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1、1,2,?,1.HFSS,简介,?,2.HFSS,使用,?,3.,举例说明,?,4.,参考文件,2,2020/3/21,HFSS,(,High Frequency Simulator Structure,)是美国,Ansoft,公司开发的全波三维电磁仿真软件,采用有限元算,法。,?,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;,3,2020/3/21,航空、航天、电子、半导体等领域:,?,1.,射频和微波无源器件设计,?,2.,天线、天线阵列设计,?,3.,高速数字信号完整性分析,?,4.EMC/EMI,分析,?,5.
2、,电真空器件设计,?,6.,目标特性研究和雷达反射截面仿真,?,7.,计算,SAR,?,8.,光电器件仿真设计,4,2020/3/21,?,2.1,工作环境介绍,?,2.2,建立,HFSS,工程的一般过程,5,2020/3/21,菜单栏,工具栏,状态栏,3D,模型窗口,工程管,理窗口,信息管理窗口,进度窗口,特性窗口,6,2020/3/21,1.File,菜单:,管理,HFSS,工程文件以及进行打印操作,新建工程,打开工程,最近打开,的文件,打印操作,关闭工程,退出,存盘操作,7,2020/3/21,?,2.Edit,菜单:,修正,3D,模型及进行撤销和恢复等操作,8,2020/3/21,3.
3、View,菜单:显示,/,隐藏子窗口、更改模型显示方式,9,2020/3/21,4.Project,菜单:添加设计文件,管理工程变量,10,2020/3/21,5.Draw,菜单:添加设计文件,管理工程变量,11,2020/3/21,6.Modeler,菜单:导入导出模型,模型布尔操作,12,2020/3/21,7.HFSS,菜单:管理分析设置操作,13,2020/3/21,8.Tools,菜单:修改当前物体材料的库文件,运行脚,本文件,14,2020/3/21,一般步骤:,?,1.,启动软件,新建设计工程;,?,2.,选择求解类型;,?,3.,创建参数化设计模型:构造几何模型,?,指定模型,
4、材料属性,?,分配边界条件,?,设置端口激励;,?,4.,求解设置:频率、收敛误差、扫频分析、网格剖,分;,?,5.,设计检查和运行仿真计算;,?,6.,数据后处理:,S,参数、场分布、电流分布、谐振,频率、品质因数、天线辐射方向图等。,15,2020/3/21,16,2020/3/21,1.,启动软件,新建设计工程;,注:“另存为”路径名不要带汉字,17,2020/3/21,2.,选择求解类型;,【,HFSS,】,?,【,Solution Type,】,?,Driven Modal,Driven Modal,模式驱动,求解类型:计算无源、高频结构的,S,参数时可选,此项,如微带、波导、传输线
5、结构;,Driven Terminal,终端驱动,求解类型:计算多导体传输线端口的,S,参数,,由终端电压和电流描述,S,矩阵;,Eigemode,本征模,求解类型:主要用于谐振问题的设计,计算谐振结构的,频率和场分布、谐振腔体的无载,Q,值。,18,2020/3/21,3.,创建参数化设计模型:构造几何模型,?,指定模型材,料属性,?,分配边界条件,?,设置端口激励,;,(,1,)构造几何模型,构造模型基本操作:,坐标,+,尺寸,+,布尔,+,变换,布尔运算,【,Modeler,】,?,【,Boolean,】,合并,Unite,:多个物体生成一个物体;,相减,Subtract,:一个物体减去
6、另一个物体;,相交,Intersect,:截取多个物体重叠部分;,分裂,split,:沿某坐标平面将物体分裂;,19,2020/3/21,几何变换,【,Edit,】,?,【,Arrange,】,/,【,Duplicate,】,平移,Move,:沿指定矢量线移动至新位置;,旋转,Rotate,:沿指定坐标轴转动;,镜像移动,Mirror,:移动物体至指定平面的镜像,位置;,沿线复制,Along line,:沿指定矢量线复制模型;,绕轴复制,Along Axis,:沿指定坐标轴复制模型;,镜像复制:沿指定镜面复制模型;,20,2020/3/21,设置长度单位,【,Modeler,】,?,【,Uni
7、ts,】,设置,mm,为默认长度单位,模型具体单位可改,21,2020/3/21,变量的使用,【,Project,】,?,【,Project Variables,】,22,2020/3/21,(2),指定模型材料属性,HFSS,软件自带材料库,用户也可以修改其中的材,料属性或者向材料库添加新材料。,选中模型:【,Modeler,】,?,【,Assign Material,】,23,2020/3/21,(,3,)分配边界条件,天线处在空气中,新建一个空气块包围住天线,作,为求解电磁场的空间,在空气块表面设置“辐射边,界条件”,模拟开放的自由空间,常用于天线分析。,注:为保证计算准确度,辐射边界距
8、离辐射体不小于,1/4,工作波长。,24,2020/3/21,选中空气块:,【,HFSS,】,?,【,Boundaries,】,?,【,Assign,】,?,【,Radiation,】,Name,项自己命名或者直接采用默认。,25,2020/3/21,(,4,)设置端口激励,HFSS,中最常用:,波端口激励,Wave Port,、,集总端口,激励,Lumped Port,。同轴线端使用集总端口激励即,可,设置端口阻抗为,50,。,建好的同轴线模型,26,2020/3/21,【,Draw,】,?,【,Circle,】,新建一个非实体圆形面作为集总端口平面,27,2020/3/21,选中该圆形面【
9、,HFSS,】,?,【,Excitations,】,?,【,Assign,】,?,【,Lumped Port,】,将该圆形面上指定为集总端口平面,28,2020/3/21,根据实际场分布绘制集总端口终端线:由同轴线内,芯外表面指向屏蔽层内表面,29,2020/3/21,4.,求解设置:频率、收敛误差、扫频分析、网格剖分,(,1,)频率和收敛标准设置:【,HFSS,】,?,【,Analysis,Setup,】,?,【,Add Solution Setup,】,输入频率:,13.56MHz,30,2020/3/21,自适应网格剖分过程中,每次网格细化的迭代过程,叫做一个,Pass,,,HFSS,会
10、基于当前网格计算出的,S,参,数(或能量,E,、频率,F,),和上一次计算结果比较,,如果求出的误差,S,小于设置的收敛标准,表示解已,经收敛,自适应网格剖分计算完成。波端口激励和,集总端口激励问题使用,S,作为收敛误差的判断标准。,网格细分前后的,S,小于,Maximum Delta S,设定值,时,停止继续细化,否则网格细化会一直进行下去,,直到设定的最大迭代次数为止。,31,2020/3/21,(,2,)扫频分析:分析某个频段内,S,参数和场解,【,HFSS,】,?,【,Analysis Setup,】,?,【,Add,Solution Setup,】,32,2020/3/21,三种扫频
11、类型:,快速扫频、离散扫频、插值扫频,经验准则:,fmax/fmin4,:快速扫频,fmax/fmin4,:插值扫频,离散扫频使用较少,33,2020/3/21,5.,设计检查和运行仿真计算,(,1,)设计检查,【,HFSS,】,?,【,Validation Check,】,34,2020/3/21,(,1,)运行仿真计算,【,HFSS,】,?,【,Analyze All,】,右下角进度窗口:,Running,左下角信息管理窗口:,completion,35,2020/3/21,6.,数据后处理:场分布绘制,(,1,)建立观察,非实体平面,【,Draw,】,?,【,Plane,】,36,202
12、0/3/21,(,2,)选中该,非实体平面,,右键“,Field Overlays,”,,选择磁场强度,H,的瞬时值,Mag_H,37,2020/3/21,单击,Done,38,2020/3/21,计算完成,双击彩虹显示框可以设置显示方式,39,2020/3/21,40,2020/3/21,41,2020/3/21,动态演示:右键想查看的结果,选择“,Animate,”,,添加新动态演示或者删除之前的设定。,42,2020/3/21,43,2020/3/21,编辑激励源的幅度和相位:,右键“,Field Overlays,”,选择“,Edit Sources,”,选择两个天线之间的相位差和功率,44,2020/3/21,偏实用:,HFSS,电磁仿真设计应用详解,李明洋著,人民,邮电出版社,注重软件使用,偏理论:,HFSS,原理与工程应用,谢拥军著,科学出版社,,注重,HFSS,原理等,理论性较强,更多实例见参考书,45,2020/3/21,谢谢大家!,欢迎探讨!,46,2020/3/21,