HFSS軟件使用基礎介紹

1、1.HFSS簡介2.HFSS使用3.舉例說明4.參考文件HFSS（High Frequency Simulator Structure）是美國Ansoft公司開發(fā)的全波三維電磁仿真軟件，采用有限元算法。Windows圖形用戶界面，簡潔直觀；自動化的設計流程，易學易用；穩(wěn)定成熟的自適應網(wǎng)格剖分技術，結果準確；航空、航天、電子、半導體等領域：1.射頻和微波無源器件設計2.天線、天線陣列設計3.高速數(shù)字信號完整性分析4.EMC/EMI分析5.電真空器件設計6.目標特性研究和雷達反射截面仿真7.計算SAR8.光電器件仿真設計2.1 工作環(huán)境介紹工作環(huán)境介紹 2.2 建立建立HFSS工程的一般過程工程的

2、一般過程 1.File1.File菜單：菜單：管理HFSS工程文件以及進行打印操作2.Edit2.Edit菜單：菜單：修正3D模型及進行撤銷和恢復等操作3.View3.View菜單：顯示菜單：顯示/ /隱藏子窗口、更改模型顯示方式隱藏子窗口、更改模型顯示方式4.Project4.Project菜單：添加設計文件，管理工程變量菜單：添加設計文件，管理工程變量5.Draw5.Draw菜單：添加設計文件，管理工程變量菜單：添加設計文件，管理工程變量6.Modeler6.Modeler菜單：導入導出模型，模型布爾操作菜單：導入導出模型，模型布爾操作7.HFSS7.HFSS菜單：管理分析設置操作菜單：管

3、理分析設置操作8.Tools 8.Tools 菜單：修改當前物體材料的庫文件，運行菜單：修改當前物體材料的庫文件，運行腳本文件腳本文件一般步驟：1.啟動軟件，新建設計工程；2.選擇求解類型；3.創(chuàng)建參數(shù)化設計模型：構造幾何模型指定模型材料屬性分配邊界條件設置端口激勵；4.求解設置：頻率、收斂誤差、掃頻分析、網(wǎng)格剖分；5.設計檢查和運行仿真計算；6.數(shù)據(jù)后處理：S參數(shù)、場分布、電流分布、諧振頻率、品質(zhì)因數(shù)、天線輻射方向圖等。1.啟動軟件，新建設計工程；注：“另存為”路徑名不要帶漢字2.選擇求解類型；【HFSS】【Solution Type】 Driven ModalDriven Modal模式驅(qū)

4、動模式驅(qū)動求解類型：計算無源、高頻結構的S參數(shù)時可選此項，如微帶、波導、傳輸線結構；Driven Terminal終端驅(qū)動終端驅(qū)動求解類型：計算多導體傳輸線端口的S參數(shù)，由終端電壓和電流描述S矩陣；Eigemode本征模本征模求解類型：主要用于諧振問題的設計，計算諧振結構的頻率和場分布、諧振腔體的無載Q值。3.創(chuàng)建參數(shù)化設計模型：構造幾何模型指定模型材料屬性分配邊界條件設置端口激勵 ； （1）構造幾何模型 構造模型基本操作：坐標+尺寸+布爾+變換 布爾運算【Modeler】【Boolean】 合并Unite：多個物體生成一個物體； 相減Subtract：一個物體減去另一個物體； 相交Inter

5、sect：截取多個物體重疊部分； 分裂split：沿某坐標平面將物體分裂；幾何變換【Edit】【Arrange】/【Duplicate】 平移Move：沿指定矢量線移動至新位置； 旋轉(zhuǎn)Rotate：沿指定坐標軸轉(zhuǎn)動； 鏡像移動Mirror：移動物體至指定平面的鏡像 位置； 沿線復制Along line：沿指定矢量線復制模型； 繞軸復制Along Axis：沿指定坐標軸復制模型； 鏡像復制：沿指定鏡面復制模型；設置長度單位【Modeler】【Units】設置mm為默認長度單位，模型具體單位可改變量的使用【Project】【 Project Variables】(2)指定模型材料屬性 HFSS軟件

6、自帶材料庫，用戶也可以修改其中的材料屬性或者向材料庫添加新材料。 選中模型：【Modeler】【Assign Material】（3）分配邊界條件天線處在空氣中，新建一個空氣塊包圍住天線，作為求解電磁場的空間，在空氣塊表面設置“輻射邊界條件”，模擬開放的自由空間，常用于天線分析。 注：為保證計算準確度，輻射邊界距離輻射體不小于1/4工作波長。 選中空氣塊： 【HFSS】【Boundaries】【Assign】 【Radiation】 Name項自己命名或者直接采用默認。（4）設置端口激勵 HFSS中最常用：波端口激勵Wave Port、集總端口激勵Lumped Port。同軸線端使用集總端口激

7、勵即可，設置端口阻抗為50。 建好的同軸線模型 【Draw】【Circle】 新建一個非實體圓形面作為集總端口平面 選中該圓形面【HFSS】【Excitations】【Assign】 【Lumped Port】 將該圓形面上指定為集總端口平面 根據(jù)實際場分布繪制集總端口終端線：由同軸線內(nèi)芯外表面指向屏蔽層內(nèi)表面4.求解設置：頻率、收斂誤差、掃頻分析、網(wǎng)格剖分（1）頻率和收斂標準設置：【HFSS】【Analysis Setup】 【Add Solution Setup】輸入頻率：13.56MHz 自適應網(wǎng)格剖分過程中，每次網(wǎng)格細化的迭代過程叫做一個Pass，HFSS會基于當前網(wǎng)格計算出的S參數(shù)（

8、或能量E、頻率F），和上一次計算結果比較，如果求出的誤差S小于設置的收斂標準，表示解已經(jīng)收斂，自適應網(wǎng)格剖分計算完成。波端口激勵和集總端口激勵問題使用S作為收斂誤差的判斷標準。 網(wǎng)格細分前后的S小于Maximum Delta S設定值時，停止繼續(xù)細化，否則網(wǎng)格細化會一直進行下去，直到設定的最大迭代次數(shù)為止。（2）掃頻分析：分析某個頻段內(nèi)S參數(shù)和場解 【HFSS】【Analysis Setup】 【Add Solution Setup】 三種掃頻類型：快速掃頻、離散掃頻、插值掃頻經(jīng)驗準則：fmax/fmin4：快速掃頻fmax/fmin4：插值掃頻離散掃頻使用較少5.設計檢查和運行仿真計算（1）設計檢查 【HFSS】【Validation Check】（1）運行仿真計算 【HFSS】【Analyze All】右下角進度窗口：Running左下角信息管理窗口：completion6.數(shù)據(jù)后處理：場分布繪制（1）建立觀察非實體平面 【Draw】【Plane】（2）選中該非實體平面，右鍵“Field Overlays”，選擇磁場強度H的瞬時值Mag_H單擊Done計算完成，雙擊彩虹顯示框可以設置顯示方式 動態(tài)演示：右鍵想查看的結果，選擇“Animate”，添加新動態(tài)演示或者刪除之前的設定。 編輯激勵源的幅度和相位： 右鍵“Field Over