1、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（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；,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
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：修改当前物体材料的库文件，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
3、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。,2.2 HFSS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】【Solution Type】Driven ModalDriven 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
4、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：
5、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；,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】【Project Variables】,(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】,（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
6、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,【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】【Lumped Port】将该
7、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】【Analysis Setup】【Add Solution Setup】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 De
8、lta 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。,（2）扫频分析：分析某个频段内S参数和场解【HFSS】【Analysis Setup】【Add Solution Setup】,三种扫频类型：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,5.设计检查和运行仿真计算（1）设计检查【HFSS】【Validation Check】,（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,6.数据后处理：场分布绘制（1）
9、建立观察非实体平面【Draw】【Plane】,（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,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“Field Overlays”，选择“Edit Sources”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！,
