HFSS全波电磁场(EM)段任意3D无源器中文手册_Part2
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中文翻译HFSS 基础培训教程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两维物体或三维物体的表面。
在几何结构中三维全波电磁场被计算之前,必须确定在每一个端口激励场的模式。
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存在的模式。
导致两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屏蔽层,没有能量穿过这个屏蔽层。
当你应用波端口于你的几何结构时,能量通过这个端口进入和离开这个屏蔽层。
作为波端口的替代品,你可以在几何结构内应用集中参数端口。
集中参数端口在模拟结构内部的端口时非常有用。
1.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,该波导具有与端口相同的截面和材料。
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。
波端口计算特性阻抗、复传播常数和S 参数。
波动方程在波导中行波的场模式可以通过求解Maxwell 方程获得。
下面的由Maxwell 方程推出的方程使用两维解算器求解。
()()201,,0r r E x y k E x y εμ⎛⎫∇⨯∇⨯-= ⎪⎝⎭其中:),(y x E是谐振电场的矢量表达式;k 0 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。
求解这个方程,两维解算器得到一个矢量解),(y x E 形式的激励场模式。
这些矢量解与z 和t 无关,只要在矢量解后面乘上e -γz 它们就变成了行波。
另外,我们注意到激励场模式的计算只能在一个频率。
在每一个感兴趣的频率,计算出的激励场模式可能会不一样。
2.模式对于给定横截面的波导或传输线,特定频率下有一系列的场模式满足麦克斯韦方程组。
这些模式的线性叠加都可以在波导中存在。
模式装换某些情况下,由于几何结构的作用像一个模式变换器,计算中包括高阶模式的影响是必须的。
1 HFSS帮助文件翻译单频率解决单频率解决在单个频率点产生适应性或非适应性解,解决频率在Solution Setup对话框中指定,并且通常是执行频率扫描的第一步。
适应性解决指的是建立有限元网格并自动精修错误最高的区域——从而提高了随后的适应性解的精度。
执行单频率解决方案的程序如下所示:频率扫描当你想通过一个频率范围产生解时,使用频率扫描。
你可以选择以下一种扫描方式:快速:为每个小频率范围产生唯一的全场解。
最适用于突然共振的模型或在频带内改变操作的模型。
一个快速扫描方案可以得到场在谐振点附近行为的精确描述。
离散:在频率范围内特定频率点上产生场解。
最适用于只用频带内一部分频率点来精确描述结果。
插入:用来评估全部频率范围内的解。
最适用于频带很宽且频率相应比较光滑的情况,以及快速扫描的内存超出了可用值。
快速频率扫描快速频率扫描为每个小频率范围产生唯一解。
当模型在频谱范围忽然谐振或改变行为时选择快速扫描。
快速扫描能得到谐振点附近行为的精确表示。
HFSS使用频带中心频率选择合适的特征值问题从而为整个快速扫描产生一个解。
然后使用基于适应性Lanczos-Pade扫描(ALPS)的求解器从中心频率场解来外推要求的频带范围的场解。
如果解决频率位于频带范围内(比起始频率高且比终止频率低),HFSS将解决频率作为中心频率。
否则频带范围的中点被用作中心频率。
记住,HFSS在解决频率的适应性解决中使用有限元网格精修,如果你没要求适应性解决,产生的初始网格将应用于问题。
系统将使用这个网格而不再进一步对其进行精修。
同样,中心频率的场解是最精确的。
取决于你在频率范围内要求的精度水平,你可以在其它中心频率执行频率扫描。
全场解只在中心频率被保存,而S参数在所有频率点被保存;然而,快速扫描允许扫描范围内所有频率项的后处理。
快速扫描所需要的时间大大多于单个频率解决的时间。
注意:当执行快速扫描时,频率范围内的任何端口模式不能与切口相交叉。
第三章Ansoft HFSS 使用介绍3. 1工作环境介绍要应用Ansoft HFSS软件来分析高频电磁场问题,首先要熟悉HFSS 的工作环境。
Ansoft HFSS软件的典型工作环境如图 1所示。
该工作环境窗口由菜单栏、工具栏、状态栏、工程管理窗口、特性窗口、 进度窗口和信息管理窗口几部分组成。
3D 模型窗口进度窗口3. 1 . 1菜单栏菜单栏中包含了 File 、Edit 、View 、Project 、Draw 、3D Model 、HFSS 、Tools 、Windows 、Help 等下拉菜单,这些下拉菜单包含了所有的HFSS 操作和命令。
1.1.1 File 菜单:管理HFSS 工程文件以及打印操作。
菜单栏——_ 工具栏 ______工程管 理窗口特性窗口ZaU E-L*- Ki-^- tri-j*ci ■■ 耳 心址* T□ •打 ^ £ • >曲•鼻«hU-W P 曰卜T*r* ■ 1)4 4]HI iF审 l|!> MM*ri«life IHF^-L*i^. h A Sto dba ft S * * * ft< 9 n M iJ * bt0 it .0 rs > ari £]!*刖■lhai+ i*?idjEn>H-L状态栏信息管理窗口□世郎 Ctrl+HOpsn, . . Ctrl+0Close H SaveCtrl+5Save As.』_A E Tecbnoloigy FilePrint PreviewS Erird …. Ctrl+T1 E AKFSSpjt\Froject5. hfn2 E : VWSSpj tVPatchkrray.3 K:\HFSSpj t\Fraj»t4. hfEE4 EAKFSSpjt\Projec-t3. h£*至 E:\HfSSpjt\Frojtct2. hf 宝& E 2 MffSSpj iVpatclL hfs sI E:\HFSSpjt\PIF^. hfss 3 I:Vsj^. hfn K M I t1.1.2 Edit 菜单:修正3D 模型及撤销和恢复等操作。
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项目二.加入一个新的HFSS设计1.在Project菜单,点击insert HFSS Design选项。
HFSS 10.0中文基础培训教程(一)快速范例-T 型同轴HFSS -高频结构仿真器全波3D 场求解任意体积内的场求解启动HFSS点击Start > Programs > Ansoft > HFSS 10 > HFSS 10 或者双击桌面 HFSS10.0 图标添加一个设计(design )当你第一次启动HFSS 时,一个含新的设计(design )的项目(project )将自动添加到项目树(project Tree )中,如下图所示:Toolbar: 插入一个 HFSS Design在已存在的项目(project )中添加新的设计(design ),选择菜单(menu )中的 Project > Insert HFSS Design手动添加一个含新设计的新项目,选择菜单中的 File > New.Ansoft 桌面Ansoft 桌面-Project Manager (项目管理器) 每个项目多个设计每个视窗多个项目 完整的优化设置 菜单栏项目管理器信息管理器 状态栏坐标输入区属性窗口进程窗口3D 模型窗口工具栏Ansoft 桌面– 3D Modeler(3D模型)项目管理窗口项目自动设计:参数优化灵敏度统计设计设计设置设计结果3D模型窗口模型画图区域3D模型设计树画图域的右键菜单选项棱边顶点CS坐标系坐标原点面平面设置求解器类型选择 Menu 菜单HFSS > Solution Type 求解类型窗口1. 选择 Driven Modal2. 点击 OK 按钮HFSS -求解器类型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 矩阵通用S 参数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 Eigenmode (本征模):计算结构的本征模,谐振。