实验11 波导腔体内场分析建立一个T型波导模型，利用HFSS软件求解、分析，观察T型波导的场分布情况。

设计步骤：一、创建工程和设计第1步：打开HFSS并保存新工程运行HFSS软件后，自动创建一个新工程：Project1的新工程和名称为HFSSDesign1的新设计。

由主菜单选File/Save as，保存在USER（E：）盘自建文件夹内，命名为Ex11_Tee。

在工程树中选择HFSS Design1，点击右键，选择Rename项，将设计命名为TeeModel。

第2步：选择求解类型由主菜单选HFSS/Solution Type，在弹出对话窗选择Driven Modal项。

第3步：设置单位由主菜单选3D Modeler/Units，在Set Model Units 对话窗中选择in项。

二、创建模型第一步：创建长方体绘制一个长方体：由主菜单选Draw/Box：按下Tab键切换到参数设置区（在工作区的右下角），设置长方体的基坐标（x，y，z）为（0，-0.45,0），数据输入时用Tab键左右移动，按下Enter键确认后，输入长方体的长和宽（dx，dy，dz）为（2，0.9，0）再按下Enter键确认，输入高度（0，0，0.4），按Enter键确认。

注意：在设置未全部完成时不要在绘图区中点击鼠标！定义长方体属性：设置完几何尺寸后，自动弹出该长方体的属性对话框。

选择Attribute 标签页，讲Name项改为Tee，Material项保持为Vacuum不变，点击Transparent项的数值条，在弹出的窗口移动滑条使其值为0.4，提高透明度。

设置完毕后，按下Ctrl+D键，将长方体适中显示，如图1a所示。

定义波形端口：按下F键切换到面选择状态，选中长方体平行于yz面、x=2的平面，再点右键，选择Assign Excitation/Wave Port项，弹出Wave Port界面，输入名称Port1，点Next；点击Integration Line项选择New Line，则提示绘制端口，在绘图区该面的下边缘中部即（2,0,0）处点左键，确定端口起始点，再选上边缘中部即（2,0,0.4）处，作为端口终点。

此时，弹出Wave Port对话窗，默认设置，点Next，点Finish结束，在工程树中选Teemodel/Excitations/Port1项，可选中该端口，如图1 b所示。

图1a 图1b提示：按下Alt键的同时，点左键移动鼠标可以旋转模型。

按下Shift键的同时，点左键移动鼠标可以移动模型。

同时按下Alt、Shift键，点左键移动鼠标可以放大、缩小模型。

第2步：复制长方体设置复制参数：由主菜单选Tools/Options/HFSS Options，在弹出对话窗的General页，勾选Duplicate boundaries with geometry项，确定。

复制长方体以创建第2部分：展开绘画历史树的Model/vacuum/Tee节点，右键点击Tee项，选择Edit/Duplicate/Around Axis，在弹出对话窗的Axis项选择Z，在Angel项输入90deg，在total Number项输入2，点OK。

则复制、添加一个长方体，默认名为Tee_1，与Z轴成90度夹角。

按下Ctrl+D键，适中显示，如图2所示。

复制长方体以创建第3部分：重复以上步骤，在Angel项输入-90，则添加第3个长方体，默认名Tee_2，即Tee沿Z轴顺时针旋转90度复制而成，如图3所示。

图2 图3第3步：组合长方体检查设置：由主菜单选Tools/Options/3D Modeler Options，在弹出对话窗的Operation 页，确定Clone tool objects before uniting项清空不选。

组合：按下O键切换到物体选择状态。

选中第一个长方体，按下Ctrl键的同时选中第2、第3个长方体，由主菜单选3D Modeler/Boolean/Unite，则将3个长方体组合在一起，形成一个T型接头。

如图4所示。

图4第4步：创建间隔绘制长方体：由主菜单选Draw/Box，在绘图区任选一个基准点，在XY平面展开成长方形，点左键确定，再沿Z轴展开成长方体，点左键确定，完成后弹出属性对话窗。

确定位置参数：在属性对话窗的Command页，在Position项输入-0.45in，offset-0.05in，0in（注意：由于还没有定义offset变量，数据输入时要带上单位in），按下Enter 键，则弹出Add Variable对话窗，在Value项输入0in，点击OK，回到属性对话窗。

调整长方体尺寸：仍然在Command页，在Xsize项输入0.45，Ysize项输入0.1，Zsize 项输入0.4.命名：在属性对话窗Attribute标签页，在Name栏输入Septum，其他不变，点确定完成。

则添加一个小长方体，作为间隔，如图5所示。

由T型接头中减去间隔：在历史书中选中Tee项，按下Ctrl键的同时在选中Septum 项，由主菜单选3D Modeler/Boolean/Subtract，在弹出对话窗中，确定Tee在Blank Parts列，Septum在Tool Parts列（即将间隔从T型接头中去掉），确定Clone tool objects before subtracting项清空不选，点OK完成。

最终的结构如图6所示。

图5 图6三、建立并求解第1步：添加求解设置在工程树中，找到TeeModel/Analysis节点，点右键。

选择Add Solution Setup，弹出对话窗。

在General标签页的Solution项输入10，默认单位为GHZ，在Adaptive Solutions的Maximum Number of Passes项设为3，其他不变，点确定。

则在Analysis节点下添加一个求解设置项，默认名为Setup1.添加频率扫描：在工程树中的Setup1项点右键，选择Add Sweep，在弹出对话窗中选择Interpolating项，其具体设置默认不变：在Type栏选择Linear Step，定义频率范围为：8-10GHZ，阶长0.05GHZ，点OK完成。

则在Setup1节点下增加一个频率扫描项，默认名为Sweep1.第2步：确认设计由主菜单选HFSS/Validation Check，则弹出确认检查窗口。

对设计进行确认。

全部完成且没有错误时，点Close结束。

第3步：分析由主菜单选HFSS/Analyze，对设计的模型进行三维场分析求解。

求解全部完成后，在信息管理区会出现确定信息。

第4步：移动间隔的位置在工程树的TeeModel项上点右键，选择Design Properties项。

在弹出对话窗的Local Variables标签页中选择Value项，在Offset参数的Value框输入0.2（即Offset变量的值为0.2），点确定完成。

则在绘图窗更新几何尺寸，如图7所示。

图7第5步：重新分析在工程树的Analysis项点右键，选择Analyze，重新进行3D场分析求解。

四比较结果第一步：创建一个S参数的矩形曲线图创建结果图：在工程树中的Results项上点右键，选择Create Report。

在弹出对话窗的Report Type列选择Modal S Parameters。

在Display Type列选择Rectangular Plot。

点OK完成，则弹出Traces对话窗。

设置曲线：选中对话窗中部的Y标签页，在Category列选择S parameter，在Quantity 列，按下Ctrl键的同时，选择S（Port1，Port1）、S（port1，port2）、S（port1，port3）项，在Function列选择mag。

在X标签页，选择Use Primary Sweep项。

在Sweeps标签页，选择Sweep Design and Project variable values，其它默认，点Add Trace，则在上方加入S11、S12、S13参数曲线，点Done完成。

则在工程树的Results项下加入该图表项，默认名为XY Plot1，在右侧窗口的矩形图中显示不同间隔的S参数曲线，结果如图8所示。

图8第2步:创建一个场覆盖图定义间隔的位置：确定Property窗口已经打开，否则由主菜单选择View/Property 窗口。

在工程树中选择TeeModel项，则在工程树下方出现Variables标签页，在Offset 变量的Value栏输入：0.定义场分布：双击工程树中TeeModel项，返回绘图区点右键，选择Select Faces 项，再点左键选择T型接头的上表面。

由主菜单选择HFSS/Fields/Plot Fields/Mag_E,在弹出对话窗的Solution项选择Mag_E1，在T型接头的上表面显示场分布情况，如图9所示。

修改三维场的绘制属性：在工程树中选择Field Overlays/E Field节点，点右键选择Modify Attributes，则出现属性对话框，可以设置场的显示类型、数量等参数。

第3步：动态演示场覆盖图在工程树的Mag_E1上点右键，选择Animate。

在弹出对话窗的Swept Variable标签页，在Swept Variable列选择Phase。

定义范围：0-160deg，阶长8，点击OK完成。

在出现Animation对话窗，可以控制演示的进程，包括开始、停止、演示速度、帧顺序等。

注意观察场分布的情况，重点比较2、3端口的场分布差异。

停止演示。

定义间隔位置并重新演示：在工程树中选择TeeModel项，在Property窗口的Variables标签页中，在Offset变量的Value栏输入：0.2.重新演示，注意观察此时2、3端口的场分布差异，并比较场分布情况和前一个演示有何不同，停止演示。

图9第4步:保存并退出HFSS由主菜单或工具栏选择Save，保存该工程。

由主菜单选File/Clone,关闭工程。

由主菜单选File/Exit，退出HFSS软件。

实验12 波导腔体内场优化利用HFSS软件，对T型波导的间隔位置进行优化，使得第3端口的输出功率是第端口输出功率的2倍。

测量各端口的输出功率，观察T型波导的场分布情况。

记录最终的结果：间隔位置，2、3端口的输出功率。

设计步骤：一、创建优化工程第1步：重新命名并保存工程由主菜单选File/Open，打开实验11所创建的Ex11_Tee.hfss文件。

由主菜单选File/Save as，保存在USER（E：）盘自建文件夹内，命名为Ex12_OptimTee.hfss。