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1、学生实验报告系别电子工程系课程名称微波技术与天线实验班级实验名称利用HFSS计算微带线的特性阻抗姓名实验时间学号指导教师报告内容一、实验目的和任务1、了解微带线的特性阻抗计算公式；2、通过计算微带线的特性阻抗，熟悉 HFSS仿真设计。二、实验原理介绍(1)微带线的特性阻抗公式:a.导带厚度为零时Zo59.9521 n(8h w),w / h4hw/ h119.904Z12.420.44h/w(1 h/w)6，W12h)w12h)ww 20.041(1-) ,w/hh12,w/h 1其中w是微带的导带宽度，h是介质基片的厚度 b.导带厚度不为零时wt(1,2h、w1ln),Wehhth 2hwt
2、1,4 w lnw1hht,h 2以we/h代替w/h代入前述零厚度特性阻抗计算公式，即可得非零厚度特性阻抗。(2)HFSS软件是一个基于有限元法计算电磁结构的交互软件包。它将几何结构自动剖分成大 量的四面体，计算模拟器包括在分析电磁结构细节问题时的后续处理命令。使用An soft HFSS ,你可以计算：基本电磁场量和开边界问题的辐射近远场端口特性阻抗和传输常数 S参数和相应端口阻抗的归一化 S参数一种结构的本征模或谐振解经过二十多年的发展，HFSS以其无以伦比的仿真精度和可靠性，快捷的仿真速度，方便易用的操作界面，稳定成熟的自适应网格部分技术使其成为高频结构设计的首选工具和行业标准，已经广
3、 泛地应用于航空、航天、电子、半导体、计算机、通信等多个领域，帮助工程师们高效地设计各 种高频结构，包括：射频和微波部件、天线和天线阵及天线罩，高速互连结构、电真空器件，研 究目标特性和系统/部件的电磁兼容/电磁干扰特性，从而降低设计成本，减少设计周期，增强竞 争力。三、实验内容和数据记录1、令w 1mm,h 0.6mm, r 4.4或2.2，其中t 0或t 0.05mm代入上面公式分别求出特性阻抗。2、利用HFSS求微带线的特性阻抗（1）进入执行命令窗口，选择单位 mm（2） 画介质基片：点击 solids box 选择 x 0, y 0, z 0Enterz 在 Enter box siz
4、e 命令下 x 10, y 20,z0.6，在 Name命令下写 box1 Enter ；点击图标 Sel box1 ok Arrange / Move 在 Enter vector 命令下 x 5, y 0, z 0Enter（3） 画微带线：点击 solids box 选择 x 0, y 0, z 0 Enter z 在 Enter box size 命令下 x 1, y 20, z 0.05，在 Name命令下写 box2 Enter ；占八、击图标Selbox2okArrange / Move在En tervector命令下x0.5, y 0,z0.6En ter（4）画仿真区域:点击
5、solidsbox选择 x 0, y 0, z 0En terz 在 Enter box size命令下x 10, y 20, z 10，在 Name命令下写 box3Enter ；占八、击图标Selbox3okArrange / Move在En tervector命令下x 5, y 0,z 0Enter（5）点击File / Save Exit，又回到命令窗口，在 Draw后打勾，表示完成 Draw6） Setup Materials:点击 Setup Materials ，选择 box1， D 在 materials 中选择FR4_epoxy Assig n;选择 box2，在 Mater
6、ials 中选择 Per con ductorAssig n;选择 box3,在Material 中选择 vacumm Assign ;Exit 在 Save changes before closing?命令下 ok(7) Setup Boundaries/Sources:点击Setup Boundaries/Sources选择 source portl 点击红色网格的面Assign单击右键Rotate 旋转物体 选择source port 2 选择与portl相对应的面为红色网格Assign，点击File / Save Exit，又回到命令窗口(8) Setup solution:按如下设
7、置，然后点击 ok(9) solve:即PC机进入计算(10) Post Process:post process Matrix Data S Matrix 和 Port ZOpost process Matrix plot New plot Data Type ( S matrix ) ,Quantity (Port:m1,port:m1 ) ,component(Magnitude)VSWR Plot(11) 在Setup Materials 在将box1选择为Teflon,其它不变再进行计算解答过程：1、a.导带厚度为零时w/h 1.67 1所以：Ze3119.904w/ h 2.420
8、.44h/w(1 h/w)6119.9041.672.420.44 0.6 (10.6)698.35er12r12(1)2 w所以：ZZ0 :a0e98.3554.223.29当r2.2 时,er12r 12(11 戲)2 w所以：ZZ0 .a098.3573.11e1.8095b.导带厚度不为零时（即导带厚度为w/h1.671/20.16当r 4.4时,4.4 14.4 1(112 0.6)23.292 2 112 212 2112062.2I2.2*12u.°) 21.80952 2 10.05)所以:Weln2h1°.°51 ln 2 0-60.60.60.
9、051.7808We/h 1.78081以We/h代替w/h代入前述零厚度特性阻抗计算公式，得:z°a119.904119.904we / h 2.420.44h / we(1h/we)61.78082.420.44 0.5615(160.5615)95.0514.4 时,1厂(112h)w4.4 14.4 112 0.5615、F1 )123.311所以:Z。z°a95.051,3.31152.2342.2 时,12h)we2.2 112.2 112 0.5615 2c(1) 21.3482所以:Z乩Z095.051,1.34870.5392、利用HFSS求微带线的特性阻抗当r 4.4时:V au由以上两图可以读出微带线的特性阻抗:特性阻抗为：Zo 55.44四、实验结论与心得通过本次试验，我对HFSS计算微带线的特性阻抗的过程有了一定的了解。感觉在电脑上用 程序来计算还是有待提高，相信在进一步的练习中，会加大练习力度，尽快对HFSS程序熟悉五、实验评价（教师）1 .实验步骤正确，完成了本实验的全部内容。2 .实验数据全面，调试步骤准确，结果正确。3 .实验报告格式规范，图表清晰。很好（）较好（）一般（)否（)很好（）较好（）一般（)否（)很好（）较好（）一般（)否（)成绩教师签名批改时间