[原创]关于圆形波导-矩形波导转换器HFSS仿真中所遇到的一些问题

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ps:本人水平有限，不当之处请指正 Bk*F_>X"  
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有的时候我们使用HFSS使难免需要涉及一些高次模的操作，比如在一些波导转换器中。 g'H$R~ag  
以下面这个圆形波导转矩形波导转接头为例，圆波导半径1.905cm,矩形波导长宽均为3.556cm，中间过渡段长度为1.905cm。 VtnRgdJ
 
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圆形波导的截止频率计算公式如下： l5zS  
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本结构的圆波导直径被选定确保截止频率高于TE01模(○)的模式无法传播。方形波导允许传播TE20与TE02模式。由于反射对称性，当在圆波导中的入射模式为TE01(○)的时候，矩形波导中会激励出两个简并的模式TE20和TE02。文献记载的本结构关于TE01模式的反射系数仿真结果如下: kMb}1J0i"  
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在这个问题中，我们就需要分析圆波导TE01模式对矩形波导TE02和TE20模式的转换效率。我们知道，在圆波导中，模式的顺序为TE11 TM01 TE21 TE01TM11  TE31 TM21 TM02(下图给出了部分圆波导模式截止波长表) XZ
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我们可以很容易算得，本例子的圆波导模式中 g]4(g<:O  
也就是说，TE31及其之前的模式(上文中标蓝的模式)均可在本例圆波导中传播，到TM21直接就会截止 >Db;yC&  
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我们设置圆形端口为port1，矩形端口为port2,勾选HFSS解设置中的Solve Ports only，观察结果报告中的gamma参量是否为虚数，可以判断具体哪几种模式在波导中传播，如下图所示 OW3sS+y  
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我们可以看到圆形端口的模式1-10均为虚数，也就是说这HFSS命名下的这10个模式在这个尺寸的圆形波导中可以传播。那么为什么HFSS中显示有10个模在传输，而理论计算我们只发现有(标蓝)6个传输模呢？经过观察我发现，这是因为HFSS中将由于模式结构非对称而造成的极化简并计算在内。比如TE11的x极化与y极化分别记为模式1、2(可以看到上图模式1、2的各项指标均相等，这意味着这两个模式其实就是同一个模式的不同极化)。如下图所示 ^Pbk#|$rU  
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所以在HFSS中圆波导的模式对应关系为： EdlTdn@A  
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            TE11(模式1、2)  TM01(模式3)  TE21(模式4、5)   TE01(模式6)   TM11(模式7、8)    TE31(模式9、10)   TM21(模式11、12)    ...... {OXFN;2  
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同样的矩形波导也是同样的原理，我们可以通过将HFSS中的模式场分布图和波导手册上的模式图进行对比得到他们的对应关系。 ujlY!-GM  
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下面给出我自己对上述结构的hfss复现结果 T)H{  
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