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。
第二节 本练习的说明
在下面的章节中，有4 个例题（E:\Maxwell\HFSS90\Mic_w\...）：
例题1: 简单微带线结构模型。以导线宽度局部变量进行参数扫描和优化,-- Mic_w.hfss。
例题2：同样的简单微带线结构模型。以介电常数为局部变量进行参数扫描和优化,--
Mic_fr.hfss
模型同例题1。
例题3：微带线结构的差分线模型。分别以间距为局部变量和全局变量参数扫描和优化 -- Dif_L.hfss 和 Dif_G.hsfs
例题4: 微带线结构的差分线模型的灵敏度分析 -- Mic__xyzfr.hfss。
模型同例题1。
第二章 以导线宽度为本地变量求解微带线特性阻抗练习
2.1 设置解的类型
图2.1 设置解的类型
在HFSS 主菜单中，选择Solution Type 命令，在弹出的类型设置窗口，选择“Driven Termin”选项。
2.2 设置绘图单位
图2.2 设置绘图单位
2.3 建立微带线模型
2.3.1 介质层模型 － PCB
模型： 三维；（X=0,Y=0,Z=0） (dX=200,dY=100,dZ=4)
材料：Fr4
2.3.2 空气箱 － Air
模型： 三维；（X=0,Y=0,Z=4） (dX=200,dY =100,dZ=36)
材料：真空
2.3.3 导线模型 — T
模型： 二维；（X=0,Y=50,Z=4） (dX=200,dY =6,dZ=0)
材料：2D 图形，没有材料属性
2.3.4 端口设置 － P1，P2
模型： 二维； 端口P1（X=200,Y=0,Z=0） (dX=0,dY =100,dZ=36)
端口P2（X=0, Y=0,Z=0） (dX=0,dY =100,dZ=36)
材料：2D 图形，没有材料属性
2.3.5 激励以及负载线设置
Wave 端口P1 负载线：（X=200,Y=50,Z=0） (dX=0,dY =0,dZ=4)
Wave 端口P2 负载线：（X=0, Y=50,Z=0） (dX=0,dY =0,dZ=4)
2.3.6 边界设置
设置导线为 E 边界；设置空气箱为H 边界。
2.3.7 模型结构图
图2.3 完成的微带线模型
2.4 设置变量
变量已经确定是导线宽度，由于端口处的负载线是位于导线中心的，所以如果简单将导线宽度变化，则负载线将偏离导线中心，为此在设置这个变量时最好有这个考虑。
一般状态下，应该先完成标准模型的建立，然后再设置变量。本例将导线中心Y 坐标设为50mil，设导线的宽度值为变量W。
在模型窗口双击T 模型，弹出属性窗口（图2.4），在尺寸栏中修改导线的Y 起始坐标值为50-w/2,
图2.4 修改导线的Y 坐标值，设成变量
图2.5 输入变量数值（带单位）
由于坐标值栏出现变量，将自动弹出变量设置窗口，在这个窗口中输入5mil（注意一定要带单位，图2.5）。在图2.5 中可以看到，W 是一个本地变量，点击OK。
然后在图2.4 中Y 尺寸栏，将6mil 修改成变量W。点击确认按钮，最后的结果见图2.6.
2.5 设置仿真参数
按照图2.6 设置仿真（单频）仿真参数。这里定义最大通过数量为2,是因为试图减少运算时间。这有可能会影响精度。
图2.6 设置单频仿真参数
2.6 设置参数扫描
2.6.1 添加参数扫描
图2.7 添加参数扫描设置
在项目窗口的Optimetrics 处，点击右键在右键菜单中选择Add 栏中的参数项（图2.7），在弹出的窗口中进行如下设置：
2.6.1.1 扫描定义标签
1) 在Setup Sweep Analysis 窗口的Sweep Definitions 标签中点击Add 按钮，出现
Add/Editsweep窗口。
2) 在变量列表兰出现内置的W 变量，这是因为当前只有一个变量设置的原因（ 图2.8）。
3) 在图2.8 中选择线性步长（默认选项）
4) 规定变量W 的起始值，中止值和步长
5) 点击 Add 按钮，将这个设置移至窗口的右边，点击OK。此时在Setup Sweep
Analysis 窗口的Sweep Definitions 标签选项窗口变成如图2.9.
图2.8
图2.9
2.6.1.2 Table 标签
点击Table 标签，可以看到将要进行的参数扫描变量值。
图2.10 参数扫描变量值列表
2.6.1.3 General 标签
如果需要保存扫描文件，可在General 标签中选中Save filed 复选项。其余设置，用默认值。
图2.11 General 标签设置
2.6.1.4 Calculations 计算标签
1) 点击Calculations 标签后，在该窗口中先点击Add 按钮，默认的，在solution 栏
下出现的是，“采用作后一次计算结果”分析选项，它的名称默认的是：Setup1。
2) 点击该窗口中Edit Calculation 按钮，出现输出变量设置窗口（图2.12）
图2.12 输出变量设置界面
在图2.12 窗口的左下边，默认的两个设置是：
Report Type（报告类型）为 ―― Modal S parameters
Solution（相应）为：―― Setup1：LastAdaptive 这两项在这个例题中就使用默认
选项。
3) 在类别（Categoye）栏，选择Port Zo
4) 在Quantity 栏，只选择一个端口的Zo：Zo（WavePort1）
5) 在函数栏选 re（实部）
6) 在窗口中部名称栏写入输出变量的名称：ZK
7) 点击“Insert quantity Into Expression”按钮（红色箭头），表达式将出现在Expression
栏。
8) 点击Add 按钮（兰色箭头），表达式将最终出现在输出变量窗口。
9) 点击 Done 按钮完成计算标签的设置（如果还有其它输出变量设置，可重复第3 到
第8 个步骤）。
10) 此时计算标签设置完成，见图2.13。
图2.13 完成后的计算标签设置窗口
11) 点击图2.13 中确定按钮，关闭扫描设置。同时在项目窗口的Optimetrics 栏目下，
将出现新的项目：paramertric setup1(下图)
2.6.2 执行参数扫描
执行参数扫描。由于这里目前进行的只是参数扫描。还没有进行优化操作，所以可以加入对微带线宽在规定频率范围的Sweep 分析。
在项目窗口Analysis 下Setup1 处的右键菜单中，执行添加扫描命令，建立从0.5GHz 到5GHz 的扫描功能（下图）。
在Optimetrics 下ParametricSetup1 的右键菜单中执行Analyze 命令，开始扫描分析。
图2.14 执行分析命令
2.7 观察参数仿真结果
图2.15
图2.16
在项目窗口Optimetrics 下Results 中执行 Creat Report 命令（图2.15），出现图2.16 窗口,在这里确定表格类型（本例为S 参数，还可以有场图的选择），和显示曲线的坐标系（这里是笛卡儿）。然后点击OK，进入曲线设置窗口（Trace 窗口）。
2.7.1 显示曲线的设置之一：Context 设置
在这个窗口中Context 项目的两个设置都有默认值，见图2.17.在Solution 项中，默认的是扫描，在下拉菜单中还有，如右图所示的几个选择。
图2.17
在这个窗口的Domain 选项，除了Sweep 外，还有时间（time）选项。
2.7.2 显示曲线的设置之二：扫描标签的设置
图2.18 扫描标签的设置
这里有两个单选按钮：Use current ...；和Sweep Design...两个选项。如果选中上面的，则只没有关于W 变量的参数扫描数据。在这里选择后面一个，同时在右边的窗口中可以看到关于W 参数的取值情况。
2.7.3 显示曲线的设置之三：X 轴显示参数的设置
这里使用X 轴为频率的默认选项
2.7.4 显示曲线的设置之四：Y 轴显示参数设置
图2.19 曲线Y 轴显示参数设置
按照图2.19 中进行设置，选择显示曲线类型为端口阻抗Zo；只显示端口1 的曲线，函数为显示实部。
然后点击Add 按钮，这个曲线将出现在Trace 栏中。再点击Done 按钮，将出现曲线图（图2.20）。
在图2.20 中可以看到四条曲线。它们分别是当导线的宽度为4mil，6mil，8mil，10mil 时，在模型的端口1 处的特性阻抗。
这里有两点：
1） 微带线的特性阻抗，随导线宽度的增加而减小，当线宽为4mil 时，阻抗为75Ω左右。当线宽增加至10mil 时，它的阻抗值大约在44Ω左右。
2） 在500Khz 到5GHz 频率范围内的阻抗基本是布发生变化的，这完全符合传输线特性。按照常规的方法可以对曲线的显示方式进行各种修正和设置。
图2.20 显示参数扫描曲线
2.7.5 使用Optimetrics\ParametricSetup1 进行扫描结果观察
图2.21
在2.7.4 中使用的是打印结果的方法来观察参数扫描的结果。还有另外的的方法，这里不进行曲线的Rort，而只是进行观察。方法是按图2.21 所示的方法，执行View 仿真结果。这时将弹出结果观察窗口。
图2.22
在图2.22 中Result 标签里，选中Table，将以数据格式显示导线宽度不同时的Zo 数值。
如果选中Plot，将以曲线形式显示线宽和Zo 之间的关系。注意，这里的曲线，横坐标是线宽，纵坐标是阻抗数值。
图2.23 导线宽度和导线特性阻抗之间的关系曲线
2.8 优化功能的使用和设置
2.8.1 取消扫描设置
在上图所示界面的右键菜单中，执行Delete 命令，删除扫描功能。图2.24 取消分析
项目中的扫描设置。（以Mic_w_Op 为名令存文件）
2.8.2 将模型的W 参数转换成Optimization 变量
1) 在HFSS 主菜单中执行Design Parameters 命令，出现参数设置窗口
2) 在本地变量标签中，选择“Optimization”，此时W 变量出现在名称栏中
3) 选中Include（在复选框中点击），这里可以修改最大/最小值的设置。点击确定按
钮。
图2.25 将模型的W 参数转换成Optimization 变量
2.8.3 添加优化设置
1) 在项目窗口的Opimetrcis 处的右键菜单中，执行Add 命令（或点击工具图标 ）
2) 在出现设置窗口中的Goals 标签中Optimizer 栏的下拉列表中，选择“Quasi
Newton”
3) 在 Max.No. of lterations 栏中，同意使用默认值1000
4) 清楚保存文件选项，设置结果见图2.26。
图2.26
2.8.4 添加Cost 函数
1) 在Goals 标签中，点击Add 按钮，新的一行出现在Cost Function 窗口中。
注意：如果曾经进行过全频扫描设置，在这里将出现的是Setup1 Sweep 相应，实际进行优化时是没有进行频率扫描的。所以，在删除扫描设置后，应该重新运行一次仿真，这样在这里就得到了我们希望的“Setup1 Adaptive”相应。
2) 设置cost 函数，在Calculation 项的下拉列表中选中ZK，并填入等式ZK － 50（需
要得到的阻抗是50Ω，令它减去50 ，若结果为“0”,则达到优化目的）
3) 在Goal 栏填入0
4) 令 Weigh 栏数值为 1
5) 在Acceptable Cost 栏填入0.05（如果ZK－50 的值小于了0.05,则停止运算）
图2.27 Cost 函数的设置
2.8.5 修改变量的起始和中止值
图2.28 修改变量的起始和中止值
按照图2.28 进行变量起始和中止值的设定
2.8.6 General 项目的设置（解算方式设置）
图2.29 解算方式设置
按照图2.29 进行解算方式。完成上述所有设置以后，点击OK。
2.8.7 执行优化分析
在完成所有的设置以后，在模型窗口Optimetrics 下又增加了一项“Parameteric Setup1”，如图2.30 所示。
在Optimization Setup1 的右键菜单中执行仿真命令，开始进行仿真。
图 2.30
图 2.31
开始仿真后，在HFSS 界面左下方窗口将随时显示当前的运算情况，如图2.31 所示，当线宽值为8.22mil 时，满足与50Ω设定值的误差小于0.05,仿真结束。
2.8.8 观察忧化结果
在模型窗口的Optimization Setup1 处的右键菜单中执行View 命令，可以看到优化结果。
图2.32 优化的最后结果
从曲线也可以看到当线宽＝8.22mil 时，微带线在端口1 处的特性阻抗为50Ω。
2.9 建模与参扫之间的一个需要注意的问题
在2.4 中设置了W 为导线宽度的变量。但是要注意到，在初始位置，我们建立的负载线是位于导线中心处的（Y＝53mil），但是当W＝10mil 时，它的负载线位置，并没有发生变化，将偏离导线中心。这将引起一些仿真误差，虽然不大但是如果可以应该在建模时加以考虑。
2.9.1 标准状态1
图2.33A
图2.33B
图2.33A 是标准设置状态，负载线位于导线中心，线宽7mil，此时计算的Zo 为图2.33B。
在下面的图2.34A 中，由于导线移动，造成负载线并非垂直于端口设置，虽然其它参数没有发生变化，但是在图2.34B 中，可以看到计算结果还是略有误差的。
2.9.2 导线位置移动
图2.34A
图2.34B
2.9.3 标准状态2
图2.35A
图2.35B
图2.35A 是标准设置状态，负载线位于导线中心，线宽15mil，此时计算的Zo 为图2.35B
2.9.4 负载线位置发生变化
图2.36A
图2.36B
在上面的图2.36A 中，由于负载线位置发生变化，对比图2.35，虽然其它参数没有发生变化，但是在图2.36B 中，可以看到计算结果还是略有误差的。
2.10 修正设计
在这个模型中，由于导线线宽发生变化，如果将导线模型的位置变量略加修改，就可以使在导线宽度变化时，负载线始终保持在导线中心处。
其设置方法如下：
图2.37
这里将导线的起始位置设为，50mil－W/2；线宽设置为W。这样导线宽度发生变化时，它的中心总是保持在Y＝50mil 处，这样，它的负载线位置将总是位于端口中心且垂直于端口，避免了2.9 节中出现的问题。
注意：在变量表达式中单位的使用，由于在设置变量时已经指定W 的单位是mil，所以W/2 项不用指定单位。但是它前面的50,必须加上单位。
如果发生单位错误或者其它位置错误，检验的方法就是，一旦发生错误，该模型将不出现在窗口之中。
如果应用检查程序，也将在3D 栏目中报错。
2.11 优化过程中不收敛的处理
并不是每一种优化设置都可以得到座钟结果的，必要时可以修正优化参数的设置，比如区间设置和步长设置。在优化过程中，界面左下方窗口随时显示当前的运行状态（变量值）。
同时可以通过模型窗口OptimezationSetup1 项的右键菜单中执行View Analysis Result 命令（图2.38）进行观察
图2.38
图2.39 是观察窗口中Cost，优化过程中误差函数的情况。它的横坐标是优化计算次数，纵坐标是误差值。从图中可以看到，在起始值处，它的仿真结果与目标值之间的差值（Cost）
最小。然而随后的取值确偏离了方向，这样将不会取得最终的优化结果。
根据图2.39 以及每个计算点的变量值（在这个界面的Table 栏中可以看到），可以重新设置优化变量的取值范围（应在图2.39 中Cost 最小值附近设置优化范围），以及步长。
图2.39 Cost 图标
第三章 关于介质物体的参扫和优化
在传输线领域，介质的材质（介电常数），和介质层厚度，都将影响传输线特性。本例中设置了两个变量，通过参扫来分析它们的影响。
●H：表征介质层厚度的变量（全局变量，由于这个变量可能与其它模型参数相关，比
如：端口）,它的取值范围是：1,2,3 表示介质层厚度为3mil，2mil 和1mil。
● RF：表征介电常数的变量（全局变量，介电常数要求使用全局变量）它的取值范围：
3.8 ，
4.2 ，4.6
3.1 设置HFSS 设计的初始参数
分别按照2.2 ，2.2 ，2.3 节中所述的方法，设置解算类型，单位，并作出模型。
3.2 设置表征介质层厚度的全局变量：H
在主菜单Project 中执行Project Variables 命令（图3.1），弹出变量设置窗口。这里设置的变量是全局变量，在变量名称前面加有“$”符号。
图3.1
图3.2
图3.3
在弹出的的变量设置界面，点击Add 按钮。在随后出现的窗口中，在名称栏填入H，在数值栏填入4mil。
点击OK，回到变量设置界面，可以看到在H 的前面有了“$”符号，值和单位都已经确定，当然可以在这里面进行修改。再点击“确认”按钮完成全局变量H 的设置。
3.3 将变量H 应用到PCB 模型尺寸设置中
在模型窗口的PCB 介质模型处（CreateBox 图3.4）双击鼠标，打开介质层模型属性设置窗口(图3.5)。
图3.4
在图3.5 中将PCB 模型在Z 轴的起始位置由0 改为变量“$H”
3.3.1 设置介质层模型PCB 的Z 轴（高度）变量
图3.5 将PCB 模型的Z 轴起点设为$H 变量
图3.6 端口尺寸设置
3.3.2 设置与Z 轴高度$H 相关的端口位置
由于本例介质层PCB 的高度作为变量将发生变化，所以与其相关的端口位置也将发生变化。图3.6 中显示了这种设置。
3.4 设置本地介电常数变量
3.4.1 添加新的全局变量“RF”
在Project 菜单中，执行Project Variables 命令，出现全局变量设置窗口。点击Add 按钮，在名称栏填入“RF”；在数值栏填入3.8。
图3.8 设置变量RF＝3.8
3.4.2 新建使用变量的介电常数
如下图所示，双击Model\FR4_epoxy\pcb，出现pcb 模型属性设置窗口，在材料栏中点击“介电常数”按钮，出现介电常数设置窗口（图3.7）。
图3.7
在这个窗口中，首先点击“Add Material”按钮，添加一个新材料。
按照图3.8 所示，指定材料名称为“_NewFR4”；并设置它的介电常数值为变量“RF”，然后点击OK，回到初始的窗口。在这个窗口中点击确认完成介电常数变量的设置
图3.8 设置介电常数变量
3.5 其它参数的设置；进行初始的仿真
完成上述设置以后，首先设置仿真参数（为了节省时间，这里不进行频率扫描设置），这些设置完全同第而章中例题的设置。
此后，进行检查，如果没有错误，可以进行仿真。这时的仿真是基于，PCB 高度3mil （H＝1mil）；以及介电常数RF＝3.8 进行的。仿真结果如下：
图3.9 初始值仿真结果
3.6 添加扫描变量
执行如左图操作，添加扫描参数
图3.10
3.6.1 添加介质层厚度变量$H 和介电常数变量$RF
3.6.1.1 Sweep 定义标签
添加扫描变量的操作，同2.6 节。不过要注意的是，这里要添加两个变量:$H 和$RF.
前者变量设置起始值为1mil，中止于3mil，步长1mil。
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.doczj.com/doc/283941538.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.doczj.com/doc/283941538.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.doczj.com/doc/283941538.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.doczj.com/doc/283941538.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.doczj.com/doc/283941538.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.doczj.com/doc/283941538.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.doczj.com/doc/283941538.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.doczj.com/doc/283941538.html, --- 等待你的加入 RF https://www.doczj.com/doc/283941538.html, rf---射频(Radio Frequency)
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 ?
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
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.doczj.com/doc/283941538.html,/eda/hfss.html
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。
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
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。
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
ＲＦ同轴连接器中文教程 RF https://www.doczj.com/doc/283941538.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与MWS简介及HFSS使用心得 https://www.doczj.com/doc/283941538.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