[互助]HFSS圆波导模式仿真的问题

如题，在用HFSS做一个非常简单的圆波导模式仿真的时候发现一个问题（就直接建一个圆柱波导）。HFSS计算TE模的所有模式计算出来的圆截面上的能流分布是正确的，但对于TM模的情况就不是那么回事了，然而从Port Field Display下面的端口截面去观察电场分布图则又是对的。为什么会出现TM模能流分布结果不正确的情况？是划分网格精度的原因？但是我更改Adaptive Solutions，加大迭代次数至15次，Solution Options里面采用Zero order或First Order，然后在以上两种方式下也也试过Enable Iterative Solver，但是问题依旧存在。下面给出Port1端口模式1~模式7能流密度分布的场图见Fig1~Fig7(Plot FIelds-E-MagE)，然后根据圆波导TE模和TM模的场表达式，画出的各模式的场图由Fig8所示，模式3的力线图如Fig9所示。 )TFBb\f>v  
HFSS仿真的结果和根据圆波导TE模和TM模的场表达式用Matlab画出来的结果进行对比，可以发现： G oJ\6&"  
1、HFSS仿真的波导模式场图的排列顺序是按照该模式的截止波长λc由长到短来排序的，如TE11模为基模，截止波长最长，则为模式1 'ffOFIz|=I  
SXI3y  
                 TM模        J_m(k_ca)=0,   m阶贝塞尔函数的第n个零点 en6oFPG  
             TE模     J_m(k_ca) 的导数等于零   ,   m阶贝塞尔函数导数的第n个零点          

TEmn	TE11	TE21	TE01	TE31	TE12	TE22	TE02	TE13	TE03
νmn	1.841183781340659	3.054	3.835	4.201	5.331442773525033	6.705	7.016	8.536	10.173
λmn	3.14R	2.06R	1.64R	1.50R	1.18R	0.94R	0.90R	0.74R	0.62R

2、某模式存在极化简并时，则也会反映在HFSS的仿真结果中。如模式1和模式2都是TE11模，只是二者的极化方向不同而已，那么这个极化简并模也会看成一种新的模式，紧挨着排在该模式之后; M$Of.  
3、对于TE模，HFSS仿真的结果与Matlab画出来的结果是相符的，但是对于TM模，只有力线图是相符的，而能流密度分布图，HFSS结果不管如何解释都明显存在问题。开始我以为是Matlab画的是根据坡印延矢量得来的平均能流密度得到的结果，而HFSS因为是Plot FIelds-E-MagE,也就是画的电场的强度得来的结果，从Fig3和Fig9中我们就会发现，明显不是这个原因导致的结果。从Fig3中，我发现，中心部分最强，越往波导内壁靠近，值越小，而在Fig9中，我们发现，模式3的电场在截面上沿径向 .. J)xc mK  
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如题，在用HFSS做一个非常简单的圆波导模式仿真的时候发现一个问题（就直接建一个圆柱波导）。HFSS计算TE模的所有模式计算出来的圆截面上的能流分布是正确的，但对于TM模的情况就不是那么回事了，然而从Port Field Display下面的端口截面去观察电场分布图则又是对的。为什么会出现TM模能流分布结果不正确的情况？是划分网格精度的原因？但是我更改Adaptive Solutions，加大迭代次数至15次，Solution Options里面采用Zero order或First Order，然后在以上两种方式下也也试过Enable Iterative Solver，但是问题依旧存在。下面给出Port1端口模式1~模式7能流密度分布的场图见Fig1~Fig7(Plot FIelds-E-MagE)，然后根据圆波导TE模和TM模的场表达式，画出的各模式的场图由Fig8所示，模式3的力线图如Fig9所示。 `6\u!#  
HFSS仿真的结果和根据圆波导TE模和TM模的场表达式用Matlab画出来的结果进行对比，可以发现： y7T<Auue`  
1、HFSS仿真的波导模式场图的排列顺序是按照该模式的截止波长λc由长到短来排序的，如TE11模为基模，截止波长最长，则为模式1 gXvE^fE  
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                 TM模        J_m(k_ca)=0,   m阶贝塞尔函数的第n个零点 6=p!`DOd  
             TE模     J_m(k_ca) 的导数等于零   ,   m阶贝塞尔函数导数的第n个零点          

TEmn	TE11	TE21	TE01	TE31	TE12	TE22	TE02	TE13	TE03
νmn	1.841183781340659	3.054	3.835	4.201	5.331442773525033	6.705	7.016	8.536	10.173
λmn	3.14R	2.06R	1.64R	1.50R	1.18R	0.94R	0.90R	0.74R	0.62R

2、某模式存在极化简并时，则也会反映在HFSS的仿真结果中。如模式1和模式2都是TE11模，只是二者的极化方向不同而已，那么这个极化简并模也会看成一种新的模式，紧挨着排在该模式之后; Zo#c[9IaC  
3、对于TE模，HFSS仿真的结果与Matlab画出来的结果是相符的，但是对于TM模，只有力线图是相符的，而能流密度分布图，HFSS结果不管如何解释都明显存在问题。开始我以为是Matlab画的是根据坡印延矢量得来的平均能流密度得到的结果，而HFSS因为是Plot FIelds-E-MagE,也就是画的电场的强度得来的结果，从Fig3和Fig9中我们就会发现，明显不是这个原因导致的结果。从Fig3中，我发现，中心部分最强，越往波导内壁靠近，值越小，而在Fig9中，我们发现，模式3的电场在截面上沿径向是增大的，越靠近波导壁，箭头越大，颜色也越红，而在波导中心箭头越小，颜色也越浅。可以看出，HFSS对于模式3由Field Overlays给出的波导截面上的能流密度分布和由Port Field Display给出的力线图是相矛盾的。并且如果增大端口所计算的模式数，对于TM模都存在这样的问题。当然，这只是我个人的理解，很可能我的理解是错误的，但如何对这个现象给予解释呢？非常希望大牛们能给予解答，小弟在此感激不尽！ 0gsRBy  
[attachment=72677][attachment=72678][attachment=72679][attachment=72680][attachment=72681] 2v`Q;%7O  
接上图： -J;;6aA  

描述:Fig6

图片:Fig6.jpg

jL0=a.;  
FyWrb+_0v  

描述:Fig7

图片:Fig7.jpg

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i'3)5  

描述:Fig8

图片:Fig8.jpg

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描述:Fig9

图片:Fig9(模式3的力线图).jpg

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S#b)RpY  
OV/ &'rC  

先请问一下你的波导端口怎么设的?? FMz>p1s|dK  

图片:R00.jpg

,&s%^I+CC  
当然有另一种方式... ["15~9
  

图片:R01.jpg

a6 w'.]m  

xiaojixiong:如题，在用HFSS做一个非常简单的圆波导模式仿真的时候发现一个问题（就直接建一个圆柱波导）。HFSS计算TE模的所有模式计算出来的圆截面上的能流分布是正确的，但对于TM模的情况就不是那么回事了，然而从Port Field Display下面的端口截面去观察电场分布图则又是对的。为什么会出现 .. (2015-11-25 17:11)  2D4c|R@+  

Aq_?8Cd  
楼主做的很细致啊   能否共享一下你的matlab程序？  另外你可以用一下CST  cst算这个还是很方便的    FEKO还可以直接定义M,N仿真你需要的模式，   问一下，我记得HFSS貌似模式数不能超过20个吧    

foxman:先请问一下你的波导端口怎么设的?? 7t|011<  
[图片] %B04|Q  
当然有另一种方式... zS!+2/(  
[图片] eI=:z/p
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 (2015-11-25 17:12)  hGj`IAW  

z;PF%F  
谢谢你的回复。恩，你说的这处积分线的问题，在圆波导里面也确实是个问题。确实最好是用第三种正交坐标系来规定其极化，也就是你那天回我的贴子里给出的资料上说的，这样可以避免极化简并带来的问题。但这个和场分布好像关系不大，对于第三个模式场图的问题，我后面想了一下，port1的半径为1.7907mm，而仿真频率为60G，Port1正好只能单模传输TE11模，对于其他的高次模都是截止的，是不是这个原因导致TM模的场图不对了呢？你们这些牛人们能解释一下么？我这两天也自己更改下半径，另外仿一个看看。

simon2013:楼主做的很细致啊   能否共享一下你的matlab程序？  另外你可以用一下CST  cst算这个还是很方便的    FEKO还可以直接定义M,N仿真你需要的模式，   问一下，我记得HFSS貌似模式数不能超过20个吧   &n .. (2015-11-25 18:12)  ts;C:.X  

'2v$xOh!y  
谢谢你的回复。这个确实CST和FEKO要方便些。这个能流分布的程序还是简单的，其实就是matlab画函数图而已。我是参考《圆波导管壁电流分布图仿真》_王永龙上面的TE模和TM模的能流分布公式自己画出来的，当然自己也可以很容易的去推出来，这个不难，然后把那个函数的图画出来就行了，不过要注意一点，ρ的取值是0~1，是用波导半径归一化之后的取值范围，因为kc它已经取的是相关贝塞尔函数或导数的零点了。

请问一下楼主这个edit source里面每一项指的是某一端口馈电的不同模式吗？ 我还以为是多端口激励时，其他端口加入激励的幅度相位设置？

foxman:先请问一下你的波导端口怎么设的?? Of*z9YI  
[图片] 8u401ddg  
当然有另一种方式... BpGK`0H  
[图片] d`_X$P4y  
 (2015-11-25 17:12)  16p$>a<6  

]y3'6!
 
请问一下楼主这个edit source里面每一项指的是某一端口馈电的不同模式吗？ 我还以为是多端口激励时，其他端口加入激励的幅度相位设置？  

楼主仿真的是圆波导，我 仿真了一个圆波导谐振器（直径39*长度51），本振模结果出来几个简并模。都说TE011模Q值最高，但是结果并没有其它几个简并模高。

Q值最高的是Mode5、Mode6，可以用来制作这个滤波器吗？