资 源 简 介
电磁仿真入门书籍。HFSS是应用最广泛的三维电磁仿真软件。目录3.18状态栏…………第1章HFss概述…3.2栅格显示和栅格平面………………431.1HFSs简介…………433显示坐标系…12启动HFSS………………3L3设置HFSS工程文件的默认路径灬4第4章HFSS中的建模操作……4514HFSS设计流程……………44.1创建长方体模型……………45第2章入门实例—T形波导的内场41.1创建长方体模型的揉作分析和优化设计6步骤412物体“属性”对话框的详细21设计概述……………………6解释……*…4822T形波导内场分析…742HFss中的基本模型及其创建……4922.1新建工程设置……………………742.1鼠标光标的移动模式…………492.22创建T形波导模型…422捕捉模式( Snap Mode)……502.2.3分析求解设置…………1542.3物体的基本模型………51224查看分析计算结果43物体的材料属性……5422.5保存设计并退出HFSS43.编辑物体材料库……5523T形波导的优化分析……………2143,2设置物体模型的材料………562.3.1新建一个优化设计工程…2144改变视图……………572.3,2参数扫描分析设置和仿真441改变视图的操作命令…………57分析………………m…214.4.2显示和隐藏物体模型………582.3.3查看参数扫描分析结果……254.5选择操作……………59234优化设计………………………2745.1选择模式……………92.35查看优化结果………………29452选择操作…………………60236保存并退出HFSS……304.5.3多重选择……61第3章HFSS工作界面……13146物体模型的几何变换……………6147物体模型的布尔运算操作………643.1HFSS工作界面48HFSS中的坐标系………………663.1主莱单栏……………3248.1相对坐标系………………673,1.2工具栏…………………404.8.2面坐标系:::683.1.3工程管理窗口………………4I49建模相关选项的设置…693.14属性窗口……………1423.1.5三维模型窗口……42第5章边界条件和激励………723.16信息管理窗口…4251概述3.1.7进程窗口………4352边界条件的类型和设置HFss电磁仿真设计应用详解52,1理想导体边界条件…652运行仿真分析…………………11552.2理想磁边界条件14第7章HFSS中的变量和52.3有限导体边界条件…+世Optometric…………1752.4辐射边界条件……………7752.5对称边界条件……………787.1变量…………1752.6阻抗边界条件mm807.1.1变量类型…”………………11752.7集总RLC边界条件………827.1.2变量定义………………11852.8分层阻抗边界条件……837.13添加、刪除和使用变量…:12052.9无限地平面边界条件………8472 Optometric模块功能简介……12352.10主从边界条件“…:847,3参数扫描分析…………12352.11理想匹配层……………877,4优化设计………………12453激励的类型和设置……………8774.1初始设计…………………12553.1波端口激励…………88742添加优化变量…………12553,2波端口激励的设置步蠹743构造目标函数…………12553.3总端口激励……957.44优化算法…………12753.4 Floquet端口激励……9875调谐分析……“…1305.3.5入射波激励………………987.6灵敏度分析………………1305.36电压源激励……………9977统计分析……m13153.7电流源激励…mmm107.8 Optometric应用实例131538磁偏置激励……7.8.1定义变量………+…1327.8.2参数扫描分析举例……134第6章HFSS网格剖分和分析设置…1017.8.3优化设计举例…………13761求解类型………………………10178.4调谐分析举例………14262自适应网格剖分…7.85灵敏度分析举例……“……144621收标难…………10278.6統计分析举例………………146622收敛精度…104第8章HFss的数据后处理…149623自适应网格剖分频率的迭择 STRSPRIRRIIRENAIRAIIN1048.1求解信息数据……xx…14963求解设置……0582数值结果…2115163,1添加和定义求解设置………1058.21数值结果的显示方式……15163.2修改和删除已添加的求解8.2,2数值结果的类型一…………152设置823输出变量64扫频分析8.24查看数值结果的操作64.1扫频类型……………………110步骤……………………15464,2添加和定义扫频设置………111825编辑图形显示结果报告……156643修改和删除已添加的扫83场分布图…………………157领项……………………………1148.3.1绘制场分布图的操作65设计检查和运行仿真分析………114步骤,651设计检查……………1158.3.2场分布图的动态演示………159目录84天线辐射问题的后处理……16110.2设计指标和天线几何结构84.1定义远区场輻射表面…参数计算……………19884.2天线方向图……m16310.3HFSs设计和建模概述………19984.3天线参数………………………166103.1微带天线建模概述…………199844HFSS中天线阵的处理……16910.3,2HFSS设计环境概述……200第9章HFSS环形定向耦合器设计104新建HFSS工程……………200实例………17310.5创建微带天线模型………20110.5.1设置默认的长度单位……2019.1环形定向耦合器筒介…………17410.5,2建模相关选项设置…”……”2019,2使用HFSS设计环形定向1053创建参考地………………201耦合器概述…………………17410.54创建介质板层………………20392.1耦合器的理论计算………17410.55创建微带贴片……画,画如2049.22HFSS设计简介…………17510.56创建同轴馈线的内芯……2059.2.3HFSS设计环境概述………17510.5,7创建信号传输端口面…2069.3新建HFSS工程…17610.5.8创建輻射边界表面………20794创建环形定向耦合器模型…176106设置激励端口………91设置默认的长度单位……176107添加和使用变量………21094.2建模相关选项设置………17710.71添加设计变量………210943定义变量 length……………17710.7,2在模型中使用变量…2109.44添加新材料…………………178108求解设置……………………2119.4.5创建带状线介质层模型…18010.8.1求解设置……………21294.6创建带状线金属层模型……18110.8.2扫须设置……………………2129.5分配边界条件和激励10.9设计检查和运行仿真9.6求解设置………187分析…………………2139.61求解设置……………18710.10查看天线谐捉点……………2139.62扫烦设置18710.11优化设计……………21497设计检查和运行仿真分析……18910.1.1参数扫描分析………21598查看仿真分析结果…10.112优化设计……………2169.81查看S参数扫频结果189102查看优化后的天线性能9.82查看4GHz频点的S10.12.1查看S1参数……………219矩阵……………………19010.122查看S1参数的Smth圆图99结果讨论……191结果“……2099.1重新仿真验证S矩阵结果……1921023查看电压驻波比…………2219.92使用端口平移功能验证S10.12.4查看天线的三维增益矩阵结果………………193方向图……………2219.10保存并退出HFSs…………19410.12.5查看平面方向图…223第10章HFSS微带天线设计实例…19510.12.6其他天线参数10.13讨论…………225I0.1微带天线简介……m……195IIS电磁仿真设计应用详解第11章HFsS阵列天线分析……226123.1设置默认的长度单位……24712.3.2建模相关迭硕设置“--…-24711HFSs没计概述…………………22612.3.3创建差分信号线模型……24811.1.1阵元模型重加rt物方数如227123.4创建FR4介质层………250111.2HFss设计环境概述+……22812.3.5添加和使用变量……25112新建工程……………………2812.4分配端口激励……252113创建阵元模型………………9124.1创建波端口激励表面……253113.1设置默认的长度单位………229124.2分配波端口激励……254113.2建模相关选项设置…22912.43设置差分信号线………255113.3创建波导阵元…mmmm23012.44端口平移…………2561134创建阵元外的自由空闯125求解设置……………256模型……………231125.1求解频率设置………256114分配边界条件和激励…………232125.2扫频设置……………257114.1设置 AirBox左右两侧表面12.6设计检查和运行仿真分析…259为主从边界条件………232127数据后处理……中F十平研平是于是2591142设置 AirBox前后表面为主127.1差模信号和共模信号的S从边界条件……………235参数扫频分研结果……259114.3为阵无波导底面分配波12.7,2端口的差模阻抗和共模竭口激励235阻抗42:+::26011.4为 AirBox上表面分配12.73端口处差模信号和共模信号Floquet端口激励35的电场分布…………………261115求解设置………23712.8参数扫描分析……………263116设计检查和运行仿真分析……23812.8.1添加扫描参数设置…………264117查看仿真分析结果……………23912.8,2运行仿真计算117.1定义輻射表面…………239128.3结果分析…………265117,2查看天线阵元场强12.9保存并退出HFSs……………26方向图…m2401.7.3查看天线阵列场强第13章HFSS谐振腔体分析实例…267方向图++物下速东13,1囡柱形腔体诸振器简介……267118保存并退出HFSs…………24313.,2HESs设计概述……269第12章HFSS差分信号分析实例…244132. I HFSS建模和求解简介…269132.2HFSS设计环境概述………27012.1HFSS救计概述………………24413.3新建工程…………………27012.1⊥HFSS求解类型和建模134创建圆形振腔模型…………271简述…………………2451341设置默认的长度单位………27112.12求解频率和扫频设置………240134.2建模相关选项设置…"""2711213HFSS设计环境概述………2461343定义设计变量………27212.2新建工程………………………2461344创建圆形谐振腔依123创建带状线差分对糢型……247漠型…---22目录13.5边界条件和激励……………27314.34建模相关选项设置…………28713.6求解设置……214144创建偶板子天线模型……28813.7设计检查和运行仿真分析……2751441创建相对坐标系…………28813.8结果分析…………………2751442创建偶极子天线模型………28913.8.1谐振频率和品质因数Q…27514.4.3给偶极子天线分配集总13.82腔体内部电磁场的分布…276端口激励13.9参数扫描分析………………28014.5创建外壳和脑组织液模型……293139.1创建介质圆柱体………28014.5.1创建第一个球体13.9,2添加参数扫描分析设置……28114.52创建第二个球体……………295139,3运行参数扫描分析m14.5.3生外壳和脑纽织液模型…29513.94参数扫描分析结果………282145创建SAR的计算线……29713.10保存并退出HFSS28314.7分配辐射边界条件…………298148求解设置………:299第14章HFSS计算SAR工程实例…28414.9设计检查和运行仿真分析…m30014.1设计背景…14.10查看分析结果…………30142HFSS设计概述………………28514.10.1SAR计算结果………”30014,2,1建模概述……14.10.2 BrainFluid模型内部的电场14.2.2HFSS设计环境概述…286分布……13014.3新建工程………”……,28614.l1保存并退出HFSs……30114.3.1运行HFSS并新建工程…286143,2设置求解类型…………286附录HFSS中的快捷键……………30214.33设置默认的长度单位……287第1章HFSS概述HFSSMv11HFSS( High Frequency Simulator Structure)是美国 Ansoft公司开发的全波三维电磁仿真软件,其功能强大,界面友好,计算结果准确,是业界公认的三维电磁场设计和分析的工业标准。本章将向读者介绍HFSS的主要功能以及HFSS的设计流程和全书的结构安排。1.1HFSS简介HFSS是美国 Ansoft公司开发的全波三维电磁仿真软件,该软件采用有限元法,计算结果准确可靠,是业界公认的三维电磁场设计和分析的工业标准。HFSS采用标准的 windows图形用户界面,简洁直观;自动化的设计流程,易学易用稳定成熟的自适应网格剖分技术,结果准确。使用HFSS,用户只需要创建或导入设计模型,指定桢型材料属性,正确分配模型的边界条件和激励,准确定义求解设置,软件便可以讨算输出用户需要的设计结果。HFSS具有精确的场仿真器,强大的电性能分析能力和后处理功能可以用于分析、讨算并显示下列参数。③S、F、Z等参数矩阵。电压驻波比(VswR)。端口阻抗和传播常数。电磁场分布和电流分布。谐振频率、品质因数Q◎天线射方向图和各种天线参数,如增益、方向性、波束宽度等。HFsS电磁仿真设计应用详解◎比吸收率(SAR)雷达反射截面(RCs)经过二十多年的发展,现今HFSS以其无与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剖分技术,已经成为三维电磁仿真设计的首选工具和行业标准,被广泛地应用于航空,航天、电子,半导体、计算机、通信等多个领域帮助工程师高效地设计各种微波高频无源器件。借助于HFSS,能够有效地降低设计成本,缩短设计周期,增强企业的竟争力。HFSS的具体应用包括以下8个方面。1,.射频和微波无源器件设计HFSS能够快速精确地计算各种射频徵波无源器件的电磁特性,得到S参数、传播常数、电磁特性,优化器件的性能指标,并进行容差分析,帮助工程师们快速完成设计并得到各类器件的淮确电磁特性,包括波导器件、滤波器、耦合器、功率分配/合成器、隔离器、腔体和铁氧体器件等2.天线、天线阵列设计HFSS可为天线和天线阵列提供全面的仿真分析和优化设计,精确仿真计算天线的各种性能,包括二维、三维远场和近场辐射方向图、天线的方向性、增益、轴比、半功率波瓣宽度、内部电磁场分布、天线阻抗、电压驻波比、S参数等。3.高速数字信号完整性分析随着信号工作频率和信息传输速度的不断提高,互联结构的寄生效应对整个系统的性能影响已经成为制约设计成功的关键因素。MMC、RFC或高速数字系统需要精确的互联结构特性分析参薮抽取,HFSS能够自动和精确地提取高速互联结构和版图寄生效应,导出SPCE参数模型和 Touchstone文件(即snp格式文件),结合 Ansoft Designer或其他电路仿真分析工具去仿真瞬态现象。4. EMC/EM问题分析电磁兼容和电磁干扰( EMC/EM)问题具有随机性和多变性的特点,因此,完整的“复现”一个实际工程中的 EMCEM问题是很难做到的。 Ansoft提供的“自顶向下”的EMC解决方案可以轻松地解决这个问题。HFSS强大的场后处理功能为设计人员提供丰富的场结果。整个空间的场分布情况可以以色标图的方式直观地显示出来,让设计人员对系统的场分布全貌有所认识;进一步通过场计算器( Field Calculator),可以给出电场/磁场强度的最强点,并能输出详细的场强值和坐标值。5.电真空器件设计在电真空器件如行波管、速训管、回旋管设计中,HFSs本征模求解器结合周期性边界条件,能够准确地仿真分析器件的色散特性,得到归一化相速与频率的关系以及结构中的电磁场分布,为这类器件的分析和设计提供了强有力的手段。6.目标特性研究和RCS仿真雷达散射截面(RCS)的分析预估一直是电理论研究的重要课题,当前人们对电大尺寸复杂目标的RCS分析尤为关注。HFSS中定义了平面波入射激励,结合辐射边界条件或PML边界条件,可以准确地分析器件的RCS。7.计算SAR比吸收率(SAR)是单位质量的人体组织所吸收的电磁辐射能量,SAR的大小表明了电第1章HS機述磁射对人体健康的影响程度。随着信息技术的发展,大众在享受无线通信设各带来的各科便利之时,也日益关注无线通信终端对人体健康的影响。使用HFSS可以准确地计算出指定位置的局部SAR和平均SAR8.光电器件仿真设计HFSS的应用频率能够达到光波波段,精确仿真光电器件的特性。12启动HFSSHFSS软件安装完成后,在桌面和程序菜单中都会建有快捷方式。可以通过两种方法来启动HFSS软件:一是双击桌面快捷方式,启动HFSs:二是在 window程序菜单中,单击【Anso】→【 HESS I1】→【HFss11】,启动HFSS,如图1.1所示。HFSS启动后的用户界面如图12所示im盆山词pm rEnde Livef ABult迎 AILOEE n thE TEd睛乐所有程序更口星3HES LI Vaa HPs il Aadam图1.1启动I$s操作hnt.5Si1二里5 Desig叫L■,勘 t Wiw Preset"M护Ta口c日|B品X②因|园p发|46前△Q②圈时击。1E Tshafeat恐Ps啦sYaVariaes图1.2HFSs用户界面
