hfss_使用经验

HFSS使用经验谈

https://www.sodocs.net/doc/6211742869.html,

1.系统概述

HFSS--High-Frequency Structure Simulator

本指南是对有一些无源结构高频模拟经验，但对HFSS是新手的工程师编写的，它提供了对软件全貌的概述，它通过对设计例子从结构绘制，观察，三维问题的电磁解及简单结构的分析来介绍软件。

本教程中的例子，说明了软件的许多重要特性，例子分析文件及软件本身提供了一个直观的具指导意义的几何实例及结果，当使用本教程时请参考这些范例。

本材料仅给初学者一些基础知识，HFSS软件的详细的培训教程，可以登陆微波EDA 网查询，网址 https://www.sodocs.net/doc/6211742869.html,。

纵观

本章节介绍了软件的情况，给出了软件概貌，对工程模块的绘制，定义，电磁解及分析等基本步骤作一些简述。

什么是HFSS：

它是三维无源结构模块电磁分析软件包。

z它可以计算多个模式的散射参数（S-parameters）

z电场的分布，包括天线远区场的辐射模型

z对多个模式计算阻抗和传播常数

HFSS的绘图界面（它是建立在AutoCAD绘图工具基础上的）可以绘制任何所感兴趣的模型的几何结构，或者可从其他多个工业标准文件中读入三维几何结构。

模型的端口，材料及边界的确认后，给定频率及精度，就可以解相应的电磁场，由解出的相应数据，进行后处理后可以得到。

z S，Y，Z参数矩阵，归一化的内在S矩阵

z每个端口的阻抗和复传播常数（对某个模式）

z生动的有层次的场分布图

z幅度相位的多曲线图

z矢量和轮廓图

z二维或三维远场图

z场量与距离对照图

z Smith圆图

z数据表

高速精确模拟与造型

传统的电路的造型和分析包括，二维绘图加工测试，称为“Cut-and-try”，既修改--试验。有了HFSS软件后，可以用计算机完成此过程

你可以用此软件修改一个模型或从零件库中取出零件组成新的模型，可以任意角度观察模型。其次确定模型的材料，端口和边界条件。给定频率或扫频范围，进行电磁特性分析。

z可给定模型的数目

z输入的电压和电流

z收敛的判拒，不论是对整个S矩阵或是给定S 参量对这个端口任意模式

z解的类型：为一频率，扫频，快速扫频

本软件有许多数据处理能力可供选择

所存储的参量可供其他电力模拟器读取，比如EESof或系统设计软件。

本软件的使用，无需数字电磁专门知识。

软件特点

1．使用Maxwell’s方程解包含色散的电场和磁场。

2．可以在个人计算机或UNIX平台上运行。

3．使用AutoCAD工业标准界面来处理无限制几何结构。可含无限介质和端口。

4．软件具备固态的模型零件库，其中有预先绘制好的参数化的模块如滤波器，弯头，带线，电容等，使得复杂的结构的创建变得迅速而简单，这些模型都是数字化的，所以你可以修改数据以适应自己的需要。

5．在任何端口对任意模式，一使用者给定的精度技术S参数。

6．当材料是有耗时，可以计算其损耗值。

7．快速扫频观察电磁响应。

8．包含一工作控制界面，可用以建立长时间的模拟，不论四本地或遥控模拟，以优化计算机资源的使用时可以检查收敛进程。

z提供有层次的生动的可视场模型图，场的绘制及制表能力。

z可动态旋转视图以获得最佳视角。

z给出（天线）模型的辐射。

建模及分析步骤

结构建模：输入几何结构，定义其材料，端口和表面。

绘制几何模型：

1．绘制结构图。

2．可用undo命令，返回原步骤，以改正操作。

3．最后的绘成的图可以加以层次，改变视角。

4．如图中包含常用零件，则可从哭中迅速调用它

定义材料：

在几何模型图绘制完成后，可以定义材料的性质。定义可从库中材料中选择，也可输入自己的材料。可输入的参量有介电参量，磁导率，如果材料是有耗的还可以输入导电率，如为电阻还可以输入电阻率。

定义端口和边界：

第二步是定义结构的边界，定义和校准端口。边界的类型包括完善磁或电导，磁或电对称边界，导电边界，电阻边界：或是辐射边界。端口可以是波导，同轴导体或是事实上的任一种传输线。可以为每个感兴趣的端口或模画出阻抗，校准和极化线。软件系统会计算每一端口的场解，并提供如同阻抗等有用的数据。

计算S-参量

模拟器使用称为有限元分析法的数字方法计算场量和S参数。

通过接的对话框，使用者可以确定在某一个频率或扫频带上计算广义散射参数，S参量可对某一端口的阻抗进行归一化。

如果你在一电路板模拟中计划使用这些S-参量可用简单的菜单命令对其用50?重新归一化。

采用一适当细化的有限元网络，可使模型结果满足使用者的精度要求。

为了快速，用二维分析结构的端口，这时应指定仅端口解（ports-only solution）。

为了快速预览结构的频率响应，可选择快速频率扫描，这种方式节省时间，是用一等频率解的结果，通过有理函数的近拟得到某一频带内的电响应。

结果分析

在模拟结束后，可以计算模型的散射参数，用系统提供的后处理功能，可以显示数字结果及用图出场的分布。

利用端口表面平面颜色深度的变化可在屏幕上提供生动的波传播及电磁特性的画面。

2.绘制模型的几何外型

本章给出HFSS绘画特性，在给出的例子中使用了许多命令，这些命令在绘图，编辑，多视角观察中都是可用的。

需要思考的事：

HFSS是一分析软件，它可以核实你的无源结构的电磁特性设想，虽然HFSS中的绘画工具是灵活的，几乎任意结构都可以画，模拟应是可实现的，并应在分析软件的能力范围之内。

注意以下几个一般规则：

z环绕结构几何模型的封拦将自动记入封装效应，使得封入的模型具有一可实现的尺寸，当画微带线时，建议微带到外部封拦不小于5个基片厚度。

z当模拟开放区域时：

如天线和辐射问题，解时封拦围绕着天线，并标明封拦是一辐射边界，吸收边界靠近结构，并可以是任意形状。

z除非定义了一个激励源，否则结构至少应有一个端口，在无端口时，可在结构中加一源，如无源，至少应有一端口以便进行测量。

z不能模拟二极管，晶体管等有源器件

在结构中不能加直流偏量。

对金属导电率可以是无穷大，也可以是有限的。

电导率，介电率，介电常数可以是实数或复数，复介电常数主要是为了说明损耗正切。

结构中不能有可移动的零件。

z移动零件不能直接模拟，但可以通过不同的几何结构来推断，运动零件的电磁效应。

z应保持结构电尺寸尽可能小

软件模拟每一点的电磁场，为节省计算机资源，应使模型结构的尺寸合理。

当结构变得复杂时在给定的计算机上，会引起误差。

好的规则是将模拟对象的尺寸，限制在几个波长之内。

可以将电尺寸较大的物体沿传播方向分割为几个部分分别模拟，以得到整个模型的尺寸。

其他考虑：

由于算法本身是通过解麦克思韦方程来进行的，因而在计算时间和计算机存储方面要求很高，在绘制模型的几何图时应记住：

z结构应尽可能简单。模拟矩形结构比圆形简单，如某一面积如无电路上的特别要求，请将图形画成方角以节省内存

z利用对称结构，利用对称特性可以节省模拟时间和所需内存。

绘制工作前的准备

心中应想好要画的图形，在纸上先画出一草稿图，包含相关的尺寸。

考虑好结构的每一零件，因为可能要画剖面图

如结构较复杂，给出组成结构的部件列表。

应记住重要的是模拟结构内部空间，这里是电磁波通道而不是结构的壁。

当一些复杂的结构不重要时，可以简化。如角落的小平面，弧线，不必近似为曲线。金属导体可用二维物体来表示，而不用画成三维的。

绘图举例

在本部分我们用一步一步的指导画下面的模型作为例子：

z同轴T型结

z微带低通滤波器

z角锥天线

z螺旋天线

本章给出的命令是一个基础，使用它们你可以画出使用者自己的模型图。

同轴T绘制较简单，它使用到许多有用的绘图命令如单位，基本，薄片等。应记住你模拟的是两个导体之间介质空间而非导体。在绘制中内部导体用“drilled out”。我们感兴趣的是内外部导体之间的空间，其中的介质定义为空气抽去的内圆柱作为内部边界，在缺省时为完善导体。（2-6）

同轴节的绘制，分为以下步骤：

z以z为轴线，画内外三维圆柱。

z以y为轴线，画内外三维圆柱。

z分别联接以z轴，y轴为轴线的外圆柱和内圆柱。

z抽去内导体，从外部零件，组合物体。

z沿y-z平面，将目标沿对称面切开。

下面给出绘图细节

2-8

设立项目

在准备同轴T型节的绘制时，创建一个项目并给以命名，并设置相关参量：如绘制网格，单位，光标扑捉选项。

注意：虽然我们推荐你自己完成此例的绘制，但如你在不打算现在完成它，请参考“Examples”文件目录下的pre-drown例子。

本例子项目名称为coaxt

创建并命名项目：

要命名一个新项目，操作如下：

1．运行（HFSS）软件，则显示“项目管理”对话框。

2．在此对话框列表中点击“new”则显示“新项目对话框”。

3．在“new project”中键入“coaxtee”。

4．按“return”键或点击OK。

这样在pro文件目录下就建立一个名为coaxtee的目录，所有与coaxtee项目相关的文件都将保存在此目录下。目录名可以根据使用的意愿使用其他目录,这时显示使用者所选的项目对话框。

设置项目选择项：

项目选择对话框的显示是一缺省项，它提示你设置你的单位及网络设置。

2-9 对本例（同轴线T型节），设置如图2。2所示。

然后点击“ok”，这时显示主屏幕，注意这时所得项目名称显示在主屏幕的标题栏上。绘制Z-轴同轴线

在这一小节我们的任务是z-轴同轴线，在x-y平面上绘出内外导体。

因为x-y平面是一缺省平面，所以不用首先定义他画外导体圆柱。

1．点击主菜单上的Model—Draw，这时绘制屏幕会展示出来。

2．点击3D Objects中的Cylinder，注意这时会在窗口底部的文本柱中显示信息，提示你选择柱的中心。

3．在x-y区域移动光标，并点击左键以确定圆柱中心。

不用担心光标的位置，你在点击柱外点后可显示一对话框，所有的圆柱坐标在点击左键确定后都可以重新设置。

另一方法是在HFSS屏幕底部的文本框中键入它们的坐标以进入2D或3D项目。

在下一个例子，低通滤波器的设置中，就是用这种方法。

4．从你所选择的中心点开始移动光标，注意到此时有一圆显示在屏幕上，当你向不同方向移动光标时，此图会增大或缩小。

5．点击鼠标左键以确定圆的大小，在对话框中你可以调整它的大小。

6．参考图2-3中的对话框，可对原点尺寸及其他数据进行调整。

其中Dimensions中的“regment angle”是指对圆周多等分分割时，单一等分所对应的圆心角，这里对voaxtee选定的是15度。

注意：对许多结构而言，要进行精确的S参数分析，选择30度或更精的分割也是可行的。

关于选项、“world or local coordinates”

“world coordinate”是固定的笛卡儿坐标，x,y,x轴以确定在二维或三维空间中的位置。而使用local coordinate system ，给定原点的位置和指向以及UV平面，然后你可以移动或旋转局部坐标。

在对话框中显示出了项目的属性，注意在项目名称一项。虽然系统会给出一个缺省的名称，但给出你自己的更有特色的名称是有益的。在图2-3中，项目的名称是xycylout，此名称表明所定义的项目是外导体圆柱，并且在x-y平面。

另外还可以进行显示颜色的更改。

定义项目中的材料也是容易的事，可点击一种材料，并在“use in simulation”中核对。

由于此时的对象并不代表整个同轴线，不用担心是否在模拟中使用它或对它进行材料定义。

当对话框的填写内容使你满意后，点击“OK”，这时圆柱就会创建在x-y平面上，如图2-4所示。

编辑参数化的对象

在HFSS中，对象的参数（尺寸，位置，片割角度等）会随所绘的对象保存下来。可对这些参数进行参考和对其进行编辑以改变其结构。对象的参数化对结构的调整是非常方便的，使我们达到所期望的电响应，或者进行（what-if）分析。

对大多数2D和3D对象，起参数是与对象一并保存的，除非你删除了此对象。

仅为编辑的目的也可以与结构一起保存一对象。

对象可设置为不可视化的或设置为不参与模拟，也可以两者都选择，这需使用Edit>Visible和Edit>Simulation命令。

对同轴线T型结例子，用于创建完整的同轴线的圆柱可与结构一起，作为参数化的对象保存。

修改对象：

1．从绘画平面选择Edit>对象参数，这时显示参数化信息对话框。

2．双击你所要编辑的对象，这时会显示一对象模板。

3．进行你所打算修改的参数的编辑，完成后点击ok。

注意：由其他对象产生的对象，如连接成一体化所生成的对象，对这些生成的对象不要进行参数保存。只有那些用于一体化或连接的对象可进行参数保存。

另外使用多边形命令生成的多边形不可进行参数化处理。（2.13）

内导体的绘制。

内导体的绘制过程与外导体相同，仅尺寸不同，名称xycylin用于描述T位于x-y 平面上的内导体，如图2-5

图2-6给出了内外导体的同轴线。

绘制y轴同轴线

要画y轴同轴线，即将同轴线的内外导体绘制在x-z平面中。你需要首先设置绘制区域以显示此平面。

设置x-z平面

1．从绘制屏幕，选择菜单命令Define>Plane Set,这时平面表显示出来。

2．选择XZ平面，点击OK

这时，x-z平面中显示出网格点阵。

绘制x-z平面中的内外导体

内外导体圆柱的绘制，如同前面z轴同轴线的绘制。

选择3D Object>Cylinder，并给定中心，外部轮廓线，使用图2-7中的数据

对内部导体，选择图2-8中的数据，

（2-20）

使用一体化命令以创建Tee结

要使用z向同轴线和y向同轴线，创建一同轴线结，就要使用3D Object>Unit命令。

1．点击3D Object>Unit，出现Unit对话框。

2．从3D对象表中点击xycylout及xzcylout。

3．在对象名字栏中，键入一更具特色的名称如coaxout。

4．点击“ok”。

一体化的同轴线外导体显示在屏幕上，如图2-10。

5．再次选择3D Object>Unit命令。

6．这些点击对象xycylin和xzcylin，命名为coaxin。

7．点击“ok”

此时内部导体一体化组成同轴线的内导体，最后结果显示与2-9图。

同轴线切片

当结构中的电场和磁场存在对称关系时，我们将沿对称将结构切开，解电磁问题仅处理切剩的一半，或者在绘图就画一半或1/4或结果的一小部分，而精确模

拟整个结构，这样可节省时间，磁盘或内存空间。但应清楚结构的对称性并不意

味其中的电场和磁场一定具有对称性。

对同轴T型结，当沿y-z轴切开时磁场具备完善的磁对称。这样解所需时间更小，所需磁盘空间也小。

剖切命令：

1．点击Edit>Slice出现剖切对话框。

2．从3D对象列表中，选取coaxtee。

3．从平面列表中，点击YZ平面。

4．点击 OK。

如图2-11所示，仅正X方向的一半保留。

由外部圆柱T型结构中抽去内圆柱T型

如同本章开始时所述（图2-1）建模所感兴趣的面积是电磁场传播区域即内外导体之间，因此，使用抽取命令从外导体中抽取内部圆柱导体。也可以想像钻去内部圆柱，而得到完善导电壁。

命令：

1．点击3Dobject>Subtract---对象抽去对话框出现。

2．从3D对象芯类表中选取coaxout。

3．从抽去3D对象列表中选取coaxin。

4．在对象名称一栏键入 coaxtee。

5．选取use in simulation。

如此有疑问，不必担心，你可以选择编辑它：Edit>Simulation，而得到再次修改此项的机会。

6．在材料选择栏点击空气。

如对选择材料有疑问，不用担心，可以在以后再次指定材料。（在主平面当你设置边界条件时）。

7．击OK。

系统在导体抽取时会暂停相应。最后显示的图虽然与外部T型结

保存同轴结

在绘制图时，特别是绘制较复杂图形时，不时保存绘制结果是一个好的习惯。

从File>save保存文件。

用File>Return main返回主屏幕，这时对象模拟对话框显示出来如图2-12。表中给那些对象是可视的，以及被选中进行模拟的对象。

所有的用来建立其他对象的对象都与此对象一并保存，除非你明确地删除它们，虽然它们未列在此表中，同时也不可视。

如你需要它们以建立新的对象，可对其参数进行编辑，显示出的图会被自动更新。

在本例中，被剖切的同轴结在对话匡中出现这是因为它是创建的最终对象。

你可以定义材料，端口，及边界（仅用于本对象），也仅用于此对象的模拟中。

确认coaxtee对象是用于模拟的。

点击OK保存信息，并返回主屏幕。

这样，就完成了同轴T型结的绘制。

绘制微带低通滤波器

本节介绍微带低通滤波器的绘制。图2-13给出了微带低通滤波器的尺寸及端口的位置。

对此例，由于其磁对称性，我们仅画其1/2。首先画两个盒体，一个在另一个上，分别代表空气和微带基片，然后在微带基片上画二维滤波器微带。

使用下面一般命令绘制微带低通滤波器：

z建立对象。

z绘制安放1/2大小的长立方体代表微带线。

z在其上绘制另一长方体代表空气层。

z绘制1/2的低通滤波器微带线。

本节给出了上面操作的每一步。

建立对象

为了准备绘制微带低通滤波器，首先要创建并命名对象，设置相应的参数。

注：我们建议你使用本教材，绘制出次微带低通滤波器。但如果你现在不打算绘制，你可以参考examples目录下，预先以给定好的例子，此目录包含

了本教材中所有例子，本例子的对象的名为ms-lpf。

创建和命名对象

为创建命名一个对象的操作如下：

1．运行本系统软件，此时回展现对象管理对话框。

2．在对象列表中，点击“new”，新的对象对话框将展现出来。

3．在新对象栏中键入对象名称“lpfilter”。

4．回车或点击OK

这时一子目录名为lpfilter见创建在对象目录下（缺省情况）。所有也lpfilter

对象相关的文件都将保存在此目录下。

如你不希望运用缺省目录，可以修改或建立新的目录。一旦建立目录，这

时所选的对象对话框会呈现出来。

当你选择了一个新的对象后，此对象的显示是一种缺省安排，这时回出现

提示，要你输入单位，为近似仿真你的对象的网格的安排。

5．对本例使用的设置如图2-14所示。

6．点击OK，这时主屏幕出现

注意此时新对象的名称将出现在主屏幕的标题蓝栏中。

绘制介质层

要绘制微带低通滤波器的介质层，参考图2—13中的介质尺寸，并按如下步骤操作：

1．从主屏幕上选择Model I draw 出现绘画屏幕。

2．点击3D Object > box 注意：此时一提示出现在窗口的底部的文字栏中，指示你选择盒体的初始角位置。

3．移动鼠标到x-y轴原点，点击左键以确定盒体的一角。不必担心盒体的角度是否精确地与原点重合，在你点击确定盒体的对角线上的另一点

后，你可以设置盒体的所有坐标，并显示所有定义的盒体。移动鼠标到

盒体的另一角。注意到屏幕上会出现在屏幕上，其会随鼠标的移动面扩

大或缩小

4．点击鼠标的左键以确定盒体的另一角

不必担心盒体的尺寸，你可以在显示出来的盒体模块上进行调整其大小。

参考图2—15的对话框，使用其中的数据定义你的盒体。注意图2—15

中的对象命名为didectric

5．当模块中的内容满足你的要求后，点击ok 这时介质层已绘成如图2—16所示

6．参考2—17中的对话框，使用显示的尺寸和其他数据。注意到图2—17中的对象被命名为airbox

7．当盒体模块中的数据和信息满足你的要求时点击ok所画的空气盒体，如图2—18所示。注意到空气盒体和介质块是参数化的对象可以用

Edit>object parameters命令在任何时间对他们进行编辑。

为绘制微带电路定义一个二维平面。

为绘制微带线之前，先定义一个放置微带线的平面，为使微带位于介质层的上部，所定义的平面应高于原点25mil，即与介质层等高

1．点击命令：Defne>plane

一盒体以cross hair的方式显示出来，在文体区显示了原点提示

2．将光标移到介质层的最高点，点击鼠标左键显示信息，选择x轴键入坐标或键入‘V’—表示相对。

3．移动光标至介质层上部的另一角，点击鼠标左键这时显示与上面3中相同信息。

4．移动光标到介质层上部的第三个角，再次点击左键，这时定义平面的对话框出现在屏幕上。

5．给平面命名为mstrip-plan，如图Fig2-19图。

6．点击Apply然后点击Done。

此时平面mstrip-plane被加入平面列表中，当对象一旦绘制成，此平面就

成为缺省平面。

绘制微带电路

为了绘制微带电路，使用多线绘制命令Polyline使用屏幕下部的文本区，

输入每一点的相对位置偏离数据

绘制微带电路：

1．以绘画屏幕，点击2D objects>Polyline要给绘制多线输入一系列的点将点击它们之间的连线，当使用键盘来完成此项工作时，一般先在u-v

坐标系统中画出一绝对坐标组，以确定第一点。然后使用相对偏置，

使每一点都得到相对于前一点的偏离位置。

2．键入0，185然后回车，这样第一点就被置放在介质的边缘上，文本区中提示你选取或输入另一点，或键入‘r’以输入相对偏离距离数据。

注意：你可以删除你所加入的任一点，这可以电机鼠标的右键进行。

点击ESC键可完全退出Polyline命令状态。

3．键入‘r’文本区显示如下信息‘选择下一点或输入相对偏离数据或键入‘a’，表示绝对位置’

4．输入0，-12.5，回车。这时第一条线就画在屏幕上

5．输入剩下的点的位置，每输入一个点回车一次。

70,0

0,-60

45,0

6,65

65,0

0,-125

25,0

0,125

65,0

6,-125

0,165

45,0

0,60

70,0

0,125

-385,0

最后一个点的位置输入后，线段形成封闭，组成了一个2维对象。这时一2维对象完成对话框会出现在屏幕上。

6．在对象名称框中，输入microstrip，然后点击‘ok’,所点的微带电路，以一组线段表示，如图2-20图所示。

保存微带低通滤波器文件。

点击File>save命令，随时在绘制操作中保存文件是一个好的习惯。特别是在绘制较复杂的结构时是很重要的。

当你点击File >Return to Main，返回主屏幕，这时会显示出一模拟对话框。列表给出那一个对象是可视的。（这时一大写的V字母出现杂对象名字前）那些对象被选择为用于模拟（这时一个大写的字母S出现在相关的对象的名字前）。所有的你用来创建其他对象的对象都与创建的对象一起保存，除非你用命令删除它们。

虽然如此，它们并未显示在当前对话框中，也是不可见的。

如果你需要他们创建另外一些对象，你可编辑它们的参量，在绘制时会自动更新所作的修改。对本例来说，三个子对象显示在对话框中，即介质层，空气盒体及滤波器微带电路。

你可以对每个对象进行材料设置，因为你在屏幕上可以看到这些子对象，它们被标明是可视的。确定它们同时被标明是用于模拟的对象（S）然后点击OK保存对象，然后返回主屏幕。

这样你就完成了微带低通滤波器的绘制任务。

绘制角天线和螺旋天线两节略去。

下面为第三部分。

3-1材料的设置

如同第二章所述，你在你绘制其结构时可设置结构的组成材料。在定义2

维或3维参数的绘制模板中，允许你设置对象是否用于模拟及材料的属性。

显示在模板中的材料是你已包含在材料数据库中的那些种类。如果要使用

数据外的材料，可使用主屏幕菜单中的命令Materials>Assignment。

材料的类型：

z使用材料对话框来定义下列种类的物质的适当的值：

z有耗或无耗金属

z各向同性或各向异性介质

z半导体

z电阻

金属：

被指定为金属的对象可以是完善电导体或是有耗物质。

有耗金属具有一电导率值，利用此值系统模拟器会给出一个精确的表面阻抗近似

介质：

当一对象定义为介质时，它可以是各向同性的或是各向异性的。

使用磁损耗正切来定义有损耗介质。

使用电损耗正切来定义有耗电介质

介质：

当一对象定义为介质时，它可以是各向同性或各向异性的。

使用次损耗正切来定义有耗磁介质。

使用电损耗正切来定义有损耗电介质。

半导体：

半导体材料，例如硅半导体。

可以是2维或是3维的对象，你定义起特性：以电导率或是电阻率的形式，这两个参量是互为倒数的。当你输入一个参量后，系统会对另一参数一倒数形式进行更新。

对半导体还可以输入起介电常数和磁导率。

电阻：

虽然电子高度依赖于加工，最典型的是作为一2维对象来建模，并用每平方单位的欧数来定义。如果你要将一电阻作为三维模型来模拟，你必须输入一电阻率，单位是欧姆米。

注意，结构的模拟及有耗材料的特性计入任意结构在模拟时可以上有耗的或是无耗的。模拟时计入损耗的优点是：

z对某些种类的结构可得到更加精确的逼真的结果。

z使用有耗定义，可用以模拟一负载（电阻）有耗负载，终端以及包含完善导体如金和铜的结构。

如不计损耗，精确地模拟这样的结构是不可能的。

3-3

同轴线T型结的材料

同轴线所含材料只有空气（不包含边界的组成）在第二章中，当

绘制其结构时指定其中的材料是很方便的。

对同轴T型结例子，要查看其材料的指定。

可进行如下操作：

1．从系统对象管理对话框，打开coax在对象（如果在前面第二章的学习中，你已完成其结构图的绘制，或者打开预先划好的同轴T型结对象）

2．从主屏幕点击materials-Assignment此时材料定义对话框显示如图3-1。

注意对象coaxtee已列入对象表中，并定义为空气。

3．在对象表中点击空气。

4．点击Edit Material

介质定义对话框显示出来，如图3-2所示。注意这里空气同时具有相对介电常数，定义为1，它们是适当的。

5．点击Cancel已退出此对话框。

微带低通滤波器材料

微带低通滤波器含空气层和介质层和金属微带电路。每一对象都定义为一种材料。并都具有自己的一组特性。

指定微带低通滤波器材料。

1．以对象管理对话框中（在主屏幕中选Project>Project）

打开对象lpfilter（前提是在前章学习中尼以完成结构图的绘制

否则可打开Examples中预画好的对象ms_lpf

2．从主屏幕中点击Material>Assignment则相应的材料对话框显示出来。

3．从对象列表中，点击3Dobject airbox,

然后在材料表中，点击空气。

4．从对象列表中，点击介质

5．在物质名称栏中，点击氧化铝

6．在物质类型表中，点击核实框介质选项。由于氧化铝是一种各项同性材料，故无须点击各项异性核实框。

7．点击新材料（new Material）

屏幕上显示出介质定义对话框

8．使用如图3-3的典型氧化铝参量。

9．点击ok

10．从对象列表中点击2d Object Filter,然后在材料表中点击金属

11．点击Edit Material 屏幕上显示出金属定义对话框

12．如果perfect Conductor 一向已被选中，则点击它可转为非完善导体。

13．填入图3-4中所显示的电导率和磁导率，然后点击OK

这样我们就定义了微带低通滤波器中的材料。

后面，当你定义结构的边界，端口时，对此结构将定义两个端口以及电对称边界。

角锥天线的物理

在角锥天线的例子里，角锥天线和围绕天线的空气盆体都是由空气组成的。

可以在绘制图形时，指定其组成材料，也可以现在定义它们，即Material>Assigment。

步骤如下：

由系统中的对象管理对话框（从主屏幕中的Project>project）打开对象horntutor（如果在第二章中你已完成对象的绘制，否则可以打开事先以画好的例子，方法如前）。

具体材料指定步骤为：

1．从主屏幕开始，点击Material>Assignment，出现材料定义对话框。

2．点击每个3D对象（角和空气盒），并选用空气作为它们的材料。

3．点击“ok”

在下一章中，你在定义端口和边界时，可以定义为辐射边界，以使得电磁能量可以通过喇叭口和空气盆向外辐射。

边界的设置 4-1

为对象结构定义边界，使得电磁模拟器可以升入结构体的构成材料的特性。

定义端口是为了让模拟器知道能量是从哪里进入的，从什么地方离开的。

注意：

z在加入边界前你至少应在结构中确定一个对象以用于模拟。

z在加入边界前用于模拟的对象的材料都应设定。

注：边界的设置如同绘画，最终目的是使软件能“看见”和认别边界，所以设置边界的命令是重要的。唯一的例外是端口的设置。端口的设置优先与其他边界。

例：边界的设置有如下例子：

z同轴T型节

z微带低通滤波器

z角天线

同轴T型结由一个同轴传输线构成，此同轴线具有内导体和外导体。参考图4－1，观察各种边界。

此同轴结有三个端口，由于它具有磁对称被剖成一半

其边界的定义步骤如下：

1．由系统的对象管理对话框，打开对象coaxtee

2．从此对象的主屏幕上，点击Boundaries>Add，此时屏幕上出现定义端口和边界的对话框，如图4－2所示

4－4 端口的定义

同轴T型结具有三个端口，定义它们的步骤如下：

1．从端口或边界条件对话框，点击Enter Number of Port and Modes(输入端口和模式数目)，注意缺省设置是两个端口，各个端口一个模式

2．根据图4－3中的数据填好对话框中的各栏，然后点击ok

在同轴T型结的例子中，设置设解主模式和说第一阶模式。在这里你可以输入任意个模式，即也可以对高阶模式解对应的电磁场问题。注意，虽然你可以解任意个模式的电磁问题，但是你应限制你真正需要的模式的个数。

你定义的模式越多，解的结果S矩阵就越复杂，模式个数越多的解所需时间也越长。

注意：多个阻抗设置为0.5，由于同轴T型结具有H面对称，如不采用对称剖切技术，所需的模拟时间是现在的两倍。因而Impedance Multiplier一栏设为0.5以精确地计算原结构的阻抗。要设置阻抗倍增器，应首先点击选择端口和分配模式列表中的每个端口，然后在阻抗倍增器一栏中键入0.5

3．在表中在Port#1,点击1

4．当进行操作时应确定要处理的端口，然后点击3Point Plane。这时出现对话框，使你可以看见整个结构，在要定义端口的平面上点击三点。使用snap功能，选定一个平面是很容易的。如没有激活此功能，可以在Windows>Project Preference对话框中激活snap功能

5．将光标移至端口1上的某一点附近然后，点击它，参考图4－1，端口的分布。有一小x在最高点表示已被选择。

6．将光标移至端口上的另两点，再点击他们。当一平面上的三个点被选择后，一确定对话框会显示出来，而且该端口变成高亮状态

7．当该端口选择正确，点击ok。这时，端口定义或边界条件对话框会再次显示，一星号显示在Port#1之后，表示此端口已定义。

8．用相同的步骤可选择端口2和3

4－6定义边界

沿y-z平面的磁边界是在剖切结构时创建的。选择此平面，定义为对称的H 面。当模拟器工作时会将此对称平面计入模拟计算中。对称H面边界的定义如下：

1．从定义端或边界条件的对话框中的边界列表中点击对称H平面。注意，此时一名为Symmetric_H_Plane_4的边界列在边界名一栏中。可按你的意愿修改名称，但现在使用此缺省名。

2．点击3－Point Plane，出现对话框。可视结构图在所定义的平面上点击三点，以确定要定义的边界。

3．将光标移至对称平面上附近点击它，参考图4.1中磁对称平面位置，在最高点画有一小x，表明它已被选择。

4．将光标移至到该平面上另两点上，并点击它，当一平面上的三点被选择后，一确定的对话框出现，此时该平面高亮显示。

5．当对称平面选择正确，点击ok

到此为止，你已定义了同轴T型结中所有必要的边界，注意：有许多其他种类的边界，你可用于各种各样的结构类型，对于这些边界的细节，可参考User’s Peference第十章中的“边界”

4－7 边界的显示

为证实你所定义的端口和边界是正确的，你可以在任何时候显示检查它们，所用的命令为Boundaries>Display.

要显示你已定义的同轴T型结中的边界，可进行以下操作

1．点击Boundaries>Display，这时Display Boundary Condition对话框显示出来，如图4－4所示

2．点击各端口和边界，用不同的颜色表示它们，你也可以设置一刻度以便观察。这时一外部边界被列入，虽然在前节你并未定义此外部边界。此外部边界的定义是一种缺省，这里可以显示它。点击Clear和Clearall可擦去所选择的所有边界

3．点击Draw以显示所选择的边界。你可以绘制并显示一个边界或定义全部边界，可用鼠标移动对话框到一边，以便观察结构图。

4．当你对所显示的边界无修改意见时，可点击Done.

图4－5中给出了同轴T型结中的边界和各端口上的边界

4－9 询问边界信息

在边界显示以后，如果你忘记了边界的定义，你可以询问每一边界以便观察其名称。为此进行如下操作：

1．当所设计的边界显示在屏幕上时，可点击Boundary>Query,信息“选择要询问的边界窗口”显示在屏幕底部的文本框中。

2．点击任一窗口以显示该边界。屏幕底部的文本框中显示出该边界的名称。4－10定义端口校准线及阻抗线

对同轴T型结，可以预测最大的能量场的位置，故可以在各端口设置阻抗线。

这些线便使得解对象的电磁场时计算阻抗线成为可能。对同轴线而言，对其主模式能量场的最大处是以内导体边缘到外导体边缘成放射形状。校准线设定了每个端口的相位的方向。当电磁模拟完成后，相位将按校准线的指向排列出来。对本例而言，校准线和阻抗线是同一根线，所以对一个端口只需绘制一条线。

对本例不需要极化线。极化线使得简并模式与极化线排列在一起。典型的极化线应用是处理圆或方波导问题时，其中极化简并模式问题有可能存在。

设置阻抗，校准线和极化线是一种选项，在解之前不是必要的一步。然而对你的所有问题，定义端口校准线是一个好的习惯，它可以免除S矩阵中180度相移的不确定性。对所有的结构定义阻抗线也是一个好的习惯，这样你就可以计算功率－电压及电压－电流阻抗。

注意：阻抗，校准和极化线是对于单个端口而操作的，确认对结构中的每一个端口定义它们。参考4－1图，观察端口的分布，阻抗和校准线的位置。

4－11 解和显示电场

为证实你的阻抗线位置的正确性，你可以观察各端口上的电场，进行如下操作：

1．使用工具栏或Window>Zoom命令放大端口1

2．从屏幕中，点击Boundary>Port Calibration，这样端口上的阻抗线，项准线和极化线对话框会显示在屏幕上。

3．如它们还未被选择，点击Port#1和Mode#1

4．保留频率和缺省值10GHZ，保留标尺设置为Full

5．点击Solve and Display E Field，此时信息框“Computing the Port Solution”

显示出来。

6．当端口解完成后，可将Impedance/Calibration/Polarization Lines对话框移开，以便观察端口1的电场分布，如图4－6所示

因为你已设置了箭头的标度为Full，所有的箭头的尺度都是相同的，它们仅表示电场的方向。如你设置刻度为线性，则箭头的尺寸将变化，这样你可观察其方向和场的大小。另外还可以设置为对数刻度，给出场强度的对数变化和方向。

7．观察完成后，可点击Clear命令，清除端口中所有箭头。

4－15 绘制端口上的阻抗和校准线

操作如下：

1．确认在Windows>Project Preference中对象点捕获功能已被激活

2．确认Port#1和Mode#1处于高亮状态，点击Impedance和Calibration以在其后放置核对标记

3．在标明为Start的区域，点击Pick Point这时对话框会出现，使你可以选择该端口上的点，参考图4－1。注意到阻抗线和校准线应起始于端口外导体的边缘并指向内部，或者说从参考地指向信号线。

4．点击端口上外导体边缘上的一点Impedance/Calibration/Polarization Lines 对话框再次出现。注意到对起始点的X-Y-Z坐标值已填入

5．在标名end的区域，点击Pick Point这时对话框消失了，允许你在端口上选取一点。

6．在端口上的内导体边缘上选取一点，对话框再次出现。这时端点的三维坐标也已填入，而阻抗/校准线已在图中绘出，参考图4－7

7．点击Apply

8．重复上述步骤，绘出端口2和3的阻抗校准线，并确认点击Apply，使它们处于被使用状态

9．当所有的端口的线都定义后，点击Cancel.这时对同轴T型结而言，端口及端口的校准和边界都已定义，它可以进入解操作。

4－15微带低通滤波器的边界指定

微带低通滤波器要求有两个端口，一个为信号输入，另一个为信号输出。参考图4－8中端口和边界的位置。

滤波器的外部表面作为缺省值是完善导体。另外，因为阻抗边界是由电导率未定义的，此微带电路定义了阻抗边界。

如果知道最大的切向电场的分布处，可以对每一端口定义一阻抗线。并可定义一校准线，以防止180度相移的不确定性。对低通滤波器，对主模式电场最大处在微带中间到接地板之间。

软件系统可计算每一端口的Zpv和Zvi阻抗。一般情况，阻抗Zvi总是被计算的目标，除非输出端口不包含导体。

4－16

微带低通滤波器的端口的定义如下

1．从HFSS的对象管理对话框中，打开对象ms-lpf

2．从主屏幕，点击Boundaries>Add,出现Port or Boundary Condition对话框。3．从上述对话框中，点击Enter Number of Ports and Modes，出现定义端口和模式数对话框。缺省设置值是两个端口，每个端口一个模式

4．点击Port1 Modes1 Impedance1,以选择它

5．由于滤波器具有一个磁对称边界，在Impedance Multiplier 一栏中输入0.5 6．点击Port2 Modes1 Impedance1,以选择它

7．再次在Impedance Multiplier栏中输入0.5，然后点击ok。这时Define Number of Ports and Modes对话框消失

8．从Ports and Boundaries Currently Defined 列表中点击1

9．确认要定义的端口，点击3Point Plane。对话框消失，使你可以在要定义的端口平面上选取三点以定义该端口

10．将光标移到端口1上的某一点，点击它，参考图4－8中的位置。在最高点画出了一个小写x。它表明此端口已被选定

11．将光标移到端口平面另两点，并点击它们。将一平面中的三点被选择，会出现一核实对话框，被选中的端口会呈高亮状态

12．当端口选择正确点击ok。这时定义端口和边界条件对话框会重新出现，在Port1之后出现一星号，表示此端口已被定义

13．用相同的操作定义端口2，可参考图4－8

4-18定义边界

图4-8所示的磁对称边界，是通过仅给出滤波器图形的一般来建立的。

选择此平面，将它定义为对称|H平面，系统电磁模拟时会将此设置计入模拟计算中。

对称H边界定义如下

1．从端口和边界条件的定义对话框中选择Symmetric Hplane。缺省时，其名称为Symmetric_H_Plane_3，此名称是可以改变的，但现在使用此缺省名。2．点击3Point Plane，出现对话框，使你能看见整个结构，点击对称平面上的三点。

3．将光标移到微带电路的对称平面上的某一点并点击它。会在最高点出现一小x，表示此点已被选择。

4．同样选择对称平面中的另三点。当三点都被选择后，会出现一个核实对话框。该对话框平面成高亮状态。

5．当对称平面选择正确时，点击ok。这样微带低通滤波器中所有必须的边

界已都定义了。

4-19 端口校准线

对低通滤波器而言，最大电路的分布是可以预测的，因而可以设置端口的阻抗线和校准线，以便于系统在进行电磁模拟时计算相应的阻抗。

对低通滤波器，对主模式电场最大处在每个端口的中间，穿过介质位于接地板之间。由于利用磁对称的便利，滤波器电路被切成一半，所以阻抗线和校准线都位于对称面H中。

校准线给出了滤波器端口上信号的相位的方向。当电磁模拟进行时，既以次校准线作为排列的基准。

在本例中，校准线和阻抗线是重名的，故每端口仅画一条线即可。本例不需要极化线。注：如果使用阻抗线，校准线或极化线，则应确认在端口都给出定义。对本例，它们的定义，可参考图4-8

4-20 阻抗线和校准线的绘制

1．确认点捕捉功能已被激活。相关窗口是Windows>Project Preference 2．从主屏幕上，选择Boundaries>Port Calibration

3．确认Port#1和Mode#1处于高亮状态，点击阻抗和校准，将核对符号加在其后。

4．在标有Start地方，点击Pick Point。出现一对话框，你可以在该端口选取一点，参考图4-8，注意阻抗线和校准线应以端口的底部边缘开始指向上部。

5．点击端口1底部的外角。对话框Impedance/Calibration/Polarization Lines 重新出现。这是注意到，起始点的X,Y,Z坐标在对话框中已出现。

6．在标有end的区域点击Pick out。这时对话框出现，使你可以在此端口选取点

7．点击端口1的上部角，这时重新出现Impedance/Calibration/Polarization Lines对话框

8．点击Apply。这时端口的x,y,z坐标出现，端口上的Impedance/Calibration 线已画出。

9．点击Port#2，并重复上述操作，已画出端口2的阻抗和校准线。在选取该点之后，确认点击3Apply。

10．各端口的线定义完之后，点击Cancel，画出的线应如同图4-8所示。此时，微带低通滤波器在电磁模拟前的各项准备工作都已完成。

11．点击Project>Slove以保存端口的校准工作。

4-21 角天线边界指定

对角天线仅需要一个端口让信号馈入。电磁能量在天线的另一端辐射出去，以产生独特的辐射模型。参考图4-9，观察各端口的位置和剖分边界。图中仅为实际天线的1/4。

角天线边界的定义：

1．从HFSS中的对象管理对话框中，打开对象horntutor

2．从对象主屏幕中，点击Boundaries>Add。此时，端口或边界条件对话框出现。

4-22定义端口

角天线只有一个端口，定义操作如下：

1．从端口或边界条件定义对话窗口中点击Enter Number of Ports and Modes，注意缺省项为两个端口，每个端口一个模式。

2．确定一个端口，一个模式。

对角天线而言，具有两个对称面：一个磁对称面，另一个是电对称面。在Impedance Multiplier一栏中填入1是恰当的。这是因为对称面对应的Impedance Multiplier值是2，而磁对称面对应值为0.5，二者乘积为一。

这时‘端口或边界条件对话框’重新出现

3．端口定义：点击3 Point Boundaries Plane这时你应选择一有边界平面，而不仅是一平面。因为空气盒的一端面和天线的输入端口所在平面使重合的。用点捕捉功能Snap，确定一平面是很容易的。

4．将光标置于天线端口的最高点，并点击它。端口的位置可以参考图4-9。

如前，小写x的出现，表示该端口已被选择。

5．在选定端口上另两点，在屏幕底部的文本栏中会出现信息，要求你选择一平面。

6．将光标置于角天线底部的输入口平面上，点击它，然后回车。一确认信息会出现，你所选择的端口处于高亮状态。

7．当端口被正确选择，点击ok。重新出现端口或边界条件对话框，在Port#1之后出现*，表示Port1已定义。名称‘Port_1’出现在已定义端口和边界的列表中。

4-24 辐射边界的定义

在角天线中，空气盒中应确定一平面为辐射边界。此类型的边界使得所模拟的结构具有一合理大小的空间以辐射度电磁能量。这种类型的边界又称为吸收边界条件。

其定义如下：

1．从端口或边界条件定义对话框中点击Radiation作为边界的类型。出现边界选择命令对话框。

2．点击Object Name出现相应的对话框。可以使用对象的名称，因为整个角天线结构中的空气盒会得到此辐射边界条件。

3．点击airbox，再点击ok。出现确认对话框，这时空气盒处于高亮状态。4．点击ok。这时，已定义端口或边界名称列表中出现Radiation_2.

4－25 定义导体边界

在本例中，角状零件应被定义为导体。即角天线是由金属包围的，中间由空气构成。

导体边界定义为：

1．由端口或边界条件定义对话框中点击Conductor作为边界类型。

2．点击Object Name。边界选择命令对话框出现，点击horn1再点击ok。出现一确认对话框，而horn处于高亮。注意到在已定义端口或边界名列表中‘Conductor_3’已显示出来了。在本例中，使用缺省项导体边界数据。

4－26 对称平面边界

由于本例中包含有两个方向上的对称面，你必须从两个方向上剖切角天线。故最后求解的空间仅为原来的1/4。

对称面的定义

Symmetric H Plane定义1－5如前低通滤波器的定义。

6．端口或边界定义对话框中点击Symmetric-E Plane作为边界类型。

7．点击3 Point Plane

对话框出现，你可观察到整个结构，并可在所要定义的电对称平面上选择3点。激活Snap功能，以便于端口定义。

8．将光标置于角天线的y-z平面上的最高点附近点击它。点对称平面的位置可参考图4－9。同样会出现一x表示它已被选择。

9．同样可在E对称平面上选择另两点。三点都选定后，会出现确认一对话框。该平面将显高亮。

10．如对称面选择正确，点击ok。名称Symmetric_E_Plane_5将出现在现已定义的端口或边界的列表名单上。

4－28 定义孔边界

在前一步操作中，角天线的孔被金属所封闭。现在你需要重新存孔平面的自然边界，使其能够向外辐射电磁能量。

其操作是指定一个边界，重新存储此含有辐射口的边界条件。

记住指定边界的命令是重要的。所以先定义导体边界是重要的，然后在开口处使用‘重存储边界条件’移去金属边界。

定义孔的restore boundary 如下

1．从端口或边界定义对话框中点击restore作为边界类型。

2．点击3 Point Plane。对话框出现，在孔所在平面选取三点以进行定义，同样可使用snap功能。

3．置光标到角天线上辐射孔的最高点上，点击它。可参考图4－9，小x 的出现表示此点已被选定。

4．重复操作，以选定另两点。当三点都选定后，确认对话框出现孔呈高亮状态。

5．如上述选择正确，点击ok。这时DEFAULT_6出现在一确定端口和边界列表中。此时端口或边界定义对话框中的内容如同图4－10所示。

6．点击Done。此时上述对话框显示出来。这样你定义了所有的边界，此时保存你的对象是明智的，用Project>save命令进行保存。

4－30－4－31阻抗及校准线定义

参考前例，这里略去

4－32 输入一电压源

一般可使用一电压源来分析一内部端口，或分析一耦合线，如图4－11中的例子所示。

本节给出为分析微带耦合线而设置的电压源，如图4－11所示。

电压源的设置如下：

1．将包围结构的盒体向外扩展一小段（一般为1/4波长）注意在图4－11中，为了便于观察这种扩大，画的较长。

hfss中文教程 390-413 微波端口

rf 微波|射频|仿真|通信|电子|EMC|天线|雷达|数值 ---- 专业微波工程师社区: https://www.sodocs.net/doc/6211742869.html, HFSS FULL BOOK v10中文翻译版568页(原801页) (分节 水印 免费 发布版) 微波仿真论坛 --组织翻译 有史以来最全最强的 HFSS 中文教程 感谢所有参与翻译,校对,整理的会员 版权申明: 此翻译稿版权为微波仿真论坛(https://www.sodocs.net/doc/6211742869.html,)所有. 分节版可以转载. 严禁转载568页完整版. 推荐: EDA问题集合(收藏版) 之HFSS问题收藏集合 https://www.sodocs.net/doc/6211742869.html,/hfss.html Q: 分节版内容有删减吗? A:没有,只是把完整版分开按章节发布,免费下载.带水印但不影响基本阅读. Q: 完整版有什么优势? A:完整版会不断更新,修正,并加上心得注解.无水印.阅读更方便. Q: 本书结构? A: 前200页为使用介绍.接下来为实例(天线,器件,EMC,SI等).最后100页为基础综述 Q: 完整版在哪里下载? A: 微波仿真论坛( https://www.sodocs.net/doc/6211742869.html,/read.php?tid=5454 ) Q: 有纸质版吗? A:有.与完整版一样,喜欢纸质版的请联系站长邮寄rfeda@https://www.sodocs.net/doc/6211742869.html, 无特别需求请用电子版 Q: 还有其它翻译吗?A:有专门协助团队之翻译小组.除HFSS外,还组织了ADS,FEKO的翻译.还有正在筹划中的任务! Q: 翻译工程量有多大?A:论坛40位热心会员,120天初译,60天校对.30天整理成稿.感谢他们的付出! Q: https://www.sodocs.net/doc/6211742869.html,只讨论仿真吗? A:以仿真为主.微波综合社区. 论坛正在高速发展.涉及面会越来越广! 现涉及 微波|射频|仿真|通信|电子|EMC|天线|雷达|数值|高校|求职|招聘 Q: https://www.sodocs.net/doc/6211742869.html,特色? A: 以技术交流为主,注重贴子质量,严禁灌水; 资料注重原创; 各个版块有专门协助团队快速解决会员问题; https://www.sodocs.net/doc/6211742869.html, --- 等待你的加入 RF https://www.sodocs.net/doc/6211742869.html, rf---射频(Radio Frequency)

HFSS基础入门

第3章 HFSS工作界面 工作界面也称为用户界面，是HFSS软件使用者的工作环境；了解、熟悉这个工作环境是掌握HFSS 软件的第一步。本章将对HFSS的工作环境做一个全面的介绍，通过本章的讲解，希望能够帮助读者迅速熟悉HFSS的工作环境，了解HFSS的工作界面组成、各个工作窗口的主要功能以及HFSS主菜单中每项操作命令对应的功能，为掌握HFSS的设计操作做好充分的准备。 在本章，读者可以学到以下内容。 ;HFSS工作界面的组成。 ;HFSS工作界面中各个子窗口的作用。 ;HFSS主菜单栏所有操作命令对应的功能。 ;工具栏快捷按钮的添加和删除以及重新排列。 ;什么是工程树，什么是操作历史树。 ;三维模型窗口中栅格和坐标系的显示设置。 3.1 HFSS工作界面 HFSS工作界面采用了标准Windows的菜单与风格。打开HFSS后，可以看到其典型的工作界面，如图3.1所示，整个工作界面由菜单栏、工具栏、工程管理窗口、属性窗口、三维模型窗口、信息管理窗口、进程窗口和状态栏组成。 图3.1 HFSS工作界面

3.1.1 主菜单栏 主菜单栏位于HFSS工作界面的最上方，包含File、Edit、View、Project、Draw、Modeler、HFSS、Tools、Window和Help共10个菜单，这些菜单包含了HFSS的所有操作命令。下面就来简要介绍每个菜单命令的主要功能。 1．File菜单 File菜单用于管理HFSS工程设计文件，包括工程文件的新建、打开、保存以及打印等操作。File 下拉菜单包含的所有操作命令如图3.2所示。 2．Edit菜单 Edit菜单主要用于编辑和修改HFSS中三维模型的操作，Edit下拉菜单包含的所有操作命令如图3.3所示。 图3.2 File下拉菜单图3.3 Edit下拉菜单 其中，下拉菜单中部分操作命令的功能说明如下。 Copy Image：把三维模型窗口中的模型以图形的形式复制到剪贴板。 Arrange：模型的移动操作，包括平移（Move）、旋转（Rotate）、镜像移动（Mirror）和偏移操作（Offset）。 Duplicate：模型的复制操作，包括平移复制（Around Line）、沿坐标轴复制（Around Axis）和镜像复制（Mirror）。 Scale：缩放操作，对选中的模型，可以通过设置x、y、z轴的缩放因子使得该模型沿x、y、z轴进行伸缩。 Properties：显示选中模型的属性对话框。 3．View菜单 View菜单主要包含两部分功能操作，一是用于显示或隐藏工作界面中的子窗口，二是用于更改 ? 30 ?

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Ansoft高级培训班教材 ISM天线射频特性的Ansoft HFSS分析 李磊谢拥军编著 西安电子科技大学Ansoft培训中心

目录 第一章序言 第二章 创建项目 第三章 构造模型 第四章 优化

第一章序言 本讲义主要是引导学员学习使用Ansoft HFSS的优化功能进行微波工程设计。随着越来越多的民用科研产品集中在ISM频段，这一频段的微波元器件设计也就越来越受到射频工程师的关注。对于民用产品来说，微带天线适应了其集约化、小型化的需求，从而成为产品设计中的关键。 Ansoft HFSS提供的优化设计功能，特别适合于微波产品的优化设计。在这一优化功能中，结构参数、媒质本构常数等可以作为待优化的参数，元件的S参数、本征值和场分布等都可以作为优化的目标函数。学员通过可以本讲义的练习，熟悉这一功能。 这本手册的后边部分描述将引导你如何使用软件去建立、仿真和优化一个ISM天线的axial ratio（轴比）。本例假设使用者已经学习过并理解指南中的“The Getting Started”的内容。 备注：如果你对该内容不熟悉，请翻看指南中“Using the 3D Solid Modeler”部分。 该天线是一个右手圆极化天线（RHCP），工作在2.4GHz的ISM频率 (Bluetooth, 802.11b, etc. )

第二章创建项目 本章中你的目标是： √保存一个新项目。 √把一个新的HFSS设计加到已建的项目 √为项目选择一种求解方式 √设置设计使用的长度单位 时间：完成这章的内容总共大约要5分钟。 一.打开HFSS并保存一个新项目 1.双击桌面上的HFSS9图标，这样就可以启动HFSS。启动后的程序工作环境如图： 图2－1 HFSS工作界面 1．打开File选项(alt+F),单击Save as。2．找到合适的目录，键入项目名hfopt_ismantenna。 图2－2 保存HFSS项目

03.HFSS天线远场特性分析实例

HFSS —— High Frequency Structure Simulator, 是Ansoft公司推出的三维电磁仿真软件；是世界上第一个商业化的三维结构电磁场仿真软件，业界公认的三维电磁场设计和分析的工业标准。 HFSS是当今最流行的微波无源器件和天线设计软件。为了帮助广大工程师快速学习掌握HFSS，微波EDA网现联合易迪拓培训共同推出了HFSS学习培训视频课程套装，套装包含了迄今为止国内最经典、最全面的HFSS学习培训教程，套装中的多套中文视频培训教程能够为您提供最直观、最高效的学习方式，最大限度的节约您的学习时间，助您快速入门、自学掌握HFSS。 01. 两周学会HFSS —— 中文视频培训教程 由《HFSS电磁仿真设计应用详解》一书的作者亲自讲授，权威经 典，全程中文讲解，配合视频操作演示，直观、生动、易学；课程在讲 解时尽量摒弃繁琐的理论推导、抽象的概念，多从工程实践的角度出发， 采用通俗易懂的语言和直观的工程实例，不仅要让读者学习到怎么操作、 怎么使用HFSS，还要让读者明白为什么要这么操作，真正做到知其然 并知其所以然。通过两周十四天的课程学习，让您在最短的时间内快速 入门、学会并掌握HFSS的实际操作和工程应用，学完之后真正能够把 HFSS应用到实际研发工作中去… 02. HFSS 雷达散射截面分析 —— 中文视频培训教程 雷达散射截面（Radar Cross Section — RCS）的分析预估是电磁理论 研究的重要课题，使用HFSS可以方便的分析计算各种目标物体的RCS。 《HFSS雷达散射截面分析》中文视频教程全面剖析了如何使用HFSS 分析计算各种目标物体的RCS，详细讲授和演示如何使用HFSS分析计 算单站RCS、双站RCS和宽频RCS，以及如何同时仿真计算并查看不 同视角的单站RCS和双站RCS，课程的最后还实例讲解了HFSS分析 RCS时，无限大地平面的处理。内容翔实，视频教程，直观易学… HFSS学习培训视频课程套装，让您学不会HFSS都难… 详情浏览微波EDA网，网址：https://www.sodocs.net/doc/6211742869.html,/eda/hfss.html

HFSS经典讲义 HFSS教程

HFSS软件基础与应用 一、关于HFSS 在学习这个软件之前，我们首先对生产这个软件的公司有个大致的了解。 Ansoft公司是全球最大的提供以电磁技术为核心的专业EDA厂商，成立于1984年，总部设于美国宾西法尼亚州的匹兹堡市。Ansoft 公司自1997年进入中国市场后，先后在北京、上海和成都开设了办事处；并在北京理工大学、西安电子科技大学和北京航空航天大学设立三个培训中心。 Ansoft公司高频软件包是一个功能非常强大的设计工具，可应用于迅猛发展的无线技术、宽带通信网络、天线系统、航空航天电子等领域，进行系统分析、电路设计、电磁仿真和物理设计。高频产品包括：Ansoft Designer、HFSS等。 Ansoft HFSS 高频结构电磁场仿真软件，采用切向矢量有限元法求解任意三维无源结构的电磁场，得到特征阻抗、传播系数、辐射场、天线方向图等结果，利用周期性边界条件，可解决： (1) 基本电磁场数值解和开边界问题，近远场辐射问题; (2 )端口特征阻抗和传输常数: (3 )S参数和相应端口阻抗的归一化S参数; (4 )结构的本征模或谐振解。 二、 HFSS软件介绍与操作 这节课我们主要是学习HFSS（High Frequency Structure

Simulator, 高频结构仿真器）的操作和使用。 1、启动软件 软件界面 菜单栏（Menu bar）由文件、编辑、视图、工程、绘图、3D模型、HFSS、工具和帮助等下拉式菜单组成。 工程管理（Project Manage）窗口显示所以打开的HFSS工程的详细信息，包括边界、激励、剖分操作、分析、参数优化、结果、端口场显示、场覆盖图和辐射等。 3D模型窗口（3D Modeler Window）是创建几何模型的区域，包括模型视图区域和历史树。 状态栏（Status bar）位于HFSS界面底部，显示当前执行命令的信息。属性窗口（Properties window）显示在工程树、历史树和3D模型窗口中所选条目的特性或属性。 进度窗口（Progress window）监视运行进度，以图像方式表示进度完成比例。 信息管理（Message Manage）窗口显示工程设置的错误信息和分析进度信息。

S011-Ansoft HFSS经典中文教程-content

目录Table of Contents 1.序言 有限元法……………………………………………………………………1-1 样本问题……………………………………………………………………1-2 寻找结果……………………………………………………………………1-2 2.创建天线项目 进入项目管理区……………………………………………………………2-1 创建项目目录………………………………………………………………2-2 创建项目……………………………………………………………………2-3 访问项目目录………………..……………………………….…………….2-3 添加新项目……………………………………………………...………….2-3 存储项目注释…………………………………………………...………….2-4 3.运行Ansoft HFSS 打开新项目并运行模拟器…………………………..………………………3-1 执行命令窗口概观…………………………………………..………………3-2 命令区……………………………………………………………….……….3-2 显示区……………………………………………………………….……….3-2 画图和求解的一般步骤………………………………………………..……3-2 4.画几何模型 选择软件…………………………………………...…………………..……4-1 激励解……..…………………………………………………………..…….4-1 本征模解……….……..……………………………………………………...4-1 开始三维建模…………………………………………………..……………4-2 侧窗口……………………………………………………….…….…………4-3 Snaps…………………………………………………………………………4-3 定义画图区域………………………………………………………..………4-4 绝对和相对坐标.……………………………………………….….……4-4 网格…………………………………………………………….….…….4-4 创建几何模型……………………………………………………….….……4-4 画角锥喇叭………………………………………………………..…….4-5 画2D交界面…..……………………………………………..……4-5 旋转2D部分…………………..……………………………..……4-6 保存几何结构……………………………………………………..…….4-7 画辐射边界………………………………………………………..…….4-7 从abc中减去horn………………………………………………..…….4-8 拷贝horn………………………………………………………..….4-8 削减物体……………………………………………………...…….4-8 退出三维模拟器……………………………………………………………4-9

HFSS高级教程2

如何在HFSS 9.0 中使用参扫，优化和灵敏度分析 第一章 概述 1.1 变量的设置 在HFSS 9.0 中使用参数扫描和优化的方法比起HFSS 8.0 要简单的多。但是在使用之前有一个概念必须搞清。 如果需要使用参数扫描和优化功能，首先要用到的就是“变量”这个概念。给一个变量设置不同的数值，就可以不同的仿真结果，并且依据这个结果可以进行下一步的优化工作。 1.1.1 全局变量和局部变量 变量在HFSS 9.0 中有两个级别：1.全局变量，也叫项目变量；2.本地变量，也叫当前变量。两者的区别是，全局变量的变化将影响整个设计中的各个步骤将要用到或间接用到的步骤。而本地变量只影响当前设置的项目。从下面的图例中可以看到两者的不同。 假如有一个差分线模型，用它来分析差分特性阻抗。已知导线间的宽度可以影响这个阻抗数值，因此可以将导线宽度作为一个变量：W。如果将W 作为本地变量，将出现一个如图1 所示的现象： 图1A 图1B 图1 中，有一对差分线，定义了W 为局部变量。由于要求解差分阻抗，所以必须对这一对导线建立两个端口，并设置负载线，见图1A。那么在修改了W 的数值，如果W 加大，导线2 将右移，但是它的端口上的负载线并不移动，图1B。这样将造成解算数据的错误。 出现这种现象的原因是，W 是在建立导线2 模型的时候确定的本地变量；而负载线是在进行端口设置时做的，它与模型建立是间接关系。因W 变量变化导致的导线2 移动，并不影响到负载线。 但是如果将W 设置成了全局变量，那么因W 变量变化导致的导线2 移动时，负载线也将移动（图2）。 图2 1.1.2求解过程扫描的设置 对于参数扫描过程，可以进行扫描的设置，得到不同参数下的数条曲线。对于优化来讲，一般应将扫描设置取消。优化是指在一个确定的条件下优化某一个参数，如果再进行频率扫描优化效果的唯一性不便体现，而且将花费大量的硬件资源。

HFSS培训教程

Ansoft高级培训班教材 PCB板立体布线射频特性的Ansoft HFSS分析（I）－线间耦合 苏涛谢拥军编著 西安电子科技大学Ansoft培训中心

目录 第一章序言 第二章 创建项目 第三章 建立几何模型 第四章 设定端口和边界 第五章 解的产生 第六章 在Schematic Capture中做电路分析

第一章序言 随着现代电子信息科学向着小型化、集约化方向发展，很多的电子元器件集成在PCB 板上完成一项或几项特定的功能。这些元器件之间的信号依靠PCB板上的微带连接线传递，而且在实际结构中不可避免地会出现拐角等不连续性，这些导线之间的距离也比较接近。大量的科研实际中发现脉冲信号在经过这些传输线传递后会出现变形，这些形变有时会影响到信息传递的准确性。另外，由于线间距离较近，线间的相互耦合会引起不同线路间信息的干扰，也会加大误码率。因此，深入地研究PCB板上立体布线的这些效应对于实际科研具有非常重要的意义。 Ansoft HFSS软件是一个很好的分析此类问题的软件。我们知道，脉冲信号具有很宽的频谱，正是其射频分量在微带线上传输时具有的分布参数效应会引起拐角反射、线间耦合等情况的出现，从而影响了信号特性的变化。我们可以利用Ansoft HFSS这一有限元方法分析的工具研究PCB板上立体布线的这些射频特性，得出其宽带频谱内的频域特性的变化，从而研究其引起的时域特性变化。 这一手册着重研究线间耦合的射频特性，耦合微带的结构如图所示，使用Ansoft HFSS9.0建模分析。

第二章创建项目 1、打开Ansoft HFSS 9，并在缺省工程中点击鼠标右键，加入一个HFSS设计项目，见图1。结果如图2，屏幕主要部分自左向右依次为工程管理区（Project Manager）、对象列表和3D绘图区（与对象列表一起通称为3D Modeler window）。 2、解的类型。在菜单中选择HFSS/Solution Type（图2），并在弹出窗口中选择Driven Terminal（图3）。共有三种类型选择，Driven Modal、Driven Terminal和EigenMode，Diven Modal与Driven Terminal的区别在于S矩阵的表示形式不同，前者采用入射和反射能量的形式，而后者采用电压和电流的形式。该工程分析后，要作为器件导出结果到Spice中进一步分析，所以采用Driven Terminal的形式。EigenMode表示本征模类型。 3、点击工具条上存盘按钮（图4），或在菜单中选择Save，第一次的时候将询问工程名称，该工程名字为CoupledMicrostrip，存盘，创建工程完毕。 图1 在工程中加入一个HFSS设计项目 图2 HFSS解类型

hfss中文教程 320-347 同轴连接器

ＲＦ同轴连接器中文教程 RF https://www.sodocs.net/doc/6211742869.html, rf---射频(Radio Frequency)

第二节 同轴连接器 这个例子教你如何在HFSS设计环境下创建、仿真、分析一个同轴连接器。 第226 页

一.Ansoft HFSS 设计环境 以下属性将应用到这一无源器件模型的创建中 1．三维立体模型 基本元件：柱体（Cylinders），折线（Polylines），圆（Circles） 布尔（Boolean）操作：合并（Unite），删除（Subtract），扫频（Sweep）2．边界/激励 端口：波端口（Wave Ports）和终端积分线（Terminal Lines） 3．分析 扫描: 快速频域扫描（Fast Frequency） 4．结果 笛卡尔直角坐标系绘图(Cartesian Plotting) 5．场分布图 三维场图绘制(3D field Plots)，场分布动画(Animation)，剪切平面(Cut-Planes) 第227 页

二.开始 一）启动Ansoft HFSS 1．点击微软的开始按钮，选择程序，然后选择Ansoft，HFSS10程序组，点击HFSS10，进入Ansoft HFSS。 二）设置工具选项 注意：为了按照本例中概述的步骤，应核实以下工具选项已设置： 1．选择菜单中的工具（Tools）>选项（Options）>HFSS选项（HFSS Options） 2．HFSS选项窗口： 1）点击常规（General）标签 a．建立新边界时，使用数据登记项的向导（Use Wizards for data entry when creating new boundaries）：勾上。 b．用几何形状复制边界（Duplicate boundaries with geometry）：勾上 2）点击OK按钮。 3．选择菜单中的工具（Tools）>选项（Options）>3D模型选项（3D Modeler Options） 4．3D模型选项（3D Modeler Options）窗口： 1）点击操作（Operation）标签 自动覆盖闭合的多段线（Automatically cover closed polylines）：勾上。 2）点击画图（Drawing）标签 编辑新建原始结构的属性（Edit property of new primitives）：勾上。 3）点击OK按钮 三）打开一个新工程 1．在窗口，点击标准工具栏中的新建图标，或者选这菜单中文件（File）>新建（New）。 2．从工程（Project）菜单中选择插入HFSS设计（Insert HFSS Design）。 四）设置解决方案类型（Set Solution Type） 1．选择菜单中的HFSS>解决方案类型（Solution Type） 2．解决方案类型窗口： 1）选择终端驱动（Driven Terminal） 2）点击OK按钮。 第228 页

HFSS使用心得

HFSS与MWS简介及HFSS使用心得 https://www.sodocs.net/doc/6211742869.html, 1、简介 目前，国际上主流的三维高频电磁场仿真软件有德国CST公司的MicroWave Studio（微波工作室）、美国Ansoft公司的HFSS（高频电磁场仿真），而诸如Zeland 等软件则最多只能算作2.5维的。 就目前发行的版本而言， CST的MWS的前后处理界面及操作感比HFSS 好很多，然而Ansoft也意识到了自己的缺点，在将要推出的新版本HFSS（定名为Ansoft Designer）中，界面及操作都得到了极大的改善，完全可以和CST相比；在性能方面，2个软件各有所长，在业界每隔一定时间就会有一次软件比赛，看看谁的软件算的快，算的准，在过去的时间里，CST和ANSOFT成绩相差不多；价格方面，2个软件相差不多，大约在7～8万美元的水平，且都有出国培训的安排。 值得注意的是，MWS采用的理论基础是FDTD（有限时域差分方法），所以MWS的计算是由时域得到频域解，对于象滤波器，耦合器等主要关心带内参数的问题设计就非常适合；而HFSS采用的理论基础是有限元方法，是一种积分方法，其解是频域的，所以HFSS是由频域到时域，对于设计各种辐射器及求本征模问题很擅长。当然，并不是说2个软件在对方的领域就一无是处。 由于Ansoft进入中国市场较早，所以目前国内的HFSS使用者众多，特别是在各大通信技术研究单位、公司、高校非常普及。 2、使用心得 和大部分的大型数值分析软件相似，以有限元方法为基础的Ansoft HFSS并非是傻瓜软件，对于绝大部分的问题来说，想要得到快速而准确的结果，必须人工作一定的干预。除了必须十分明了模型细节外，建模者本身也最好具备一定的电磁理论基础。 作者假定阅读者使用过HFSS，因此对一些属于基本操作方面的内容并不提及。 2.1、对称的使用 对于一个具体的高频电磁场仿真问题，首先应该看看它是否可以采用对称面。这里面的约束主要在几何对称和激励对称要求。如果一个问题的激励并不要求是可改变的，比如全部同相馈电的阵列，此时最好采用对称，甚至可以采用2个对称（E和H对称），将可以大大节约时间和设备资源。 2.2、面的使用 在实际问题中，有很多结构是可以使用2维面来代替的，使用2维面的好处