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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,,0rrExykExy
其中：
),(yxE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。
求解这个方程，两维解算器得到一个矢量解),(yxE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
一起学IT
设立问题 5-1 5
设立问题Setting Up the Problem
建立了天线问题的几何模型后，你将准备定义材料特性，端口和边界条件。
你在这章的目的如下：
给几何模型中的所有模型物体包括实际物体和虚拟物体）分配材料特性。
定义端口。波将通过端口进入喇叭。
定义边界条件，如辐射边界条件和对称边界条件。
时间： 完成这章所需的总时间大约是15分钟。
分配材料
为了彻底地设立天线问题，你必须给几何模型中的每个三维物体分配材料特征。为了给此问题中的物体设置材料特性，你将给喇叭和方盒分配真空。
开启材料管理器
开启材料管理器：
选取Setup Materials，将出现如下所示的Material Setup窗口。
所有物体在此问题中，有horn和abc）被列在Object方框中。材料数据库中的材料被列在Material方框中。材料数据库是由软件提供的。材料特征被列在Material Attibutes下。 一起学IT
设立问题 5-2 给horn和abc分配真空
给喇叭和方盒分配真空。你将用理想E边界模拟喇叭表面的理想导体，用辐射边界模拟方盒上的吸收边界。
给两个物体分配真空
1. object列表中选取horn和abc。两物体被加亮以表示它们被选取。
注意： 选取Multi.Select为缺省值，这样你就可以选择多个物体。如果它没被选取，请选取它。
2. Material列表中，Vacuum被选为缺省值。如果没有，请选取它。
3. 选取Assign。这样，材料被分配到了物体中，并且它的名称出现在Object列表中的Material下面。
注意到当你分配材料时，Solve Inside在Object列表中表示为SlvIn）被设为Yes。这表明Ansoft HFSS将在物体内部产生网格。并从网格产生解答。一般情况下，对电导率小于105西门子/米的所有物体，系统自动设定SlvIn为Yes。
1 HFSS v9.2 & v10.0 中文基 础培训教程 更多...
2 目录 0. HFSS基础 0.0 Ansoft HFSS桌面 0.1 打开设计 0.2 设置模型类型 1. HFSS参数建模 1.1 HFSS边界条件定义与设置 1.2 HFSS激励端口定义与设置 2. HFSS分析设置 3. HFSS数据处理 4. HFSS求解过程及设置 4.1 HFSS格剖分操作 注：该教程将讨论Ansoft HFSS 应用中遇到的一些基本概念和术语
3z 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– BGA, QFP, Flip-Chip倒装晶片 2.印刷电路板建模– 能量/接地 面, 栅格接地,底板 3.硅/砷化镓– 螺旋感应器, 变压器 4.电磁兼容/电磁干扰 –屏蔽罩, 耦合, 近场或远场辐射 5.天线/移动通信 –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 – 同轴, SFP/XFP, 底板, 过渡 7.波导 –滤波器、谐振器、过渡、耦合器 8.滤波器 – 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。 z 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 –（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 z 安装Ansoft HFSS软件 最新信息，请参考HFSS安装向导 z 启动Ansoft HFSS软件 开始>programs>Ansoft >HFSS10>HFSS10 或者双击windows桌面HFSS10.0图标 z 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。 z 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。
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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
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特性窗口 ZaU E-L*- Ki-^- tri-j*ci ■■ 耳 心址* T
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信息管理窗口 68
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