HFSS怎样设置才能将轴比算的准确呢？ - HFSS使用问答
易迪拓培训,专注于微波、射频、天线设计工程师的培养
HFSS怎样设置才能将轴比算的准确呢？
HFSS怎样设置才能将轴比算的准确呢？
我仿真的圆极化设置频率为23G，airbox为2G的波长/4，后来我怕太宽了不准确，分了三段仿真，22.35G，2.352.7G，2.73G。中心频率分别为三段的中心频率但airbox仍然取2G的波长/4，所有的都用fast sweep。结果S11相差不大，关键是轴比，相差很大，有些频点上的差别达到2dB。我该相信谁呢？请大家帮忙！
不要选FAST选INTERPOLATING，再LINEAR COUNT选多些点！
谢谢前面回复！以前没敢用interpolating。不过这样一来没有选项可以save field了，怎么办呀？
还有个问题,空气盒的大小仍旧选最低频率2G波长/4可以吗？我看好多帖子上写着用中心频率的。我这样用可以吗？
还请前面指教！
1带宽。你的带宽越窄，mesh的拼配度就越高，而且仿真软件的计算不是每个点都计算的，使用样条函数法拟合的，你带宽窄了，拟合误差就小。
2mesh的精密程度。从YEE分割大小的本质上说，是为了给样条函数更多的信息量，如果你的计算机可以的话，进行加密的mesh，现在有自适应的mesh方案，如果大家看看这个推倒，这个方案更使用窄带的时候。如果不能全部进行加密mesh，也可以在关键的局部加密，比如有直角和材质不同的地方。
3收敛精度。一般情况下模型的数据都是收敛的，但是一致收敛的不多。事实上我们无法证明我们的设计在电磁仿真软件的计算时是不是一致收敛的。唯一能做的是将收敛精度设置的小一些，1e－6左右。
4模式数。通常我们关心的是主模，但是在涉及轴比、方向图、增益的时候，高次模是要考虑的。有的时候某一个模式的伽玛（输入不了希腊文）是虚数，就是调凌波，但是在在近场还是有影响的。
谢谢yxy0728！好专业！
还请前面回复，我用的是waveport，是不是模式要增加一些，可以算AR精确些？若这样，需要加几个模式呢？谢谢！
就是说我需要加几个mode才能算的准确呢？
你写一下你的馈电中的TE（a,b）和TM（a,b）各个模式的方程，换句话说你写一下在矩圆过多的不同模式的方程，你就知道设到什么模式就好了。要注意的是，有些人，对TE（a,b）中的a、b定义是全体整数，要说明的TE(-1,0)和TE(1,0)的区别是波矢K的放向不同，别的都一致。模式设置要根据你的模型来定，一般的，模型中没有一阶导数不连续的地方，可以用EH面来简化，如果有的话，还是老老实实的都设置几个模式。
谢谢yxy0728 的热心回复！我再试试！
请教yxy0728 !
我看了一些帖子，也按照你说的设了5个mode，然后setup 频率2.5GHz，设置port only 。然后看了port field display。记下了5个mode的图（忘了说了我这个就是微带线馈电，用waveport馈电）如何判断哪些是需要的，哪些模式不要呢？而且我发现后面的图场强好像挺强的，这是怎么回事呢？
我是新手，如有比较可笑的地方，请见谅！谢谢指教！
申明：网友回复良莠不齐，仅供参考。如需专业解答，请学习易迪拓培训专家讲授的。
HFSS视频培训课程推荐
迄今国内最全面、权威、专业的HFSS培训课程，可以帮助您从零开始，全面系统学习HFSS设计应用【】
HFSS相关栏目
频道总排行当前位置： >>
微波技术网系列教程 HFSS_v10.0 基础培训教程之二更多内容请访问 http://imw.itown.ccTU UTH微波技术网系列教程之 HFSS1目录0. 基础 0.0 Ansoft HFSS 桌面 0.1 打开设计 0.2 设置模型类型 1. 参数建模 1.1 边界条件 1.2 激励 2. 分析设置 3. 数据处理（报告） 4. 求解设置 4.1 网格操作 5. 例子 1：天线 6. 例子 2：微波 7. 例子 3：滤波器 8. 例子 4：信号完整性分析 9. 例子 5：EMC/EMI 分析 10.例子 6：芯片元件分析 注：该教程将讨论 Ansoft HFSS 应用中遇到的一些基本概念和术语微波技术网系列教程之 HFSS2什么是 HFSS？ HFSS 是一种充分利用我们熟知的 windows 界面对任意 3D 设备建模并进行高性能的全波电磁 场仿真软件。它集可视化、实体建模、自动控制于一体，可以快速、精确的求解你的 3D 电 磁问题，是一种易于学习的开发设计环境。Ansoft HFSS 使用了有限元算法（FEM） 、自适应 网格剖分以及卓越的图形显示，方便查看你所有的 3D 电磁问题。HFSS 可以计算 S 参数、谐 振频率以及相应的场等问题。其典型应用范围如下： 1.封装建模C BGA, QFP, Flip-Chip倒装晶片 2.印刷电路板建模C 能量/接地 面, 栅格接地,底板 3.硅/砷化镓C 螺旋感应器, 变压器 4.电磁兼容/电磁干扰 C屏蔽罩, 耦合, 近场或远场辐射 5.天线/移动通信 C贴片天线、偶极子天线、喇叭天线、手机共形天线、矩形螺旋线、SAR 无限阵列, RCS雷达反射截面、FSS频率选择表面 6.连接器 C 同轴, SFP/XFP, 底板, 过渡 7.波导 C滤波器、谐振器、过渡、耦合器 8.滤波器 C 腔体滤波器、微带滤波器、介质滤波器 HFSS 是基于四面体网格单元的交互式仿真系统， 它可以处理任意 3D 几何模型， 特别是那些 复杂曲线或复杂形状的物体的求解问题，且局部问题可以使用其他技术处理。HFSS 是一种 高频结构仿真软件， Ansoft 开发者发展了对电磁仿真问题的有限元法的使用并实现了诸如切 向矢量有限元法、自适应网格剖分、ALPS 技术。时至今日，HFSS 依旧以改革创新的姿态引 导当今电子行业，多年来，不同用户、不同行业的反馈信息，HFSS 不断改进更新软件，已 经成为提高生产力、科研、发展、有效模型模拟的首选工具。 系统需求 Microsoft Windows XP(32/64), Windows 2000, or Windows 2003 Server. 最新信息请参考HFSS 发布公告 Pentium C（PC） ≥128MB RAM ≥8MB Video Card 鼠标或其他指示设备 CD-ROM drive 注：在使用 HFSS_v10.0 打开旧版本的 HFSS 项目前，请做好备份 安装 Ansoft HFSS 软件 最新信息，请参考 HFSS 安装向导 启动 Ansoft HFSS 软件 开始&programs&Ansoft &HFSS10&HFSS10 或者双击 windows 桌面 HFSS10.0 图标 旧版本 HFSS 文件 HFSS10.0 的转换 由于HFSS v10.0文件结构的改进，根据经验我们知道打开一个早期版本的HFSS文件要花费较 长的时间， 但是， 一旦首次打开并保存之后， 以后的打开时间就会恢复到正常了。 同时， Ansoft HFSS v10.0 提供了一种自动将你早期版本的HFSS项目转换为HFSS v10.0格式的方法。在 HFSS v10.0窗口中点击Menu&File&Open 弹出Open对话框， 在文件类型中选择 Ansoft Legacy EM Projects (.cls)，浏览已存在的早期版本后缀名为 .cls 的文件并单击打开按钮。 获取帮助信息 如果在使用 HFSS 过程中，有什么疑问，你可以通过以下几种方式找到答案 1. Ansoft HFSSS 在线帮助：为您使用 HFSS 过程中的疑问提供帮助 为了获取特定的激活窗口的帮助信息， 在弹出对话框之后， 点击 help 或者按下 F1 键即可。微波技术网系列教程之 HFSS 3选择 Menu&Help&Contents 访问在线帮助系统。通过 Tooltips（工具提示）你可以获取工具栏或 者对话框的提示信息，当你用鼠标在某个工具上，停留一会时，就会显示工具的名称。其实当你 把鼠标停留在某个工具上或者点击菜单项中的某个工具时，在底部状态栏，HFSS 都会简短的显 示相应功能。在 Ansoft HFSS Getting started guide 提供了关于使用 HFSS 创建和求解 3D 电磁问题的详细信息。为了使你 在当地就能联系 Ansoft 公司技术支持人员，你可以访问 Ansoft公司网站
，并选择contact。为了 得到这些信息，我们将联系相应的销售工程师。0H微波技术网系列教程之 HFSS4访问 Ansoft 公司网站 如果你的计算机已经联网，那么你可以访问 Ansoft 公司网站获取更多有关 Ansoft 公司以及 产品的详细信息。你可以通过以下两种方式访问公司网站 1. 在 Ansoft 桌面上 选择 Menu& itemHelp & Ansoft Corporate Website 访问在线技术支 持（OTS）系统 2. 在你的IE浏览器中输入
访问 技术支持 下面的链接将使你直接访问 Ansoft 技术支持页面。在该页面将提供额外的文档、培训以及应 用范例。 1. 网址：/support.cfm 2. 技术支持： 9-4 EST: Pittsburgh, PA 匹兹堡、巴拿马 ( 412) 261-3200 x0 C 寻求技术支持 Burlington, MA 伯灵顿、摩洛哥 (781) 229-8900 x0 C 寻求技术支持 9-4 PST: San Jose, CA 圣何塞(美国城市)，加拿大 (408) 261-9095 x0 C 寻求技术支持 Portland, OR 波特兰 (503) 906-7944 or (503) 906-7947 El Segundo, CA (310) 426-2287 C 寻求技术支持 网页更新 这个新功能允许你从 webupdate 窗口中更新所有你现有的 Ansoft 软件， 它会自动扫描你的系 统，查找所有 Ansoft 软件，如果该功能可用，将允许你下载任何相应的更新文件。1H微波技术网系列教程之 HFSS51. 2. 3. 4. 5.Ansoft 术语 在 Ansoft HFSS 窗口中有好几个选项面板 项目管理器：包含项目结构列表的设计树 信息管理器：允许你查看仿真之前出现的任何错误或警告信息 属性窗口：显示、改变模型参数或属性 进程窗口：显示求解进程 3D 模型窗口：包含模型以及当前设计的模型树，有关 3D 模型窗口的更多信息请参见第一章属性窗口：属性窗口属性表属性按钮属性标签 微波技术网系列教程之 HFSS 6项目管理器：Ansoft 3D 模型微波技术网系列教程之 HFSS73D 模型设计树设计窗口 在 Ansoft HFSS 桌面中，每个项目可以包含多个设计，每个设计分别在独立的窗口中显示。你可 以同时打开多个项目和多个设计，当然，你也可以同时显示多个项目视图。通过 title bar 或拖拉 窗口边角调整大小以排列这些窗口。或者选择菜单栏的 Window &CascadWindow Cascade, Window &Tile Vertically, Window & Tile Horizontally 中的一项来排列窗口。在含有多个设计时， 通过点击当前设计窗口右上角最小化图标最小化当前设计窗口，其将以图标形式显示在左下角 （如下图所示）。如果看不到这个图标，它可能位于另一个打开窗口的后面。如果有必要调整已 打开窗口的大小， 选择 Menu&Window & Arrange Icons 在 HFSS 窗口底部重新调整他们的大小。 通过 Menu&Window & Close All 关闭所有设计，这时会提示你保存所有为保存的设计。微波技术网系列教程之 HFSS8工具栏 工具栏为经常使用的命令提供了快速访问的捷径， 多数可用工具栏将显示在最初的 HFSS 屏幕 中，但有时候，你的 HFSS 窗口可能没有按这种方式显示，那么你可以根据需求自定义你的工具 栏。有些工具栏总是显示的，其他工具栏会在你选择了某种相关类型的文件时自动显示，例如当 你从项目树中选择了一个 2D report ，那么 2D report 工具栏就会自动显示。显示或隐藏个别工具栏 在 Ansoft HFSS 窗口框架中点击右键， 将会显示所有的工具栏列表。 左边工具栏打钩的部分将会 显示在工具栏上，反之，将隐藏相应的工具栏。单击工具栏名字，则显示/隐藏该工具栏。如果想 改变工具栏，可以选择 Menu&Tools&Customize 或责在 HFSS 窗口框架中点击右键选择工具栏 列表底部的 Customize ， Customize 对话框中， 在 你可以查看工具栏命令描述， Component 下 从 拉菜单中，选择一个种类列表，用鼠标点击一个按钮显示其相应的描述信息。在 Toolbar 列表中， 通过打钩与否来控制工具栏显示与否完成此操作，点击 close 按钮，微波技术网系列教程之 HFSS 9微波技术网系列教程之 HFSS10Ansoft HFSS 桌面 Ansoft HFSS 桌面为射频 RF 设备模型提供了一种直观、易于使用的界面。创建设计包含以下 几个方面： 1. 参数化建模－创建几何模型、边界和激励 2. 分析设置－定义求解类型和频率扫描 3. 结果－创建 2D 报告和场图 4. 求解循环－求解过程是完全自动化 为了理解这些进程如何共存，我们可以看看下面的图解打开 HFSS 项目 这部分将教你如何新建或打开一个现有的项目 创建新项目：在 HFSS 窗口，选择 Menu&File&New，然后选择 Menu&Project&Insert HFSS Design 或者点击工具栏图标 打开已存在的 HFSS 项目： HFSS 窗口中， 在 选择 Menu&File&Open 在 Open 对话框中选择后缀名为 .hfss 的项目即可，如果是旧版本微波技术网系列教程之 HFSS 11HFSS 文件，则选择后缀名为 .cls 的项目。当然，你也可以直接在 windows 浏览器中双击文件名 或右键点击文件名选择 Open 打开 HFSS 项目。设置求解类型 这部分内容将教你如何设置求解类型。求解类型定义了计算结果的类型、激励定义、收敛。 下面分别介绍三种求解器： 1. Driven Modal（驱动模式）：计算基于S参数的模型。根据波导模式的入射和反射能量计 算S矩阵（广义S参数） 2. Driven Terminal（终端驱动）：计算基于多导体传输线端口的终端S参数。根据终端电压 和电流计算S矩阵 3. Eigenmode（本征模求解）：计算结构的本征模，谐振。本征模求解器将寻找结构的谐振 频率并计算这些谐振频率上的场 收敛 1. Driven Modal－模型S参数的ΔS，在先前版本的HFSS中，这是驱动求解唯一可用的收敛 方法 2. Driven Terminal －单个末端或者微分节点的模型S参数的ΔS 3. Eigenmode －ΔF 设置求解类型 选择 Menu&HFSS&Solution Type，弹出 Solution Type 窗口，选择其中一个求解器，点击 OK 即可。微波技术网系列教程之 HFSS 12参数化建模 Ansoft HFSS 3D 建模使用方便、灵活并具有独特的全参数化建模功能，使我们避免编辑复杂 的宏/模型历史记录。这一章，主要为大家展示 HFSS 的 3D 建模能力，通过对这些基本概念 理解，可以快速利用 3D 参数建模器提供的所有特色功能。 3D 建模用户界面总览3D Modeler Design Tree（3D建模设计树）：是用户界面的基本部分，从这里你可以访问任何 结构单元 Context Menus（右键快捷菜单）：是一种快速、灵活访问经常使用的菜单命令的快捷方式。 它将动态显示菜单命令目录，在整个操作过程中，点击右 键可以查看相应的菜单目录。 Graphics Area（图形显示区域）：通常和结构单元相关联。微波技术网系列教程之 HFSS 13在使用 3D 建模时，通常会和其他的界面交互使用 属性窗口：修改或查看结构物体的的属性和尺寸属性窗口属性表属性按钮属性标签状态栏/坐标输入：在创建结构物体过程中，状态栏的坐标输入域用来输入点和偏移量的坐标网格平面 使用网格平面可以简化原始模型的创建过程，但绘图平面并非将用户限制在二维坐标系中， 而只是作为一个向导来简化原始模型的创建过程。如果不喜欢，你可以隐藏绘图平面（这不 是必须的）激活光标 在创建模型过程中，使光标可用。光标允许你在绘图状态下改变当前位置，并在 Ansoft HFSS 桌面窗口底部状态栏显示出当前位置坐标。在非绘图状态下，光标处于处在动态选择状态而 非激活状态。创建和查看简单结构 通过下面的操作完成 3D 结构物体的创建 1． 设置网格平面 2． 创建物体的基本形状 3． 设置高度 创建立方体：我们将通过创建立方体来展示这些操作步骤，并且，这些操作是在假定 HFSS 项目和设计已经创建的基础上进行的。这里需要设置三个点的坐标，其中前两个点确定基本的矩 形，第三点决定立方体的高度。 1．定义矩形的起点 2．定义矩形的大小 3．定义立方体的高度微波技术网系列教程之 HFSS 14选择 Menu&3D Modeler&Grid Plane&XY 使用鼠标创建 基本形状。 1．在绘图区，确定激活光标的位置，点击鼠标左键设置起点坐标 2．确定光标位置，点击鼠标左键设置第二点创建基本矩形 3．确定光标位置，点击鼠标左键设置立方体高度指定点 网格设置：从这个例子中，我们可以看到在网格平面内 单击相应的位置来设置点是非常简单方法。为了定位 点，我们需要设置网格平面精度，选择 Menu&View&Grid Settings ， 在Grid Spacing 对话框中， 你可以指定Grid Type 网格类型： （ 卡迪尔坐标、 极坐标） , Style（样式：点、线）, Visibility（隐藏与否）, Precision （精度）。 坐标输入： 另一种指定坐标的方法是使用位于HFSS左面 底部状态栏的坐标输入域输入坐标值，你可以在卡迪尔 坐标系、柱面坐标系或者球面坐标系中输入坐标。一旦 设置了第一个点的坐标，那么坐标输入将默认选择相对 坐标系。在相对输入模式，坐标不再是绝对坐标系中的 （和工作坐标系原点的距离）而是相对最后输入的点。 坐标输入域允许输入方程获得位置坐标值，但方程中不 允许包含变量，例如：2*5, 2+6+8, 2*cos(10*(pi/180)) 注：三角函数必须以弧度的形式输入微波技术网系列教程之 HFSS 15相对模式－& 物体属性： 默认情况下，当你完成物体创建后就会弹出属性对话框，在该对话框中，你可以修改物体的 位置和大小。这种方法使我们可以在绘图区先用鼠标大概定位完成创建操作，然后在属性对话框 中精确修正这些值。在属性对话框中，你可以输入方程、变量和单位。任何物体都包含两种属性 1．Command（命令） ：定义原始结构 2．Attributes（属性） ：定义材料，显示和求解属性绘图总览 在实体建模中，基本的结构单元，我们通常称之为原始模型，例如：立方体、圆柱体、矩形、微波技术网系列教程之 HFSS 16圆等。有两种原始模型：2D 原始模型/表面和 3D 原始模型/实体。通过在符合要求的位置上 创建一合适大小的原始模型可以模拟一复杂结构。使用布尔运算对原始模型进行打孔、裁减、 连接等操作，可完成复杂模型的创建。而 2D 原始模型则可以创建任意形状的实体模型。 2D 绘图：矩形、圆、线、点、样条曲线，椭圆、正多边形 3D 绘图：立方体、圆柱体、球体、圆环面、螺旋线、接合线、正多面体 真实表面：圆、圆柱体、球体等都是一种真实的表面结构。在 HFSS v9.0 以前版本中，这些 都是有小面的物体，如果想使用带有小面的物体，你可以选择正多面体或正多边形。有关真实表 面的网格生成问题，请仔细阅读 网格控制 一节的论述 捕捉模式：在绘图操作中，为了有助于 选择 操作，提供了捕捉选项设置。默认的捕捉设置 如下。光标移动到要捕捉的位置时，光标的形状将动态的改变。步骤 1：起点步骤 2：按下 x 键，选择顶点坐标步骤 3：按下 CTRL＋Enter 确定局部参考点 微波技术网系列教程之 HFSS 17步骤 2：按下 z 键，设置高度移动：默认情况下，所有激活状态下的光标都是在三维空间内移动的。当然，也允许光标在某个 面内或面外移动，我们可以在 Menu&3D Modeler&Movement Mode 中选择。另外，通过按下 x、 y 或 z 键，可以使光标移动限制在特定的方向上（x、y 或 z） ，以防止光标在其他方向上移动。 按下 CTRL＋Enter 键设置局部参考点。这对创建那些以其他物体为基础的几何模型是非常有用 的。 导入：在 3D 建模中，你可以导入外部绘图文件，选择 Menu&3D Modeler&Import 其支持的导入 文件格式如下图所示修复：自动修复导入的实体模型或者根据用户需求导入后手动修复 3D 模型分析：面、物体、基于用户输入的区域分析；问题列表（面、棱、顶点） ；自动放大到存 在问题的区域；移除面、棱、顶点、长条微波技术网系列教程之 HFSS18微波技术网系列教程之 HFSS19选择先前定义的物体 你可以在绘图区域中移动鼠标到物体上单击选择该物体，默认模式下，将以特定颜色的轮廓线动 态的显示被选物体，当物体选中后，将以粉红色显示该实体而其他物体将以透明形式显示。 选择类型：默认情况下处于选中物体模式，有时候，我们需要选择面、棱、顶点，这时，在 Menu&Edit&Select 中选择适当的选择模式。在多数情况下，使用下面的快捷键可以迅速转换经常 使用的选择模式：o（选择物体） ，f（选择面） 多选或锁定选择：在选择状态下，你可以通过按下 CTRL 键来对多个物体进行选择，另外， 按下 CTRL 键将使一个物体处于被选和未选状态之间 选择被遮挡物体：如果你要选择的物体位于另一个物体后面，那么选择被挡物体，然后按下 b 键或从右键菜单中选择 Next Behind，你可以重复该操作多次以选中你要选的物体 所有物体可见：按下 CTRL＋a 或选择 Menu&Edit&Select All Visible 使所有物体可见 通过名字选择：你可以使用下面的几个方法选择 1．选择 Menu&Edit&Select&By Name 2．选择 HFSS&List 在 Model 中选择要选择的物体3.模型树：一个物体生成后，将自动添加到模型树中，在模型树里可以查找到所有物体。 展开模型文件夹，可以看到按材料和模型分类的物体，如果没有按材料分类组，你可以在Menu& 3D Modeler & Group Object by Material 将其显示。按模型分类按材料分类微波技术网系列教程之 HFSS20我们知道，每个物体都有两种类型的属性 1. Attributes：你可以在模型树中单击一个物体选中它，那么在属性窗口就会显示其相应 的属性，双击该物体将打开属性对话框。因此我们可以使用属性窗口或者属性对话框来修改其 属性。 2. Command： 在模型树中展开被选物体文件夹， 可以查看相 关的指令属性列表。在模型树中使用鼠标选择相应的命令，那么 在属性窗口将显示相应的属性。双击该命令将打开属性对话框。 因此我们可以使用属性窗口或者属性对话框来修改相应的命令。 当某个命令选中时，在 3D 建模窗口物体将以粗轮廓线显示。由 于一个物体可能由几个基本模型构成，因此命令列表中可能含有 多个物体，这些命令中的任何一个都可以被选择使物体可见或者 修改物体属性。 3D 几何模型也可以按照模型定义来归类。物体、薄片、线和点是各自独立的，所以，在模型 树中是很容易识别出来的。如果边界条件或者激励定义在薄片上，那么这些 2D 物体根据其赋值将进一步归类。 物体属性 包括以下几个方面 1． name：用户定义的名称。默认情况下以原始类型名字依次增加定义名称，如 Box1、 Box2…… 2． Material：用户定义材料属性。默认材料为空气。你可以使用 材料工具栏改变材料属性 3． Solve Inside：默认情况下，HFSS 仅求解电介质内的场。如果 HFSS 求解导体内部的场，请将 solve inside 打钩 4． Orientation：方向 5． Model Object：控制物体是否在求解之内 6． Display Wireframe：使物体始终以线框形式显示 7． Color：设置颜色 8． Transparency：设置透明度：0 实体、1 线框微波技术网系列教程之 HFSS 21注：物体是否可见不是物体的属性 材料属性 点击材料名的属性按钮，就会出现材料定义窗口，你可以从材料数据库中选择材料或者自定 义项目材料。用户定义项目材料： 在材料定义窗口中，点击 Add Material 按钮，弹出下面的对话框，输入相应的定义参数，点 击 OK 即可完成材料的定义。微波技术网系列教程之 HFSS 22这里额外说明一下 Set Frequency Dependency... （频率依赖于材料的属性设置） ， 点击 Set Frequency Dependency... 弹出下面的对话框 包含下面三个选项： Piecewise Linear Input：分段线性输入 Loss Model Input：有损模式输入 Enter Frequency Dependent Data Points：依赖 于数据点的频率关系 具体的输入截面参见下面几个图示， 根据需要选择 自己的材料定义。微波技术网系列教程之 HFSS23微波技术网系列教程之 HFSS24改变视图 在创建模型过程中，使用下列命令你可以随时改变视图Rotate 旋转：结构物体将沿着坐标系旋转 Pan 平移：结构物体将在绘图区域内平移 Dynamic Zoom 动态缩放：向上移动鼠标将放大物体，向下移动鼠标将缩小物体 Zoom In / Out 放大/缩小：该模式下，用鼠标拉出一矩形边框，释放鼠标之后，根据矩形框的大 小放大物体 右键快捷菜单： 在绘图区域的右键菜单中选择 View 可以查看相应的视图操作工具。 在右键菜单还包括下面几 个工具： Fit All－该工具将使已经定义的所有结构在绘图区域内最佳显示 Fit Selection－将只让被选物体在绘图区域最佳显示 Spin 旋转－拖拽鼠标然后释放鼠标让物体开始做旋转运动。旋转速度取决于鼠标拖拽释放速 度，单击鼠标左键即可停止旋转。微波技术网系列教程之 HFSS 25Animate 动画：创建或显示几何参量动画 快捷键：改变视图是一个经常使用的操作，因此适当的键和鼠标左键的搭配使用，是该操作迅 速、快捷。 ALT + Drag －旋转 另外，还有9 个预先定义好的查看视角，你可以通过按下 ALT＋鼠标双击 查看 Shift + Drag － 平移 ALT + Shift + Drag 或 Shift + Drag － 动态缩放内置的视图快捷查看 按下 ALT 键＋鼠标左键点击相应的位置，可以快速查看 9 个内置的视图微波技术网系列教程之 HFSS26可视性：物体、边界、激励和场图的可视性可以通过 View&Active View Visibility 或者使用工具栏 图标选择。隐藏选择的物体：被选物体的可见性可以通过 View & Hide Selection & All Views 来控制 透视图：改变透视图显示方式：选择 View & Render & Wireframe 或 View & Render & Smooth Shaded 你也可以按快捷键 F6、F7 切换。 坐标系：控制坐标系的可见与否 1． View & Coordinate System & Hide/Show 坐标系可见与否 2． View & Coordinate System & Small/Large 大/小坐标系显示 背景颜色：设置背景颜色，选择 View & Modify Attributes& Background Color 其他视图设置诸如rojection、orientation、lighting 可以在 View & Modify Attributes 中设置 改进与新特色 选择：选择相连接的顶点、面、棱以及棱边链、表面链和为无覆盖的环线 修复：Purge History－使以导入的实体形式出现以便可以在物体上实行修复操作（移除面、棱、 顶点以及重新调整面） 。 可视性： 1．激活视图状态下，隐藏选择的物体 2．在所有视图显示下，隐藏选择的物体 3．激活视图状态下，显示选择的物体 4．在所有视图显示下，显示选择的物体 3D 用户界面选项 1．选择操作总是可见的 2．设置被选物体的透明度 3．设置未选物体的透明度 默认旋转方式可以选择沿屏幕中心、当前轴和模型中心。微波技术网系列教程之 HFSS 27微波技术网系列教程之 HFSS283D 模型选项结构变换 到目前为止，我们已经学会了简单模型的创建和如何改变模型视图。为了创建更复杂的物体 并减少需要手动创建的物体的数量，我们可以使用结构变换操作。下面的例子中，假定已经 选择了希望使用变换的物体，然后选择 Menu&Edit&Arrange& &Move 沿矢量移动物体 &Rotate 沿坐标轴旋转某一角度 &Mirror 沿指定平面做物体镜像 &Offset 在 x、y、z 的正负方向上分别增减 n 个单位长度，n 为输入量 上面是常用的 Arrange（重新排列）操作，下面 介绍一下 Duplicate 操作。 选择 Menu&Edit&Arrange& &Along Lines－沿一矢量创建多个物体副本 &Around Axiss－沿 x、y 或 z 轴旋转一固定 角度，创建多个物体副本 &Mirror－沿某一指定平面，创建一物体副本 选择 Menu&Edit&Arrange& &Scale－在 x、y、z 方向上允许输入不一致的缩放比例因子 当然，我们也可以移动某个已存在物体的面，从而改变物体形状。完成该操作请选择 3D Modeler & Surfaces &Move Faces 然后选择 Along Normal 或者 Along Vector 使用布尔运算连结物体 大多数复杂模型可以归为简单原始模型结合而成，甚至连实体模型也可以通过 2D 原始模型 沿着某个矢量或轴扫描获得（比如：立方体可以由矩形沿一矢量扫描获取其厚度） 。实体模型 支持下面的几种布尔运算： 1． Unite－物体相加、连结不关联物体、分离实体使其独立微波技术网系列教程之 HFSS 292． Subtract－从一个物体中减去另一个物体 3． Split－将一物体分成多个部分 4． Intersect－两个物体相乘操作即仅保留两个物体相交的部分 5． Sweep－2D 原始模型通过沿矢量、轴或某一路径扫描转换成实体 6． Connect－连结两个 2D 原始模型。使用 Cover Surfaces 将连结的物体转换成实体 7． Section－生成 3D 模型的 2D 横截面 大多数的布尔操作都需要与一个基本模型做布尔操作，操作后，只有基本物体被保存，同时在 布尔操作里提供了克隆物体的功能。 Split Crossing Objects 切分物体：当同时选择了多个物体时，布尔切分运算可以在任何重叠的物 体上操作。局部坐标系 使用局部坐标系增加了在创建结构模型中的灵活性。前面几个章节，我们已经讨论了在全局 坐标系下的物体模型创建。局部坐标系的使用使那些非全局坐标系下的物体定义简单化，另外， 物体创建的历史过程也是和局部坐标系相关联的，当坐标系移动时，物体也会随着移动。同时， 你定义的坐标系将在模型树中显示。 工作坐标系：是指当前选择的坐标系（CS） ，可能是局部也可能是全局坐标系 全局坐标系 Global CS：软件内置默认的坐标系统 相对坐标系 Relative CS：用户定义的局部坐标系（offset 移动、Rotated 旋转、交叉综合使用） 面坐标系Face CS：用户定义的局部CS，创建在物体表面。如果这个物体改变大小，那么在面 坐标系上创建的所有物体都将自动更新。 在绘图区选择物体的一个面 （该面高亮显示） 选择 3D ， Modeler & Coordinate System & Face CS然后设置面坐标系的原点，最后设定X轴，此时我们已经 完成面坐标系的创建过程。具体步骤如下图所示。微波技术网系列教程之 HFSS 30下面给出一个例子示范：改变立方体 大小，圆锥 随着面坐标 系自动的移微波技术网系列教程之 HFSS31参数化建模 参数化建模功能允许你在建模过程中输入变量代替固定的坐标或者大小，一旦定义了变量以 后，用户就可以改变或优化变量的大小。优化器（Optimetrics）可以完成自动优化、参数扫 描、统计分析或者灵敏度分析功能 定义参数：在 Command 标签中 Value 列中，以变量代替固定的点值，其中变量可以是任意 形式的数学函数或者设计参量。设定之后，模型将自动更新。变量：在HFSS桌面中可以定义 设计变量 和 项目变量 两种类型的变量，其中设计变量只针对 某个模型本身，属于局部变量，通过 HFSS & Design Properties 访问局部变量列表，而项目变量 是针对项目中的所有模型的，以 $ 开始，是全局变量，通过 Project& Project Variables 访问全 局变量或项目变量列表。对于定义的变量一定要有单位，系统默认的变量单位是米（m）。另外， 变量可以包含方程，在Online Help中查看完整的数学函数列表。在三维空间内，通过方程我们能 创建任意曲线 / 表面。 Animation：动画显示，将动态的显示参数在某一范围内变化时，模型的变化情况。你可以设置 扫描的起点，终点，间隔，以及动画显示的速度，同时也可以导出动画。详细内容请参见下面的 几个图中所示微波技术网系列教程之 HFSS32微波技术网系列教程之 HFSS33微波技术网系列教程之 HFSS34边界条件 本章将介绍边界条件的基本应用， 边界条件使你可以控制物体位面、 表面或横截面的特性参数。 其对理解麦克斯韦方程尤为重要，是求解麦克斯韦方程的基础。 为什么边界条件如此重要呢？ Ansoft HfSS 求解的波动方程是由微分形式的麦克斯韦方程得出的。在假定场矢量及其导数是 单值、有界并且沿空间连续分布时，这些表达式才是有效的。在边界或者场源处，场是不连续的， 那么场的导数也就失去了意义，因此，边界条件定义了跨越不连续边界处的场特性。 作为 Ansoft HFSS 用户，你应该时刻意识到：边界条件确定场。因为边界条件决定了我们关心 的场特性，因此我们必须明确哪些边界条件的假设是适合计算仿真的。对边界条件的不正确使用 都会导致矛盾的结果。 正确的使用边界条件可以很好的降低模型的复杂度。实际上，Ansoft HfSS 自动的使用边界条 件简化模型复杂度。对于无源RF器件来说，Ansoft HFSS 可以认为是一个虚拟的原型世界。与边 界为无限空间的真实世界不同， 虚拟原型世界， 它是有限的。 为了获得这个有限空间，Ansoft HFSS 使用了背景或包围几何模型的外部边界条件。模型的复杂性通常与问题的求解时间和计算机硬件 资源直接关联，充分利用这些特点，对计算求解都是有利的。 一般边界条件 共有三种边界条件，其中前两种是大多数用户应该能明确并确保正确定义的。而材料边界条件 对用户来说是完全透明的。 1．激励：波端口（外部） 、集中端口（内部） 2．表面近似：对称面、理想电 / 磁面，辐射表面、背景或外部表面 3．材料特性：两种介质之间的边界、具有有限电导率的导体微波技术网系列教程之 HFSS 35背景如何影响结构？ 背景是指几何模型周围没有被任何物体占据的空间。接触背景的任何物体表面都会自动定义 为理想的电边界（Perfect E）并命名为外部（outer）边界条件。你可以把你的几何结构想象为 外面被一层很薄的理想导体包围。如果必要，你可以改变暴露于背景材料中的表面属性，使其与 理 想 的 电 边 界 不 同 。 为 了 模 拟 有 耗 表 面 ， 你 可 以 重 新 定 义 这 个 边 界 为 有 限 电 导 （ Finite Conductivity ）或阻抗边界（Impedance boundary）。有限电导边界可以是一种电导率和导 磁率均为频率函数的有耗材料。阻抗边界默认在所有频率都具有相同的实数或复数值。为了模拟 一个允许波进入空间辐射到无限远的表面，重新定义暴露于背景材料的表面为辐射边界 （Radiation Boundary）。背景能够影响你怎样给材料赋值。例如，你要仿真一个简单的空气 填充的矩形波导，你可以创建一个具有波导形状、特性为空气的简单物体。波导表面自动被假定 为理想导体并给出外部（outer）边界条件，或者你也可以把它变成有损导体。 边界条件优先级 在 HFSS 中， 指定边界条件的顺序是非常重要的。 后面定义的边界条件优先于前面指定的边界 条件。例如，如果物体的某个面被指定为理想电边界（Perfect E），位于该面上的一个孔的表面 面被指定为理想磁边界（Perfect H），那么在孔的区域内，理想磁边界（Perfect H）将取代先 前定义的理想电边界（Perfect E），这时电场将可以通过该孔，反向操作的话，则理想电边界 （Perfect E）将覆盖理想磁边界（Perfect H），且没有场通过孔。 一旦定义了边界，可以选择 HFSS & Boundaries & Re-prioritize 重新调整边界的优先顺序。通 过点击边界或上下拖拽边界以调整顺序 注：端口通常设定为最高优先级边界条件的技术定义 激励（Excitation）－激励端口是一种允许能量进入或流出几何结构的边界条件。 理想电边界（Perfect E）－Perfect E 是一种理想电导体或简称为理想导体。这种边界条件的 电场（E-Field）垂直于表面。有两种边界被自动赋值为理想电边界。 1．任何与背景相接触的物体表面将被自动地定义为理想电边界并命名为outer 的外部边界条件。 2．任何材料被赋值为PEC（理想电导体）的物体的表面被自动的赋值为理想电边界并命名为 smetal边界。微波技术网系列教程之 HFSS 36理想磁边界（Perfect H）－Perfect H 是一种理想的磁导体。边界面上的电场方向与表面相切。 自然边界（Natural）－当理想电边界与理想磁边界出现交叠时，理想磁边界也被称为Natural 边 界。理想磁边界与理想电边界交叠的部分将去掉理想电边界特性，恢复所选择区域为它以前的原 始材料特性。它不会影响任何材料的赋值。例如，可以用它来模拟地平面上的同轴线馈源图案。 有限电导率（Finite Conductivity）边界－有限电导率边界使你可以把物体表面定义为有耗（非 理想）导体，它是非理想的电边界条件，和有耗金属材料的定义类似。为了模拟有耗表面，你需 提供以西门子/米（Siemens/meter）为单位的损耗参数以及导磁率参数。计算的损耗是频率的 函数，其仅能用于良导体损耗的计算。其中电场切线分量等于Zs(n ×Htan)。表面电阻（Zs）就 等于 (1+j)/(δσ)。其中， δ 是趋肤深度；导体的趋肤深度为(2/(ωσμ))0.5 ω 是激励电磁波的频率. σ 是导体的电导率 μ 是导体的导磁率 阻抗边界（Impedance）－一个用解析公式计算场行为和损耗的电阻性表面。表面的切向电场等 于Zs(n ×Htan)。表面的阻抗等于Rs + jXs。 其中，Rs是以ohms/square为单位的电阻 Xs 是以ohms/square为单位的电抗 分层阻抗（Layered Impedance）－在结构中多层薄层可以模拟为阻抗表面。你可以在在线帮助 中寻找使用分层阻抗边界条件的详尽信息。 集总RLC（Lumped RLC） －一组由并联的电阻、电感和/或表面电容组成。这种仿真类似于阻 抗边界，只是软件利用用户提供的R、L和C值计算出以ohms/square为单位的阻抗值。 无限地平面（Infinite Ground Plane）－通常，地面可以看成是无限的、理想电壁、有限电导率 或者是阻抗的边界条件。如果在结构中使用了辐射边界，地面则起着对远区场能量的屏蔽作用， 防止波穿过地平面传播。为了模拟无限大地平面的影响，在定义理想电边界、有限电导或阻抗边 界条件时，在 前面框内打勾，记入无限地平面。要说明一点就是，无限地平 面的加入只会影响后处理中的远场辐射类型，并不会改变地平面上的电流特性。 辐射边界（Radiation）－辐射边界也被称为吸收边界。辐射边界使你能够模拟开放的电表面。 即波能够从结构中辐射出来并朝着辐射边界的方向辐射。系统在辐射边界处吸收电磁波，本质上 就是把边界看成是离结构无限远处的空间。辐射边界也可以设置为相对的靠近结构的周围处且可 以是任意形状，这就排除了对球形边界的依赖。对包含辐射边界的结构将计算其S参数包括辐射 损耗的影响。当结构内包含辐射边界时，远区场计算则只是作为仿真的一部分来完成。 对称边界：即理想电或理想磁对称面。对称边界使你只需模拟结构中的一部分即可，这将大大的 减少设计的尺寸和复杂性，进而缩短求解时间。对称边界不同于简单的理想电或理想磁边界，应 该在对称面以最短的距离通过端口时使用。在这样的情况下，新定义的端口具有和原来端口不同 的功率、 电压和电流进而具有不同的阻抗。 为了使设置了对称边界的端口看起来和原来端口无异， 必须在对称边界设置里使用阻抗倍乘器（Impedance Multiplier） 。对于单一的对称 H 边界，阻抗 倍乘因子为 0.5，而单一的对称 E 边界，其阻抗倍乘因子为 2。 对称边界条件要考虑因素： 1．对称面必须暴露在背景中 2．在 3D 建模窗口中，对称面不能切断模型 3．对称面必须定义在平坦的表面上 4．问题求解中，只能定义矩形对称面 主/被动 Master/Slave：主被动边界可以模拟两个表面电场相同、相位不同的周期平面。这使得被 动边界处的每一点的电场和主动边界相对应的点的电场相同，仅相位不同。这对模拟无限阵列是微波技术网系列教程之 HFSS 37非常有帮助的。我们需要考虑以下几个因素： 1．这些边界只能赋值在平坦表面上 2．边界处的表面必须和另一个边界处的表面相同微波技术网系列教程之 HFSS38任意波源 1． 极化平面波（圆极化、椭圆极化） 2． 凋落平面波 3． 高斯波束 4． 赫兹偶极子和线源 5． 线天线玻璃入射高斯波束空气总场微波技术网系列教程之 HFSS39FSS 频率选择表面 自动进行反射和传输计算，可以使用 Interpolating Sweep 扫描方式。微波技术网系列教程之 HFSS40激励技术综述 端口是唯一一种允许能量进入和流出几何结构的边界类型，你可以把端口赋值给一个二维物 体或三维物体的表面。在计算几何结构中三维全波电磁场之前，必须确定每一个端口处激励场的 模式。Ansoft HFSS 使用任意的端口解算器计算自然的场模式或与端口截面相同的传输线结构 中存在的模式。因此用二维场模式作为全三维问题的边界条件。 Ansoft HFSS默认所有的几何结构都被完全装入一个导电的没有能量穿过的屏蔽层中，当你 应用波端口（Wave Ports）于你的几何结构时，能量通过这个端口进入和离开这个屏蔽层。 你也可以在几何结构中应用集中参数端口（Lumped Ports）代替波端口。集中参数端口在模 拟结构内部的端口时是非常有用的。 波端口 端口解算器假定你定义的波端口连接到一个半无限长的波导中，该波导具有与端口相同的截 面和材料属性。每一个端口都是独立地激励并且在端口中每一个入射模式的平均功率为1瓦。波 端口可以计算特性阻抗、复传播常数和广义S参数。 波动方程 通过求解麦克斯韦方程获取波导中行波的场模式，直接由麦克斯韦方程组导出基于2D求解器 的下列方程：其中： E(x,y) 是谐振电场的矢量表达式 k0是自由空间的波数 μr是复数相对导磁率 εr是复数相对介电常数 求解该方程， 二维解算器得到一个E(x,y) 形式解矢量的激励场模式。 这些矢量解与 z 和 t 无 ?γz 关，只要在矢量解后面乘上e ，它们就变成了行波。 另外要注意，计算激励场模式仅在单频点有效，因此在每个感兴趣的频点上，可能得到不同 的激励场模式。 模式 对于给定横截面的波导或传输线，在特定频率下，有一系列的基本场模式满足麦克斯维方程 组。同时，这些模式的线性叠加都可以在波导中存在。 模式转换：某些情况下，由于几何结构的作用就像一个模式变换器，因此计算中必须包括高 阶模式的影响。例如，当模式1（主模）从某一结构的一个端口（经过该结构）转换到另外一个 端口形成模式2 时，我们有必要计算模式2 场下的S 参数。 模式，反射和传播 在某特定模式的信号激励下，三维场的解算结果中仍然可能包含由于高频结构不连续性引起 的高次模反射。如果这些高次模反射回激励源端口，或者传输到下一个端口，那么就必须计算和 这些高次模相关的S 参数。如果高次模在到达任何端口前，得到衰减（由金属损耗或者传播常数 中的衰减因子所造成的），那么我们就可以不考虑这些高次模的S 参数。 模式和频率 一般来说，和每个模式相关的场模式一般会随频率的改变而变化。然而，传播常数和特性阻 抗则总是随频率变化的。因此，需要频扫时，在每一个感兴趣的频率上，都会计算相应的参量。 我们必须意识到随着频率的增加，高次模出现的可能性也相应的增加。 模式和S 参数微波技术网系列教程之 HFSS 41当正确定义波端口时，那么仿真中包括的每个模式在波端口处都是完全匹配的。因此，每个 模式的S 参数和波端口， 将会根据不同频率下的特性阻抗进行归一化。 这种类型的S 参数叫做广 义的S 参数。 实验测量，例如矢量网络分析仪，以及电路仿真器中使用的特性阻抗都是常数，这使得端口 在各个频率下不是完全匹配的。 为了使计算结果、 电路仿真得到的结果和实验测量结果保持一致， 由HFSS 计算得到的广义S 参数必须用常数特性阻抗进行归一化。 如何归一化， 参看校准波端口 一节。 注：对广义S 参数归一化的失败，会导致结果的不一致。例如，既然波端口在每一个频点都 完全匹配，那么S 参数将不会表现出各个端口间的相互作用，而实际上，在为常数的特性阻抗端 口中，这种互作用是存在的。 波端口的边界条件 波端口边缘有以下几种边界条件： 理想导体或有限电导率边界－在默认条件下，波端口外部边缘定义为理想导体。在这种假设条件 下，端口定义在波导内。对于被金属包裹传输线结构而言，这是没问题的。而对于非平衡或者没 被金属包围的传输线，必须被计算介质周围的场，不正确的端口尺寸将会产生错误的结果。 对称面－端口解算器可以推定哪个面是理想电对称面（Perfect E symmetry）和理想磁对称面 （Perfect H symmetry）面。使用对称面时，需要填入正确的阻抗倍乘因子。 阻抗边界－端口解算器将识别出端口边缘处的阻抗边界。 辐射边界－在波端口和辐射边界之间的界面，默认设置为理想电边界。 校准波端口 必须校准添加到几何结构中的波端口以确保一致的结果。校准是为了确定场的方向和极性以 及计算电压 求解类型:模式驱动 对于模式驱动仿真，波端口使用积分线校准。积分线用来计算下面几个特性： 阻抗：作为一条阻抗线，这条线则作为Ansoft HFSS 在端口对电场进行积分计算电压的积分路 径。Ansoft HFSS 利用这个电压计算波端口的特性阻抗。这个阻抗对广义S 参数的归一化是 有用的。通常，这个阻抗指定被指定为特定的值，例如，50 欧姆。 注：如果你想归一化特性阻抗或者查看Zpv 、Zvi 的值，那么你就必须在结构波端口处设定积 分线。 校准：作为一条校准线，则这条线明确地定义了每一个波端口向上的方向或正方向。任何一个波 端口， 在 ωt = 0 时的场的方向至少是两个方向中的一个。在某些端口，例如圆端口，可能有 两个以上的方向，这样你将希望使用极化（Polarize）电场的选项。如果你不定义积分线，S参 数的计算结果将偏离你的期望值。 技巧：通过首先运行 只对端口计算（ports-only solution ），来帮助你确定如何设置积分线 和它的方向。 为了用积分线校准一个已经定义好的波端口，遵从下面的步骤： 1．在项目树（Project Tree）中打开激励（Excitations），并双击波端口校准。 2．选择 Modes 标签。 3．从列表中为第一个模式选择积分线（Integration Line），然后，选择 New Line。 4．使用下列方法中的一种设置位置和线的长度： 1．直接在x、y和z轴内输入线段起点和终点坐标。 2． 在绘图窗口中选择两点形成有方向的矢量。 如需要改变线段的方向， 在积分线 （Integration Line）一列，选择切换终点（Swap Endpoints）。 5. 重复3、4，设置该端口其它模式的积分线。微波技术网系列教程之 HFSS 426. 完成积分线定义后点击OK。 7. 重复1－6，设置其它波端口的积分线。微波技术网系列教程之 HFSS43关于阻抗线 Ansoft HFSS 开始计算的S 矩阵值是对每个端口的阻抗进行归一化的结果。然而，我们经 常希望计算对某一个特定阻抗如50 欧姆归一化的S 矩阵。 为了将广义S 矩阵转化成归一化S 矩 阵，Ansoft HFSS 需要计算各端口的特征阻抗。计算特征阻抗的方法有很多种（Zpi, Zpv, Zvi）。 Ansoft HFSS 始终会计算Zpi，它使用波端口处的功率和电流来计算该阻抗。另外两种方法 中的 ZBpvB 和 ZBviB 需要使用积分线来计算电压。利用每一个模式定义的积分线，可以计算出相应 的电压值。 一般来说，阻抗线应该定义在电压差值最大方向上的两点之间。如果你要分析多个模式，由 于电场方向的变化，需对每个模式分别定义不同的阻抗线。 关于校准线： 在计算波端口激励的场模式时,在ωt＝0 时场的方向是任意的且指向至少两个方向中的一 个。利用参考方向或参考起点，积分线能够校准端口。但需确认每一个波端口定义的积分线参考 方向都与类似或相同截面端口的参考方向相同。用这种方法，试验室的测量结果（通过移去几何 结构，两个端口连接在一起的方法校正装置）才能和仿真一致。 由于校准线仅仅决定激励信号和行波的相位，因此，系统在只对端口解算（ports-only solution ）时可以将其忽略不计。 求解类型:终端驱动 Ansoft HFSS 计算的以模式为基础的S 矩阵是根据波导模式的入射和反射功率来确定的。 上 面的方法，不能准确地描述那些有多个准横电磁波（TEM）模式同时传播的问题。这种支持多个 准横电磁波（TEM）模式传播的结构有耦合传输线或连接器等。它们通常计算终端 S 参数。 需要用终端线校准已定义的波端口： 1. 在项目树（Project Tree）中打开激励（Excitations），并双击波端口校准。 2. 选择终端（Terminals）标签。 3. 从列表中为第一个模式选择终端线（Terminal Line），然后，选择New Line。 4. 使用下列方法中的一种进行位置和长度的设置： 1．直接在x、y和z轴内输入线段起点和终点坐标。 2． 在绘图窗口中选择两点形成有方向的矢量。如需要改变线段的方向，在积分线（Terminal Line）一列，选择切换终点（Swap Endpoints）。 5. 重复3、4，设置该端口其它模式的积分线。 6. 完成积分线定义后点击OK。 7. 重复1－6，设置其它波端口的积分线 关于终端线： 终端 S 参数反映的是波端口节点电压和电流的线性叠加。通过节点电压和电流可以确定其 导纳、阻抗以及赝S 参数矩阵。通过在每个导体端口定义终端线，Ansoft HFSS 自动将模式解 转变成与其等价的终端解。 一般来说，一个单终端线都是建立在参考面或“地”导体与每一个导体的端口面之间。 电压的参考极性用终端线的箭头确定，头部（＋）为正，尾部（―）为负。如果你要创建 终端线，你就必须在每一个端口以及每个端口的终端定义终端线 定义波端口的几点考虑 波端口的定位： 建议仅将暴露于背景中的面设定为波端口，背景已经被命名为Outer边界名，因此，一个面如 果暴露于背景中，则它与outer 相连。用户可以通过执行主菜单HFSS&Boundary Display （Solver View）定位所有 Outer 区域。在Solver View of Boundaries，点击Visibility 查看 outer 区域。微波技术网系列教程之 HFSS 44内部波端口 如果要在结构内部定义波端口，你必须在内部建立一个空白的空间或者在已存在物体内侧 选择一个面并将它的材料定义为理想导体。内部空白空间自动将边界赋值为outer。你可以创建 一个整个由其它物体包围的内部空白空间，然后，从这个物体中剪掉这个空白空间。 端口平面 端口设在单一平面，且不允许端口平面弯曲。例如：一个几何体有一个弯曲的表面，该表面 暴露于背景，则这个弯曲的表面是不能被定义成波端口。 端口要求一定长度的均匀横截面 Ansoft HFSS 假定你定义的每个端口都和一个与端口具有相同横截面的半无限长波导相连。 但求解S 参数时，仿真器假定其几何结构被和这些截面相关的自然的场模式激励。下面的图将说 明这些横截面。第一个图是直接在结构外面的导体表面定义了波端口。第二张图显示，模型结构必须添加均匀横截面部分。左边模型结构是错误的，原因是在模型 两个端口都没有均匀横截面的部分。为了正确建模，需在每个波端口处添加一段均匀横截面的传 输线，如右图所示。 均匀横截面部分的长度必须足够长，这样才能保证截止模式逐渐消失，以确保仿真结果的 精确性。例如：一个由于损耗或模式截止的凋落模式波经过大约经过1/8波长消逝，这就需要构造 一个长度为1/8波长的均匀波导段。否则，仿真结果中一定会包含高次谐波的影响。 在端口附近的不连续性同样可以使凋落模式波传播到端口。如果端口放置在很靠近不连续 处，由于端口处的边界条件导致仿真结果与对应的真实值不同（即：系统迫使每一个端口都是你微波技术网系列教程之 HFSS 45要求解模式的线性叠加）。截止模式波中的能量传播到端口将会影响主模的能量并产生错误的结 果。假定波沿 Z 方向上传播，模式按函数e?αz 衰减。则所需的距离（均匀端口长度）由模式的 传播常数值决定。当端口长度设置正确时，在端口处仿真的模是理想匹配的，如同波导延伸至无 穷远处一般。对仿真中没有包含的模，波端口可被看成是理想导体。端口和多重传播模式 每个高次模都表现为沿着波导传播的不同的场模式。通常，仿真中应包括所有的传播模式。 在大多数情况下， 默认为单模模式传播， 但是对那些传播高次模的问题， 我们需要改变默认设置， 将其改变成多模模式。如果实际传播模式数比你指定的模式数多，就会产生错误的结果。模式的 数量随端口不同而不同。 传播模式 传播模式是指那些具有传播常数 β（rad/m）并且 β 远大于衰减常数α（Np/m）的模式。 用下面的方法可确定那些仿真问题中应包括的模式，首先设置成不包括自适应解的多模模式问 题，然后求解。在完成分析之后检验每个模的复传播常数（Gamma）γ = α + β：为了能够在完成 分析之后检验每个模的复传播常数，执行下面的操作 1. 在HFSS 的Analysis Setup 菜单中，选择Matrix Data。 2. 此时会弹出一个对话框如下图所示。选择Gamma 并改变显示类型为Real/Imaginary。微波技术网系列教程之 HFSS46在端口每一个附加的模式将产生一组附加的S 参数。例如，在一个三端口器件中每个端口设 置两个模进行分析，其最终结果是一个6×6 的S 参量矩阵。一般来说，n 端口的解是由所有端 口的激励数、模式数和源的数量总和。 如果在仿真中不期望有高次模，则需确认波端口有足够的长的均匀段，使截止模凋落且不会 产生反射。 波端口和对称面──阻抗倍乘 由于使用对称面使端口的尺寸减少时，为计算电压损耗和功率流，我们需要调整端口阻抗。 理想电对称面（Perfect E Symmetry plane）－阻抗倍乘因子为2。该模型的电压差和功率流只 有整个结构的1/2，导致计算出的阻抗也只有整个结构的1/2。只有模型算出的阻抗乘2以后，其阻 抗值才与实际结构相同。 理想磁对称面（Perfect H Symmetry plane）－阻抗倍乘因子为0.5。该模型计算的电压差与整 个结构相同，但功率流只有整个结构的1/2，所以，算出的阻抗为整体结构的2倍。阻抗倍乘因子 为0.5。如果整体结构同时包含理想电对称面和理想磁对称面，则无需调整。也就是说，无需调整 同时含有理想电边界和理想磁边界的结构输入阻抗倍乘数，因为理想磁对称面的阻抗倍乘因子为 0.5，理想电对称面的阻抗倍乘因子为2。两个阻抗倍乘因子相乘等于1。 分析设置 本章将详细介绍 HFSS v10.0 软件中分析设置的相关内容 1．添加求解设置 Adapt Frequency 自适应频率、 Convergence criteria 收敛标准、 initial mesh options 初始网格选 项、adaptive options 自适应选项、Low-order Basis Functions 低阶基函数 2．求解 属性、添加扫描、扫描属性及类型 自适应网格 自适应网格的创建使网格与设备装置的电特性一致。通过使用自适应网格，将自动创建尽 可能精确、有效的网格。如果不使用自适应网格，那么用户只能手动创建正确的网格，这既 容易出错又非常繁琐。首次计算，使用自适应网格是很明智地选择。 自适应网格机理：搜索电场或误差的最大梯度方向，然后在该区域划分子网格。当然， 它同样关注一些诸如导体边缘处的奇异点，并在这些地方加密网格单元。每次自适应网格数的增 加是通过 Setup（Option 标签中）求解设置中的四面体网格的加密来控制，你会注意到四面体网 格的加密是个百分数，这个百分数确保两个 pass 之间的网格处于受扰状态以避免错误的收敛结 果。网格加密之后，将进行全新求解，该进程将一直重复直到达到收敛标准。 每次自适应求解之后，HFSS 都会比较前后两次自适应网格求解中的 S 参数，如果用户定义 的值或者ΔS 没有变化，那么当前的网格划分或者前一次的网格划分都可以使用频率扫描。如果 求解已经收敛了，从技术角度考虑，前一次网格划分和当前的网格划分都是很好的，在这种情况 下，根据需求，Ansoft HFSS 会使用前一次的网格划分来执行频率扫描。 ΔS 是用来判断网格/求解收敛的默认标准，ΔS 是相邻两个 pass 的 S 参数的最大差值即： （ － Maxij[mag(SNij－S N 1)ij)]，其中 i、j 指矩阵输入的下标，N 代表 pass 数。因为它是矢量的大小， 所以会在 0～2 之间变化。 因为自适应网格划分是基于电场的，所以选择恰当的自适应频率是很重要的。和其他工程应 用一样，任何标准都会有例外，但一般来说，遵循下面的原则会帮助你正确的选择自适应频率。 1．宽带结构：对宽带结构而言，因为要求加密的网格在所有低频点有效，所以应该使用截止频 率。 2．滤波器：对滤波器或窄带设备而言，阻带内的电场只在端口处存在，因此需要使用通带内或 工作区域内的频率。微波技术网系列教程之 HFSS 473．快速频率扫描 Fast Frequency Sweeps ：对于快速频率扫描而言，通常使用频带中心频率。快 速频率扫描在自适应频点处使用网格/求解。快速频率扫描中，当偏离中心频点时，误差将增 大。中心频率通常是用于频域外推的首选求解频率。沿着中心频点进行的频率扫描也是很重 要的，这可以减少不必要的网格数，尤其是对诸如窄带滤波器等高 Q 值设备。如果中心频率 不在滤波器通带内，那么计算的带宽和谐振频率将会不准确。 4．全波输出：对全波输出问题，使用弯曲处频率（即拐点频率 Fknee≈0.5/rise_time)达到收敛，然 后在使用 2～5 个或者更多频点自适应求解， 这些额外增加的频点应该在拐点频率 Fknee 和最大 频率之间（每个频点只需要 2~3 个 pass） 。低于 Fknee 的频率对时域求解影响巨大，因此 Fknee 是自适应网格剖分的首选。但很不幸的是，对于高频而言，如果不增加额外的自适应网格加 密次数，所需要的网格数是肯定不够的。对宽带而言，通常使用 Interpolating Sweep 。使用 多频扫描，然后合并结果也是非常有益的。 5．高速数字电路 Spice（自适应网格剖分） ：由于仿真的带宽太大，这使得获取合适的自适应网 格频率变得更加困难。我们推荐使用下面的技术措施。 1．在拐点频率 Fknee 处自适应求解直到收敛（ΔS 0.02→0.01） 2．选择 2 到 3 个高于 Fknee 的频点自适应求解， 但不要完全运行这些频点来收敛， 只要做 3～ 5 个 pass 就可以。 3．频率扫描：对于宽带，或者使用扫描离散化，或者使用 Interpolating Sweeps。 4．如果低于 Fknee 的频点对数字影响很大，那么应该减少低于 Fknee 的所有频点处的精确网 格数。 5．如果你仿真的设备处在很宽的带宽内，就会显现出低通滤波响应，因此高频部分对（除 了被设备频率响应滤除的）时域仿真贡献很小，这就是为什么我们不担心高频自适应求 解收敛问题。为了更好的说明它的重要性，你应该考虑一下 HFSS 是如何自适应剖分网 格的（通过寻找电场的最大梯度完成） 。如果设备呈现滤波特性，在滤波器通带外自适 应，那么我们更多的是关注端口处的网格。 6．如果你的设备在远离 Fknee 时，工作良好，那么对于高频时的自适应求解直到收敛是没有 什么问题的。但对于实际问题（10－40Gb/s） ，如果使设备工作频率上限达到 Fknee 将是 个挑战。 7．对于这些宽带扫描问题，可以使用 Interpolating Sweep 。该扫描是基于 discrete sweep 离散扫描的，但会适应性的选择一些离散点拟合曲线，因此只需要少量的离散点代替整 个宽带。Interpolating Sweep 使用多项式拟合或者有理函数拟合，这有利于扫描离散化， 直到在 Fknee 处工作良好。Interpolating Sweep 总是贯穿整个起始频点和终止频点之间。 如果你没有改变网格划分，请确保起始频点和终止频点和你的扫描匹配以便合并结果不 会出现问题。 到目前为止， 对于高速数字电路的讨论都是基于假定你已经将每个仿真都输出到 Spice 的情况 下的。在设计循环中有许多阶段，并不是对每部分设计都要访问 Spice。如果在低于 Fknee 的频率 处， 出现谐振、 失配或者耦合等， 那么场求解要优先于运行 Spice 仿真。 因此， 扫描只需要在 1.5～ 2×Fknee 的范围内以验证其性能。另外，基于工程的目的，你不需要考虑低于 1GHz 的问题。 在设计早期阶段，你也可以使用 Fast Frequency Sweep 来获取扫描中的每个频点的 S 参数和 场。这使你可以在 S 参数中查看谐振和耦合情况。另一个有用的求解工具就是本征模求解器 （EigenMode） ，在许多情况下，由功率和地平面引起的谐振对设计影响很大，通过移掉除功率/ 地平面的其他部分，并使用本征模求解器，可以快速判断其谐振情况。 HFSS v10.0 网格剖分机制改进 容错网格剖分：针对3D模型的网格剖分，HFSS v10.0引入了容错网格剖分机制。一般情况下，依 然使用这些经过多年来改进的传统网格剖分器，当传统网格剖分不能满足需求的时候，将调用容微波技术网系列教程之 HFSS 48错网格剖分器，无论什么时候调用容错网格剖分器，你都会纵剖面上看到mesh3D_init_FT线。默 认情况下，如果使用传统的网格剖分器，你看到的是仅含有mesh3D_init线。 模型分辨长度（MRL） ：MRL 可以认为是基于初始网格的特色，具有传统网格剖分器不具有的特 性。因此，如果用户设置了 MRL，则只能使用容错网格剖分器，MRL 可以使仿真收敛。在先前 的 HFSS 版本中，以四面体为基本网格单元的网格数是非常巨大的以至求解计算提示内存不足。 使用 MRL，可以减小四面体网格数减少内存资源并保持和先前一样的计算精度。MRL是网格能求解模型的长度，默认值为100×ResAbs（ACIS使用的绝对求解长度） ，ACIS使用 －6 1.0e 用户定义单位作为默认的ResAbs值，推荐值为0.1～0.05个工作波长。你可以简单的从0.1 开始尝试，然后试试0.01、0.001，看看是否改善了网格大小。如果用户指定的长度使剖分的网格 错误的拟合模型或者改变了物体间的联系，HFSS将会发现该错误并给出错误报告( “ MRL too large or object_name lost all surface triangles”) 设置收敛 定义ΔS 是需要定义很高的精度的，切记，加工工程、实验设备、测量过程都是有固有误差 的。要求 HFSS 提供一个比真实世界获得的精度高的水平并不会增加多少麻烦，只是增加了 一些额外的求解时间而已。使用收敛监视器结合良好的工程判断来决定什么时候终止自适应 网格剖分进程以及如何设置ΔS。通常ΔS 设置为默认值 0.02，设置为 0.01 已经是足够了。 求解收敛 S 矩阵 vs 场 收敛标准是基于 S 矩阵的。一般，S 矩阵的收敛优先于场量，也就是说你要寻求问题区域内 的场量绝对值，你将需要好几个自适应 pass 过程以便查看所获得的 S 矩阵是否无变化收敛， 这依赖于你求解的场量。HFSS 将直接求解电场，在通过电场计算磁场，谈后通过磁场计算电 流，因此场量也将随着不同的网格密度而收敛。 添加一个求解设置微波技术网系列教程之 HFSS49为了在 HFSS 中求解分析，必须添加一个求解设置，右键点击 HFSS 模型树中的 Analysis 默认情况下，General 标签将显示，在这里可以设置求解频率，收敛标准。 开启或关闭 setup 添加一个 setup 后，默认情况下是开启的。关闭任何一个 setup，只需在要关闭的 setup 上点击 右键用鼠标左键将 Enabled 前的框框取消即可。一旦一个求解设置被关闭之后，在项目树中 将以灰色显示。要开启，则执行相反的操作。General 标签微波技术网系列教程之 HFSS50求解频率－该频点用于网格剖分器根据设备电性能自动精细网格 Solve Ports Only－端口求解使用任意的，自适应的 2D 本征模求解器来解算用于激励结构的自然 频率和模式。端口解算器只计算所定义的端口 2D 截面内的模型场型。这对判断模式数、模型场、 端口长度、和/或在运行完整求解之前的适当端口设置很有帮助。 自适应求解 Maximum Number of Pass－该数值控制自适应网格剖分程序执行次数的最大值。自适应网格剖 分程序将执行以满足收敛标准。 Maximum Delta S per Pass－该数值定义了自适应网格剖分程序的收敛标准。 Options 标签 初始网格选项 Initial Mesh Options Lambda Refinement－初始网格是基于 3D 实体模型的，和要仿真的结构设备的电性能无关。 Lambda Refinement 进程将精细初始网格直到多数网格单元的长度和空气的四分之一波长以及介 质的三分之一波长接近为止。波长是基于在 Solution Frequency 中输入的单点频率计算出来的。 在大多数情况下，都使用 Lambda Refinement。 Use Free Space Lambda－这使得 Lambda Refinement 设定的网格大小接近于空气的四分之一波 长，此时物体的材料属性将被忽略掉，这对具有高电导率的介质的应用很有帮助。脑组织或者盐 水就是那些会产生高网格数甚至使 RF 穿透材料并集中其表面区域的材料例子。微波技术网系列教程之 HFSS51自适应选项 Adaptive Options Refinement Per Pass－控制每次自适应 pass 网格数增长的百分比。使用百分比可以确保两次 pass 之间处在扰动状态，从而使我们不会得到错误的收敛结果 Minimum Number of Passes－即使达到了收敛标准，自适应分析也不会停止直到完成你指定 的最小 pass 数。 Minimum Converged Passes－自适应分析在未完成你指定的最小收敛 pass 数之前是不会停止 的。自适应分析停止之前，至少在完成这个最小收敛 pass 之后，必须达到收敛标准。 Use Matrix Convergence－针对 S 矩阵的特定输入，你可以指定不同的停止标准。通过选择 General 标签中的 Use Matrix Convergence 使用该功能。自适应分析将一直进行直到两个 pass 之 间的幅度和相位的改变数量小于指定的标准或者所指定的 pass 数已经完成。Use Low－Order Solution Basis－低阶基函数将默认的二级基函数转换成线性基函数。适用 于仿真四面体边缘之间空隙的电小问题。在仿真中，基函数及不可预知的数量可以减小。作出这 样的假定是有效的，模型中所有四面体的边缘长度应该在 1/20 个波长。在 v10.0 以前的版本中， 是由系统环境变量 ZERO_ORDER 来设置的。 主要应用在芯片螺旋电感、 电容、 变压器、 Package 分析－倒装晶片、BGA 等。 Advanced 标签 Port Field Accuracy－默认的 Port Field Accuracy（端口场精度）值已经足够了。在下列情况下， 你需要改善端口精度： 1．你主要对端口阻抗感兴趣。端口阻抗是作为端口求解的一部分完成的。 2．你需要低噪声门限以获取－70dB 内的 S 参数 在端口处加密网格，那么整个结构的网格也会随着加密。这是因为在完整的 3D 求解中，使用端微波技术网系列教程之 HFSS 52口场解算器作为边界条件，因此，指定太小的端口场精度会产生比必要的复杂的有限元网格。Set Min/Max Triangle－每个模型端口的网格是自适应加密的直到包含最小三角形数量为止，然 后加密将继续直到端口场精度或最大三角形数达到。将Automatically Set Min/Max Triangles取 消，从而指定端口处的三角形数量的最大、最小值。Minimum Number of Triangles 对集中缝隙 端口的默认值为25，而波端口为90。Maximum Number of Triangles的默认值为400，如果你选择 了Automatically Set Min/Max Triangles，HFSS将根据端口设置设定一合理的最大、最小三角形 数。 Defaults 标签－允许你保存当前设置作为日后的求解设置默认设置或者恢复到标准设置。 频率扫描 如果没有自适应pass的需求，那么使用收敛网格或初始网格，可以获得设备的扫描频率响应。 Ansoft HFSS提供了多种计算频率响应的方法： 1．Discrete－使用当前网格，在每个频点执行完整求解。所需的时间为单频求解时间×频点 数 ，如果钩选了 Save Fields 框，那么可以显示扫描范围内的任意频率的场。微波技术网系列教程之 HFSS 532．Fast－使用 ALPS（Adaptive Lanczos-Pade Sweep） ，由中心频率的求解信息外推到整个带 宽从而完成求解。这对求解高Q设备非常有利，但对于求解有截止频率的设备是没什么帮助。一 旦带宽外推，将被计算很多个频点。另外，也可以显示扫描范围内的任意频率的场。使用快速频 率扫描所需要的时间和内存也要比使用单 频求解要多的多。 3．Interpolating（插值）－在适合使 用Interpolating的频点完成求解。Ansoft HFSS根据连续两次pass插值误差确定求解 频点。用户可以在Edit Sweep中定义插值误 差和最大点数。和快速频率扫描相比， Interpolating 扫描可以产生更多数量的频 点，但你只能获得最后一个频点的场信息。 最大求解时间是单频求解时间×最大频点 数。微波技术网系列教程之 HFSS54添加扫描 完成求解设置，我们可以添加一个频率扫描，在 HFSS 模型树中右键点击 setup，编辑扫描窗 口就会弹出。微波技术网系列教程之 HFSS55Frequency setup 频率设置－选择扫描类型之后，你必须指定感兴趣的频率，如上图所示。共有 三种频率设置选项。 1．Linear Step－以固定步长指定频率值的线性范围 2．Linear Count－在变量范围内指定数值的线性范围、频率点数 3．Single Points－指定单点频率作为扫描定义 Saving Fields 保存场－在快速扫描和离散扫描中，我们可以保存每个频点的场数据，为了保存 场信息，请钩选 Saving Fields 框。而对于 Interpolating 扫描，则只能在后处理中获最后求解频 率的场数据。 DC Extrapolation Options－当要输出 Spice 子电路时，则必须包含 DC 点。因为 Ansoft HFSS 并不直接求解 DC， 所以我们可以使用 DC Extrapolation。 请注意 DC Extrapolation Options 只有 在 Discrete 和 Interpolating 扫描中才有效。 时域计算 Time Domain Calculation－Ansoft HfSS 可以计算所需的最大频率以获得精确的时 域结果，其使用下面的方程： Max. Freq. = (0.5/Signal Rise Time) × Time Steps Per Rise Time完成 Fast 和 Interpolating 扫描设置之后，我们可以在 Edit Sweep 中通过改变点数来额外增 加一些频点，再次点击 Analyze 不会进行整个频率扫描，而只是计算额外增加的频点。 如果 Interpolating Sweep 没有随所设定的 pass 完成而收敛或者你希望改变收敛目标的话， 可 以改变该值，Interpolating Sweep 将重新计算两个末端频率但之后它将使用先前计算的频点继续 尝试达到收敛目标。 Discrete 或者 Interpolating 频率扫描可以使用 Port Only Solution（仅端口解算） ，对于快速 频率扫描则不能在含截止频率的端口中使用，你会注意到如果扫描频率接近截止频率，一般都会 出现问题。 对于超宽带而言，将带宽离散成小步长的频率扫描可以改善求解结果。快速频率扫描采用从 中心频率外推的方法分析，以终止频率的不同误差曲线来校正扫描分析。而 Interpolating Sweep 则没有这样的问题，因为求解总是通过终止频率的（假定使用同样的网格） 。 改进与新增特色 Mesh Re-use（网格再利用） 复制几何等价物的网格剖分－对于优化分析设置而言， 你可以要求 HFSS 复制一次扫描变化微波技术网系列教程之 HFSS 56中的计算过的网格应用在等价物体的扫描解算中。 初始网格选项 Initial Mesh Options 1．Use mesh from current design C 使用当前设计中先前的网格设置 2．Use mesh from other project C 调用另一个具有同样几何结构模型的网格设置Matrix Convergence Options 矩阵收敛选项－允许定义其他收敛准则 Output Variable Convergence－允许创建一个用于收敛标准的输出变量，为了使用这个功能， 必须创建一个输出变量表达式，然后该域才能激活。微波技术网系列教程之 HFSS 57数据报告 Ansoft HFSS 具有功能强大而又灵活的数据管理和图形显示能力。一旦充分理解之后，就会使 整个求解进程变得更加容易简单，并有利于解决整个问题设置。 这一部分，我们主要介绍数据管理 Data Management、2D 绘图、3D 绘图、天线特性、场绘图 这几个方面的内容。 数据管理 Data Management 求解的每个模型都是不同的，新的数据条目都存储在项目结果文件夹内。这就意味着用户在不 需要优化器的 license 的情况下，可以使用模型参数扫描达到相同的功效。 注：和其他优化函数、优化、灵敏性分析以及统计分析联合使用的自动参数扫描是需要优化 器 license 的。有效数据可以通过选择 HFSS & Results & Browse Solutions 查看微波技术网系列教程之 HFSS58通过核查该对话框，用户可以确定哪些参数情况已经解算，以及还需要多少个自适应 pass。 HFSS 的后处理提供了一个全新的界面。先前在矩阵数据模块（先前发布的）中的通用操作是： 1．端口阻抗归一化 Port Impedance Renormalization 2． Port De-embedding 3． Differential Pair analyses 在 HFSS9.0 版本中默认需要计算的矩 阵数据模块的后处理操作是 Y 矩阵和 Z 矩阵，同时假定早期定义的 solution type 取消了从模式 S 参数计算终端 S 参数的必要性。 Port Impedance Renormalization－在 这个新的界面内，许多计算是在用户 无须干涉的情况下自动进行的。波端 口归一化阻抗以 port wizard 形式指定。 通过简单的编辑端口属性，计算完成 后，端口将归一化。 Port De-embedding－用来改变端口分 离的距离。用户可以回到刚才的对话 框并根据需要多次编辑该值。每次， 按下 ok 按钮，数据和曲线（如果他们 存在的话）都会随着该值的变化而实 时更新。输入正值将使端口偏离参考 面进入模型内部。 Differential Pair analyses－对于多个 终端端口，可以创建Differential Pair 以查看微分S参数而非单端S参数。这 对研究给定结构的差模和共模的可能 转换很有帮助。在波端口对话框中 Differential Pair标签用来控制创建个 别终端对。为了创建Differential Pair， 请选择 New Pair，然后选择Terminal line （终端线）代表正负两端。在这 里，你也可以改变每对的差模和共模 阻抗值。 从其他求解中导入数据－通常，我们 需要对比一下两个仿真、两个 HFSS、 两个电路、两个平面甚至是测量结果。 在 HFSS v9.0 桌面内是很容易实现的。 导入求解到HFSS桌面注：导入一个求解的最低要求是存在 至少一个端口的模型 。选择HFSS &Results & Import Solutions，弹出下面 的对话框。在导入选项中包含Import Solutions和Import Table两个选项，其中Solutions 代表标准 形式的S参数矩阵如以 .szg 文件格式存储的标准和Ansoft 继承数据，而Table则是包含行数据和 列数据的简单文件。选择 Import Solutions将会弹出下面的对话框。微波技术网系列教程之 HFSS 59在该窗口中选择Browse查找要 导入的文件，可接受的文件格 式有.sNp、.szg、.flp、.yNp、 .zNp、.tou。点击Open加载文 件，点击Import 导入数据到 HFSS桌面，完成后，点击Ok 结束该操作。所有的Solutions 都会出现在位于Sweep目录下 的Report Editor中。如果导入 表格，将弹出下面的对话框。微波技术网系列教程之 HFSS60数据绘图 数据绘图将以窗体形式展现变化趋势，最通用的模式是 2D 笛卡尔直角坐标系绘图。但是我 们也可以绘制 3D 图形。下面给出可以绘制的不同曲线的列表。 1．Eigenmode solution 本征模求解 Eigenmode Parameters (modes)本征模参数（模式） 2．Driven Modal Solution 驱动模求解 S-parameters S参数 Y-parameters Y参数 Z-parameters Z参数 VSWR 驻波 Gamma (complex propagation constant) 复传播常数 Port Zo 端口阻抗Zo 3．Driven Terminal Solution 终端驱动求解 S-parameters Y-parameters Z-parameters VSWR Power (at port) 端口处功率 Voltage Transform matrix (T)电压传输矩阵T Terminal Port Zo 终端端口Zo 4．Fields 场 Mag_E Mag_H Mag_Jvol Mag_Jsurf ComplexMag_E ComplexMag_H ComplexMag_Jvol ComplexMag_Jsurf Local_SAR (Specific Absorption Rate) Average_SAR 注：对所有的场图而言，必须在创建场图前选择多点线或面。 5．绘图类型 Rectangular Plot二维直角坐标绘图 Polar Plot极坐标绘图 3D Rectangular Plot三维直角坐标绘图 3D Polar Plot三维极坐标绘图 Smith Chart史密斯圆图 Data Table数据表格 Radiation Pattern辐射图 创建绘图报告－选择HFSS & Results & Create Report ，在弹出窗口的下拉菜单中选择报告类型 Report Type和显示类型Display Type，单击Ok，报告编辑窗口将弹出微波技术网系列教程之 HFSS 61Context Design－从项目中可用的设计中选择一个要创建绘图报告的设计 Sweep－从包含自适应 pass 和导入数据的可用扫描中选择 Domain－默认 sweep，但可以转换到时域绘制基于脉冲响应和阶跃响应的 S 参数 Sweep/X/Y 标签 Sweep－控制绘图中的独立变量的源。注：默认情况下，报告编辑器选择Use Current Design and Project variable values。 这将选择主要的频率扫描和项目仿真的数据。 为了绘制不同变量的多条迹 线图，选择Sweep Design and Project variable values，如果必要的话，在这里你可以改变频率域变 量之间的主要扫描关系。这有助于查看S21与短截线之间的关系。例如，在name栏中选择Primary sweep所在的行，你选择你需要的数值。也可以选择变量值进行绘图。 X－控制X轴的独立变量 Y－控制Y轴的独立变量 选择 Add Trace ，点击 Done 完成操作 有关多迹线绘图的例子，可以参加下面的图示。微波技术网系列教程之 HFSS 623D 绘图－简单的添加一个三维图代替一族曲线， 你可以绘制 3D 表面来显示数据随两个独立变量 的变化关系。微波技术网系列教程之 HFSS63输出变量－除了创建内置的绘图报告之外，你也可以创建你自己定义的输出变量，在 Trace 窗口 中点击 Output Variables 按钮，弹出下面的窗口。创建输出变量－在 name 框中输入名字，然后在表达式框中创建一个方程，点击 Add 在上面展示的例子中，我们已经创建了近似的螺旋电感的感应系数方程，我们也可以创建计算 Q 值的方程。 注：这些输出变量同样可以用于优化设计中 特例：天线参数 因为天线参数需要特别的计算设置来确定要计算的场域。因此显示天线参量也需要两个步骤。 创建 Infinite Sphere 设置： 1．选择Select HFSS & Radiation & Insert Far Field Setup & Infinite Sphere 2．输入Theta和Phi的步长 3．你也可以改变坐标系以计算基于移动的或旋转的坐标系的情况， 选择Coordinate System标签， 转换到一个新的坐标系中。 4．你也可以改变要计算的远场的辐射表面，通过切换到Radiation Surface标签，选择新表面 5．点击ok完成操作微波技术网系列教程之 HFSS 64创建2D图形报告 1．选择HFSS & Results & Create Report 2．从Report Type中选择 Far Field 3．从Display Type中选择 Radiation Pattern 4．从Trace对话框中选择 要绘图的Quantity。注： 如果存在多个Infinite Sphere 设置，请选择适 当的一个进行绘图。 5．选择Add Trace 然后 Done 有关常用的天线参数的定 义请参见 Online help 在线帮 助文档。 右图是一个左旋极化 LHCP 和右旋极化 RHCP 的二维曲 线图。微波技术网系列教程之 HFSS 65创建 3D 图形报告 除了要改变一下 Phi 和 Theta 属性以匹配远场计算之外， 和上面建立 2D 图形报告相似， 你可以 遵循 2D 绘图的建立过程创建 3D 图形报告，当然你也需要在 Quantity 中选择一项以绘制图形。 下图是一个贴片天线的 3D 图形有关天线阵的讨论 当同时使用Master 和 Slave边界条件仿效天线 阵，并使用阵因素来计算 天线模式，用HFSS可以轻 松的实现这个目的。请选 择HFSS & Radiation & Antenna Array Setup， 并在 No array setup、Regular array setup和 Custom array setup中选择一项 （这里我们选择Regular array setup），然后切换 到下一个标签Regular array，输入阵参数或包含 位置的文件名，一旦点击 OK，所有绘图或计算都会 随阵参数的设定而实时更 新，要回到单元计算，只 需选择No array setup即 可。下图给出的是单个单 元和扫描角定义为30度的 天线阵的场图分布。微波技术网系列教程之 HFSS 66微波技术网系列教程之 HFSS67数据操作 Data Manipulation 有时候，内置的quantities远远不够，即使给出输出变量的功能，也不能满足用户需求。基于此， Ansoft HFSS提供了一个内置的灵活的任意场计算器。 你可以使用该场计算器控制场quantities以获 得任意数值。典型的应用就是计算结构内部的功率流，这可以通过求沿几何表面的坡印亭矢量的 积分得出。通过场计算器是很容易实现的。访问场计算器，请选择HFSS & Fields & Calculator 有关场计算器中的各类函数的解释可以访问在线技术支持网站.ots2H微波技术网系列教程之 HFSS68场分布图 前面提及的都是绘制在几何体的 2D 平面内的场图，但这些仍然不能给我更直观的视图， HFSS 提供了一个更直观的特性就是查看不能直接测量的结构体内电磁场分布。 我们可以在选 择的几何体内显示场图，也可以以不同的频率、幅度、相位激励加以修正。同时，我们也可 以通过针对相位的动画形式查看某空间内场的传播情况。 创建 2D/3D 场分布图，请选择一个物体表面，或者整个物体，或者多个物体，然后选择 HFSS & Fields & Plot Fields &你可以改变激励频率和相位在随后弹出的对话框中。微波技术网系列教程之 HFSS69下图左图是魔 T 在 XY 平面的 Mag_E 分布图，右图是 arm 臂在空间的分布图上面介绍的 3D 绘图属于 Isoval 表面绘图，这不是默认的绘图类型，要改变场图类型，请选择 HFSS & Fields & Modify Plot Attributes，切换到Plot标签，在该对话框中的Plot的下拉菜单中选择 要操作的量，选中 IsovalSurface 当然你可以保持默认的Cloud Plot 云图不变，仅仅调整云图密 度cloud density和点的大小point size直到图形方便查看为止。微波技术网系列教程之 HFSS70激励源 有时候，我们希望多个端口同时激励（相位可能不同） ，这有助于计算合成功率。甚至有时候， 你需要计算在平面波激励的情况下的入射功率和反射功率。改变场激励方式，请选择HFSS & Fields & Edit Sources下图是魔 T 的场分布图，在两个端口的 E 面终端输入有 90 度的相移时，端口没有隔离口。微波技术网系列教程之 HFSS71相位动画 场分布图的最后一步就是创建动画，本质上说，就是展现相位随时间变化时，波如何在结构中传 播。创建一个3D场图动画，请选择HFSS & Field & Animate ，一般情况下，你可以采用默认设置， 如果你相限制计算时间的话，可以修改步长step。网格分布图 另一个比较有价值的绘图就是网格分布图 一旦创建，你可以查结构的哪些区域需要更 多的四面体网格从而改善网格质量，创建 网格分布图，请选择一个平面、剖面或者 一个物体以创建网格分布图，然后选择 HFSS & Fields & Plot Mesh微波技术网系列教程之 HFSS723D modeler 视窗 在这里你可以绘制场量，网格，有时候，这里会显得很拥挤，模型细节部分的绘图也很模糊，通 过关闭物体甚至场图的Visibility，可以减少这种混乱。选择View & Active View Visibility或者点击 ，然后选择Fields Reporter标签，选中 ，或不选中 你想显示的场图。求解循环 不象预处理，求解进程是自动化的，一旦问题定义正确之后，HFSS 就会接管过来，然后通过 几个求解进程阶段完成求解。启动求解进程，右键点击模型树中的 Analysis 选择 Analyze。复习 该部分内容是很重要的，因为求解设置对自动求解进程有直接的影响。仔细看看求解进程，我们 可以直到它由三个部分组成： 1． 初始求解 Initial Solution－包括生成网格、端口求解以及在单频处的完全求解 2． 自适应加密循环 Adaptive Refinement Loop－加密网格、在初始求解频率处执行完全 求解直到收敛 3． 频率扫描 Frequency Sweep－使用自适应加密循环产生的网格计算扫描频率响应 网格再利用 制几何等价物的网格剖分－对于优化分析设置而言，你可以要求 HFSS 复制一次扫描变化中 的计算过的网格应用在等价物体的扫描解算中。 初始网格选项 Initial Mesh Options 1．Use mesh from current design C 使用当前设计中先前的网格设置 2．Use mesh from other project C 调用另一个具有同样几何结构模型的网格设置微波技术网系列教程之 HFSS73微波技术网系列教程之 HFSS74改善 Analysis 配置 配置默认的进程执行优先级 选择 Tools &Options & HFSS Options & Solver远程分析－支持不同平台 队列 －项目、设计、参数扫描、频率扫描 －开启该功能， 选择Tools & Options & General Options & Analysis Options & Que all Simulations微波技术网系列教程之 HFSS75查看项目队列－Tools & Show Queued Simulations分布式分析 求解速度提升10倍－自动化的客户端服务器执行计算 （花费少量或不花费任何费用） ，可以通过其远程分析 能力完成设置，需要增加额外的License：10 “dependent analyses”微波技术网系列教程之 HFSS76收敛监视 你可以查看整个求解进程的收敛情况。有点点击 HFSS 模型树中的 Analysis/Setup，那么可以使 用 Convergence 标签以表格或图形形式查看收敛情况。矩阵收敛选项 Matrix Convergence Options－允许定义其他受凉准则：All－default 所有默认、 Diagonal 对角线的、Off－Diagonal 非对角线的、Selected Entries 选择输入的微波技术网系列教程之 HFSS 77Profile 在求解进程进行中或之后，你都可以查看计算资源或者 HFSS 求解分析中用到的 Profile 数据， 其本质上就是 HFSS 求解作业日志。该日志简要的记录了每次任务花费的时间长度以及需要多大 RAM 和硬盘空间。 Task－列出了求解作业进程中使用的软}