基于HFSS和ADS仿真軟件的頻率選擇表面教學(xué)探索

俞鈺峰，程蒙蒙

（杭州電子科技大學(xué)電子信息學(xué)院，杭州 310018）

0 引言

電磁場(chǎng)與波是電子信息類專業(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課［1］。由于其概念抽象，涉及較多的公式和計(jì)算，多數(shù)學(xué)生在課程結(jié)束后對(duì)于電磁場(chǎng)的基本理論和概念依然無(wú)法熟練掌握。鑒于此，開設(shè)了微波技術(shù)前沿專題作為電磁場(chǎng)與波的后續(xù)課程。該課程通過(guò)對(duì)若干當(dāng)前微波技術(shù)前沿領(lǐng)域的介紹和探究式學(xué)習(xí)，一方面讓學(xué)生體驗(yàn)并實(shí)踐科研訓(xùn)練，掌握科學(xué)研究的一般過(guò)程和方法；另一方面在實(shí)踐過(guò)程中復(fù)習(xí)并鞏固電磁場(chǎng)與波課程中所學(xué)到的電磁場(chǎng)的基本知識(shí)。在該課程中，選擇了頻率選擇表面作為其中一個(gè)專題。頻率選擇表面（Frequency-selective surface，F(xiàn)SS）是一種二維周期性陣列，其對(duì)于入射的空間電磁波起到了濾波的作用，因此可視為一種空間濾波器［2-5］。頻率選擇表面有著廣泛的應(yīng)用，如隱身天線罩、電磁兼容等領(lǐng)域，因此一直是學(xué)術(shù)界和工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)［6-10］。

頻率選擇表面的研究涉及電磁波的傳播、雙端口微波網(wǎng)絡(luò)、諧振器等電磁場(chǎng)和微波領(lǐng)域的基礎(chǔ)概念。在分析方法方面，由于其既可以通過(guò)電磁場(chǎng)的角度進(jìn)行分析，也可以構(gòu)建電路模型，因此充分貫徹了“場(chǎng)路結(jié)合”的思想。基于以上原因，頻率選擇表面非常適合作為本課程的一個(gè)專題。在課程的教學(xué)中，為了避免傳統(tǒng)微波與電磁場(chǎng)課程中內(nèi)容抽象、公式繁雜的問(wèn)題，在課程中引入電磁場(chǎng)仿真軟件HFSS（High-Frequency Structure Simulator）和電路仿真軟件ADS（Advanced Design System）。通過(guò)繪制電流或電場(chǎng)圖，可有效幫助學(xué)生構(gòu)建電磁場(chǎng)的物理圖景；……