电场图
f二3时的磁场图
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2… >004曲 m11 fn k.»jy i /A 2亦 J・ f二5.2时的电场图(咼次模〉 <|-^.1>(1(7)1 Itt/n•/•MM.t/M/«.trMlr««Mnc>i" f二5.2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 33 LWUQ» •Ttmr» Tim%<«rk2 ♦“—m■vn>wc8i T” nun7 • 参数优化图 优化后反射系数图 3、微带线仿真: 模型图 Z.MWS(port1mode1) 特性阻抗曲线图 、 、 7… 、 U/* "O” ・ lt»2/2 ■»r*He tune <<1Vlt1•volVCH 躱J— •<«・fV ■・H・ •♦tA t/R Wave B・ m02Ulino il»e w・ 50*»•« •*»・3tW K xm”u/*a«k /•・/Ay/■•・N<»33<4 "yuemc. * o 端口电场图 6670 X .K• X”t* 端口磁场图 4、微带低通滤波器设讣: 模型图 优化前的Sdb图 CD 理想原件验证图 TvirMtanM•***)•rc* 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汁方法,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儿个步骤? 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 和波导的特性阻抗乙并同仿真结果比较,填写下表。 要求: 给出计算 P 和Z的过程。 表13GHz波导相位常数与特性阻抗讣算值与仿真结果比对 相位常数 特性阻抗 计算值 51.2418 462.261 CST仿真结果 51.3421 461.357 (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。 ISMin® 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: U” 2100>1 ・ 1«f/2 00" Ilae1叩・ n < Z•“IK •.MI9r ▼ill* •■社uh*w saeeiM •Me A«vr (1)、微带线端口应该如何设置? 观察并贴岀你仿真所得的微带线端口的电场和 磁场分布图。 •AtK HaxlmiR ft/R,U./62/e.M^3M4 > n^r^jrr••-• (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1.753mm 4、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:
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