采用电磁仿真软件HFSS数值仿真同轴连接器及其电磁场性能.doc
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date采用电磁仿真软件HFSS数值仿真同轴连接器及其电磁场性能毕业设计论文封面课程设计报告设计题目:采用电磁仿真软件HFSS数值仿真同轴连接器及其电磁场性能分析 学 院: 电子工程学院 专 业: 电子信息工程 班 级: 0212XX 学 号: 0212XXXX 姓 名: XXX 电子邮件: 日 期: 2016年01月 成 绩: 指导教师: 李 X 装订线 西 安 电 子 科
2、 技 大 学电 子 工 程 学 院课 程 设 计 任 务 书学生姓名 指导教师 职称 学生学号 0212 专业 电子信息工程 题目 采用电磁仿真软件HFSS数值仿真同轴连接器及其电磁场性能分析 任务与要求 根据电磁场与电磁波和微波技术基础课程的理论学习,通过学习电磁仿真软件Ansys HFSS,掌握其基本原理和使用方法,并采用HFSS数值仿真同轴连接器,分析其输入阻抗特性、网络参数特性、同轴线内部场分布和电流分布等传输线参数,以巩固所学习的电磁场传输问题。要求:(1)学习Ansys HFSS全波电磁仿真软件;(2)掌握HFSS的使用方法,并能准确地进行数值仿真计算;(3)全波仿真同轴连接器,给
3、出全波仿真同轴连接器的网络散射参数随频率的变化特性,同轴连接器中的电磁场分布图以及各端口的场特性。开始日期 2016年 01月 06 日 完成日期 2016年 01月20 日 课程设计所在单位 电子工程学院 本表格由电子工程学院网络信息中心 编辑录入 . 采用HFSS数值仿真同轴连接器及其电磁场性能分析XXX(西安电子科技大学 电子工程学院,陕西 西安 710071)摘要:本文首先简要介绍了同轴线及同轴连接器的概念,并利用HFSS电磁仿真软件对同轴弯头连接器进行了仿真,给出了同轴连接器的网络散射参数随频率的变化特性,同轴连接器中的电磁场分布图以及各端口的电磁场特性。通过HFSS仿真软件将抽象的
4、电磁场概念具体化,有助于对微波课程的进一步理解。关键词:同轴连接器;HFSS软件;网络散射参数;电磁场分布一、 同轴连接器的基本理论 1.1 同轴线的基本概念同轴线(coaxial line)是由同轴的内、外导体构成的双导体传输线,也称同轴波导,广泛应用于宽频带馈线、宽带元件的设计。同轴线以TEM模为主要工作方式,但当同轴线的横向尺寸与工作波长可比拟时,同轴线中将出现TE和TM模,即同轴线的高次模。同轴线中TEM波的场结构如图1所示,其中实线表示电场,虚线表示磁场,传输方向上没有电场、磁场分量。图1 同轴线中TEM波的场结构图同轴线的尺寸选择原则为:保证在工作频段内只传输TEM波;使同轴线功率
5、容量最大;损耗尽可能小。功率容量最大时,若填充的是空气介质,特性阻抗为30;损耗最小时,对应特性阻抗为76.7.传输功率容量最大和衰减最小不能同时满足,为了两者兼顾一般采取折衷尺寸,则对应同轴线的特性阻抗为50。同轴线主要分为硬同轴线与软同轴线,硬同轴线内外导体之间的介质为空气,内导体用高频介质垫圈等支撑;软同轴线又称为同轴电缆,电缆的内外导体之间填充高频介质,内导体由单根或多根导体组成,外导体由铜线编织而成,外层再包一层软塑料等介质。1.2 同轴连接器的概念及分类将同轴线连接成系统的接头称为同轴连接器。每一种同轴接头又分为公头(插头)和母头(插座),它们相互配合将同轴元件连接起来。对于同轴连
6、接器的要求包括低SWR、高频下没有高阶模工作、在连接-拆开反复操作之后的高重复性以及机械强度。同轴接头类型众多,不同类型接头大致工作频率如图2所示。以下对图2中几种同轴接头作简要介绍:N型:这种接头发明于1942年并以其发明者、贝尔实验室的P.Neil命名。推荐的频率上限范围为11-18GHz,具体取决于同轴线的尺寸大小。这种结实但较大的接头常见于较老的设备中。BNC:是一种卡口式连接的射频同轴连接器,其特性阻抗分为50和75两种。它具有连接(分离)迅速、接触可靠等特点。广泛应用于计算机行业、无线网络、医疗设备和电子仪器领域。TNC:这是BNC接头带螺纹连接的一类。SMA:对较小、较轻的街头的
7、需求,导致了20世纪60年代这种接头的发展。它可以应用频率高至18-25GHz的范围,是当今应用范围最广的微波连接器。图2 同轴接口工作频率表由于同轴线中有软同轴线,故不再需要如波导一样制作专门的弯波导、扭波导等,软同轴线即可胜任这些功能。在少数情况下也有使用同轴弯头的情况,如图3所示为一同轴弯头连接器。后文将以同轴弯头连接器为例,利用HFSS仿真软件对其进行仿真并分析其电磁特性。图3 同轴弯头连接器二、 Ansys HFSS电磁仿真软件简介 HFSS-High Frequency Structure Simulator是Ansoft公司推出的三维电磁仿真软件,目前已被ANSYS公司收购;是世
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- 采用 电磁 仿真 软件 HFSS 数值 同轴 连接器 及其 电磁场 性能
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