HFSS的后处理及场计算器的使用.ppt

HFSS的后处理及场计算器的使用HFSS（High Frequency Structural Simulator）是一种高频结构仿真器，用于解决电磁场问题。

在HFSS中，用户可以进行电磁场计算和后处理分析。

本文将介绍如何使用HFSS后处理和场计算器。

首先，我们来了解HFSS的后处理功能。

HFSS后处理是通过对仿真结果的分析和可视化来帮助用户了解电磁场的分布和性质。

HFSS的后处理功能包括以下几个主要工具：1.器件导出：通过器件导出功能，用户可以将HFSS仿真结果导出为其他软件所支持的格式，如DXF、IGES、SAT等。

这样，用户可以将仿真结果与其他工具进行进一步分析。

2. 短路分析：在HFSS中，用户可以通过短路分析工具来诊断可能的短路问题，并找到解决办法。

短路分析工具可以进行多种类型的短路检测，如Inductance、Capacitance、Resistance等。

3.集总参数提取：HFSS后处理可以将仿真结果提取为集总参数，如S参数、Y参数等。

这些参数可以用于进一步分析和设计。

4.等效电路提取：HFSS后处理可以根据仿真结果提取等效电路模型。

这可以方便用户在其它电磁场仿真软件中使用。

5.散货分析：在HFSS中，用户可以进行散货分析，了解电磁场在散货上的分布。

用户可以通过可视化工具，如散射截面、散货图等，来评估散货的效果。

6.功率分析：HFSS可以进行功率分析，用于评估电磁场的功率密度和功率损耗。

通过功率分析，用户可以了解设备的能耗和效率。

以上是HFSS的一些主要后处理工具，用户可以根据自己的需求进行选择和使用。

现在，我们将重点介绍HFSS的场计算器（Field Calculator）工具，它是HFSS的核心功能之一场计算器是HFSS中用于计算电磁场参数的工具。

通过场计算器，用户可以计算并分析电磁场的各种参数，如电场、磁场、功率流密度等。

用户可以选择感兴趣的区域进行计算，并将计算结果可视化，便于分析和比较。

HFSS场计算器使用指南HFSS（High Frequency Structure Simulator）是由ANSYS公司开发的一款用于高频电磁场仿真和设计的软件。

它是目前业界领先的电磁仿真工具之一，广泛应用于微波、射频、天线和高速信号完整性等领域的设计和分析。

本文将介绍HFSS场计算器的使用指南，帮助初学者快速上手并进行有效的电磁场仿真。

一.HFSS简介1.HFSS是什么？HFSS是一款基于有限元方法（Finite Element Method，FEM）的电磁场仿真软件。

它可以对电磁场进行三维建模、仿真和分析，帮助设计师评估设计的性能、优化设计参数以及解决电磁兼容性（EMC）和信号完整性（SI）等问题。

2.HFSS的特点HFSS具有以下突出特点：-高精度：采用高精度的数值算法，精确计算微波和射频器件的电磁场分布；-广泛的功能：支持多种不同频段、不同结构和材料的仿真；-用户友好的图形用户界面（GUI）：直观的操作界面，易于学习和使用；-高效的求解器：采用高效的求解器，提供快速的仿真结果。

二.HFSS场计算器的使用指南1.创建新项目打开HFSS软件，点击"File"->"New"->"Project"，输入项目名称，并选择合适的单位系统（如米制系统）。

2.建立模型在"Project Manager"中右键点击"Models"，选择"Insert"->"Design"->"Model"，可以选择不同的模型创建方式，如导入CAD文件、手动创建等。

3.创建几何体选择"Modeler"，可以通过"Draw"工具栏创建几何体，如直线、矩形、圆形等。

也可以通过导入CAD文件创建几何体。

4.设置材料属性在"Modeler"中选择几何体，点击右键选择"Assign Material"，选择适合的材料属性，可以从材料库中选择，也可以自定义材料属性。

HFSS场计算器使用指南HFSS场计算器使用指南1、介绍1.1 背景信息1.2 目的和范围2、安装和启动2.1 硬件和软件要求2.2 安装步骤2.3 启动程序3、用户界面3.1 主界面概述3.2 菜单栏和工具栏3.3 工作区域和视图控制3.4 参数设置和输入4、创建模型4.1 创建几何形状4.2 定义材料属性4.3 设定边界条件5、设置场计算选项5.1 选择求解器类型5.2 设定求解器参数5.3 设置求解器的收敛准则5.4 选择场分析类型6、运行场计算6.1 预处理步骤6.2 设定计算域和网格精度 6.3 运行场计算过程6.4 后处理结果7、优化设计7.1 设定设计参数7.2 定义目标函数和约束条件 7.3 运行优化算法7.4 分析优化结果8、故障排除8.1 常见问题和解决方案8.2 参考文档和资源9、附件- 示例模型文件- 用户手册附录:1、法律名词及注释- HFSS：高频结构仿真软件 (High Frequency Structure Simulator)- 场计算器：用于解决电磁场问题的软件工具- 几何形状：描述实体、面和边的几何图形- 材料属性：描述介质的电磁特性，如介电常数、导电性等 - 边界条件：描述模型边界上的物理特性，如边界反射、吸收等- 求解器：用于数值求解和计算电磁场分布的算法和方法- 收敛准则：判断求解器结果是否足够精确的判据- 场分析类型：根据问题需求，选择正确的场计算方法 - 优化设计：通过调整设计参数来优化电磁场性能- 目标函数：优化设计中要最小化或最大化的性能指标 - 约束条件：限制优化设计的约束条件，如尺寸、能耗等2、本文档结束 \。

HFSS场计算器使用指南Ansoft公司2008年12月目录1. 场计算器打开方式 (1)2. 场计算器界面介绍 (2)3. 场计算器功能介绍 (2)3.1 算式输入和确认区 (2)3.2 算式输入区操作 (3)3.3 物理量输入 (3)3.4 栈区数据类型 (4)3.5 数据类型转换 (5)通用运算符操作 (6)3.6 General3.7 标量操作 (7)3.8 矢量操作 (7)3.9 计算结果输出 (8)4. 计算结果处理 (8)4.1 计算结果报告图 (8)4.2 计算结果场覆盖图 (9)5. 场计算器使用实例 (11)5.1 示例一：表面法向场幅度计算 (11)5.2 示例二：场相位图 (12)5.3 示例三：计算沿特定曲线切向电场的相位并作图 (14)6. 使用注意事项 (15)1. 场计算器打开方式可以通过菜单、工程树或工具栏来打开场计算器。

（1）通过菜单打开：HFSS > Fields > Calculator；（2）通过工程管理窗口打开：右击Field Overlay 选择Calculator；（3）通过工具栏打开；2. 场计算器界面介绍3. 场计算器功能介绍3.1 算式输入和确认区算式输入自上而下，最上面算式是最新输入的，最下面算式的是最先输入的。

注意：这与传统的手持式数学计算其输入是相反的。

HFSS 直接提供的物理量设置场量计算时的求解设置、频率、相位改变变量数值计算公式输入区/栈区物理量选择和输入通用运算符和量值选取 标量和数值计算符矢量运算符计算结果输出算式编辑（删除、改变次序等）3.2算式输入区操作算式输入区操作是通过其底部一排按钮实现的。

Push：压栈，将算式显示区的第一行压入栈区作缓存。

Pop：出栈，将栈区中的算式弹出进入算式输入区，算是中原有的第一行删除。

Rlup：向上滚动，栈区顶行移动到栈区底部，栈区内其他部分上移。

Rldn：向下滚动，栈区底行移动到栈区顶部，栈区内其他部分下移。

2.1微波工程问题的分析方法 1.解析法　 解析法包括分离变量法和变换数学法，分离变量法是针对微分方程而言的，变换数学法是针对积分方程而言的。

解析法能够得到待求函数的闭式解，但是仅仅能够解决几种简单、经典的微波结构，如矩形或六面体结构、圆柱或椭圆柱结构以及圆或球等。

2.近似解析法　 近似解析法包括变分法、微扰法、高频和低频近似法以及直线法等。

　 很多复杂的微波工程问题都可以看做是某个简单的、有解析解的问题的某种变化，变分法和微扰法都能够对这类问题给出以对应简单结构的解为主项的近似解（变分法中称为试探函数）。

相对来讲，变分法利用了解的变分表达式的驻点特性，其解比微扰法更加准确。

高频近似法如物理光学法、几何光学法、几何绕射理论等，是在电磁散射和辐射问题中，当散射体或者辐射体的电尺寸（即几何尺寸和微波工作波长的比值）很大(一般定义为大于10λ)时，对于微波及其与目标的相互作用采取光学近似以简化计算的方法。

相应地，低频近似法是在微波结构的电尺寸很小时，采取静电场近似以简化计算的方法。

　 直线法是指在多维问题的求解过程中，在某些维方向上采用解析函数表达，而在其它维数的方向上采用离散和插值的一种方法。

2.2.2基于加权残数法的矩量法和有限元方法简介　 矩量法和有限元数值方法的一般原理是这样的：　 (1)建立待求微波工程问题的支配方程。

　 (2)对于待求解的物理问题建立包含本构参数的几何模型和求解区域。

　 (3)对于几何模型和求解区域进行离散化剖分。

　 (4)利用加权残数法建立误差泛函。

　 (5)利用对应离散化剖分单元的分域基函数离散化误差泛函，建立对应矩阵方程。

　 (6)求解矩阵方程，获得待求函数的离散化近似解。

式中，J (r′)是待求的表面电流，E i t是已知的入射场，G(r,r′)是格林函数，式中其它参数的意义不再详细介绍。

这里需要指出两点：　 （1）格林函数目前仅仅在自由空间、分层介质和部分规则腔体等特殊情况下有解，而且其推导和计算均有一定的难度。