HFSS软件使用基础介绍

HFSS软件使用基础介绍1.HFSS简介2.HFSS使用3.举例说明4.参考文件目录HFSS（HighFrequencySimulatorStructure）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；1.HFSS简介航空、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.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SAR8.光电器件仿真设计HFSS的应用领域2.1工作环境介绍2.2建立HFSS工程的一般过程2.HFSS使用介绍2.1工作环境介绍1.File菜单：管理HFSS工程文件以及进行打印操作2.Edit菜单：修正3D模型及进行撤销和恢复等操作3.View菜单：显示/隐藏子窗口、更改模型显示方式4.Project菜单：添加设计文件，管理工程变量5.Draw菜单：添加设计文件，管理工程变量6.Modeler菜单：导入导出模型，模型布尔操作7.HFSS菜单：管理分析设置操作8.Tools菜单：修改当前物体的库文件，运行脚本文件一般步骤：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。2.2HFSS使用介绍3.举例说明---通道机磁场分布1.启动软件，新建设计工程；注：“另存为”路径名不要带汉字2.选择求解类型；【HFSS】【SolutionType】DrivenModalDrivenModal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、传输线结构；DrivenTerminal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。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；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Alongline：沿指定矢量线复制模型；绕轴复制AlongAxis：沿指定坐标轴复制模型；镜像复制：沿指定镜面复制模型；设置长度单位【Modeler】【Units】设置mm为默认长度单位，模型具体单位可改变量的使用【Project】【ProjectVariables…】(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】【AssignMaterial】（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，辐射边界距离辐射体不小于1/4工作波长。选中空气块：【HFSS】【Boundaries】【Assign】【Radiation】Name项自己命名或者直接采用默认。（4）设置端口激励HFSS中最常用：波端口激励WavePort、集总端口激励LumpedPort。同轴线端使用集总端口激励即可，设置端口阻抗为50Ω。建好的同轴线模型【Draw】【Circle】新建一个非实体圆形面作为集总端口平面选中该圆形面【HFSS】【Excitations】【Assign】【LumpedPort】将该圆形面上指定为集总端口平面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】【AnalysisSetup】【AddSolutionSetup】输入频率：13.56MHz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ΔS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ΔS作为收敛误差的判断标准。网格细分前后的ΔS小于MaximumDeltaS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。（2）扫频分析：分析某个频段内S参数和场解【HFSS】【AnalysisSetup】【AddSolutionSetup】三种扫频类型：快速扫频、离散扫频、插值扫频经验准则：fmax/fmin<4：快速扫频fmax/fmin<4：插值扫频离散扫频使用较少5.设计检查和运行仿真计算（1）设计检查【HFSS】【ValidationCheck】（1）运行仿真计算【HFSS】【AnalyzeAll】右下角进度窗口：Running左下角信息管理窗口：completion6.数据后处理：场分布绘制（1）建立观察非实体平面【Draw】【Plane】（2）选中该非实体平面，右键“FieldOverlays”，选择磁场强度H的瞬时值Mag_H单击Done计算完成，双击彩虹显示框可以设置显示方式动态演示：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。编辑激励源的幅度和相位：右键“FieldOverlays”，选择“EditSources”选择两个天线之间的相位差和功率偏实用：《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4.参考文件谢谢大家！欢迎探讨！���������������������3D�����������������������������������������������������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