HFSS電磁仿真設(shè)計應(yīng)用詳解

第1章 HFSS概述 1
1.1 HFSS簡介 1
1.2 啟動HFSS 3
1.3 設(shè)置HFSS工程文件的默認(rèn)路徑 4
1.4 HFSS設(shè)計流程 4
第2章 入門實(shí)例——T形波導(dǎo)的內(nèi)場分析和優(yōu)化設(shè)計 6
2.1 設(shè)計概述 6
2.2 T形波導(dǎo)內(nèi)場分析 7
2.2.1 新建工程設(shè)置 7
2.2.2 創(chuàng)建T形波導(dǎo)模型 8
2.2.3 分析求解設(shè)置 15
2.2.4 查看分析計算結(jié)果 17
2.2.5 保存設(shè)計并退出HFSS 21
2.3 T形波導(dǎo)的優(yōu)化分析 21
2.3.1 新建一個優(yōu)化設(shè)計工程 21
2.3.2 參數(shù)掃描分析設(shè)置和仿真分析 21
2.3.3 查看參數(shù)掃描分析結(jié)果 25
2.3.4 優(yōu)化設(shè)計 27
2.3.5 查看優(yōu)化結(jié)果 29
2.3.6 保存并退出HFSS 30
第3章 HFSS工作界面 31
3.1 HFSS工作界面 31
3.1.1 主菜單欄 32
3.1.2 工具欄 40
3.1.3 工程管理窗口 41
3.1.4 屬性窗口 42
3.1.5 三維模型窗口 42
3.1.6 信息管理窗口 42
3.1.7 進(jìn)程窗口 43
3.1.8 狀態(tài)欄 43
3.2 柵格顯示和柵格平面 43
3.3 顯示坐標(biāo)系 44
第4章 HFSS中的建模操作 45
4.1 創(chuàng)建長方體模型 45
4.1.1 創(chuàng)建長方體模型的操作步驟 46
4.1.2 物體“屬性”對話框的詳細(xì)解釋 48
4.2 HFSS中的基本模型及其創(chuàng)建 49
4.2.1 鼠標(biāo)光標(biāo)的移動模式 49
4.2.2 捕捉模式(Snap Mode) 50
4.2.3 物體的基本模型 51
4.3 物體的材料屬性 54
4.3.1 編輯物體材料庫 55
4.3.2 設(shè)置物體模型的材料 56
4.4 改變視圖 57
4.4.1 改變視圖的操作命令 57
4.4.2 顯示和隱藏物體模型 58
4.5 選擇操作 59
4.5.1 選擇模式 59
4.5.2 選擇操作 60
4.5.3 多重選擇 61
4.6 物體模型的幾何變換 61
4.7 物體模型的布爾運(yùn)算操作 64
4.8 HFSS中的坐標(biāo)系 66
4.8.1 相對坐標(biāo)系 67
4.8.2 面坐標(biāo)系 68
4.9 建模相關(guān)選項(xiàng)的設(shè)置 69
第5章 邊界條件和激勵 72
5.1 概述 72
5.2 邊界條件的類型和設(shè)置 73
5.2.1 理想導(dǎo)體邊界條件 73
5.2.2 理想磁邊界條件 74
5.2.3 有限導(dǎo)體邊界條件 76
5.2.4 輻射邊界條件 77
5.2.5 對稱邊界條件 78
5.2.6 阻抗邊界條件 80
5.2.7 集總RLC邊界條件 82
5.2.8 分層阻抗邊界條件 83
5.2.9 無限地平面邊界條件 84
5.2.10 主從邊界條件 84
5.2.11 理想匹配層 87
5.3 激勵的類型和設(shè)置 87
5.3.1 波端口激勵 88
5.3.2 波端口激勵的設(shè)置步驟 90
5.3.3 集總端口激勵 95
5.3.4 Floquet端口激勵 98
5.3.5 入射波激勵 98
5.3.6 電壓源激勵 99
5.3.7 電流源激勵 100
5.3.8 磁偏置激勵 100
第6章 HFSS網(wǎng)格剖分和分析設(shè)置 101
6.1 求解類型 101
6.2 自適應(yīng)網(wǎng)格剖分 102
6.2.1 收斂標(biāo)準(zhǔn) 102
6.2.2 收斂精度 104
6.2.3 自適應(yīng)網(wǎng)格剖分頻率的選擇 104
6.3 求解設(shè)置 105
6.3.1 添加和定義求解設(shè)置 105
6.3.2 修改和刪除已添加的求解設(shè)置 109
6.4 掃頻分析 110
6.4.1 掃頻類型 110
6.4.2 添加和定義掃頻設(shè)置 111
6.4.3 修改和刪除已添加的掃頻項(xiàng) 114
6.5 設(shè)計檢查和運(yùn)行仿真分析 114
6.5.1 設(shè)計檢查 115
6.5.2 運(yùn)行仿真分析 115
第7章 HFSS中的變量和Optimetrics 117
7.1 變量 117
7.1.1 變量類型 117
7.1.2 變量定義 118
7.1.3 添加、刪除和使用變量 120
7.2 Optimetrics模塊功能簡介 123
7.3 參數(shù)掃描分析 123
7.4 優(yōu)化設(shè)計 124
7.4.1 初始設(shè)計 125
7.4.2 添加優(yōu)化變量 125
7.4.3 構(gòu)造目標(biāo)函數(shù) 125
7.4.4 優(yōu)化算法 127
7.5 調(diào)諧分析 130
7.6 靈敏度分析 130
7.7 統(tǒng)計分析 131
7.8 Optimetrics應(yīng)用實(shí)例 131
7.8.1 定義變量 132
7.8.2 參數(shù)掃描分析舉例 134
7.8.3 優(yōu)化設(shè)計舉例 137
7.8.4 調(diào)諧分析舉例 142
7.8.5 靈敏度分析舉例 144
7.8.6 統(tǒng)計分析舉例 146
第8章 HFSS的數(shù)據(jù)后處理 149
8.1 求解信息數(shù)據(jù) 149
8.2 數(shù)值結(jié)果 151
8.2.1 數(shù)值結(jié)果的顯示方式 151
8.2.2 數(shù)值結(jié)果的類型 152
8.2.3 輸出變量 153
8.2.4 查看數(shù)值結(jié)果的操作步驟 154
8.2.5 編輯圖形顯示結(jié)果報告 156
8.3 場分布圖 157
8.3.1 繪制場分布圖的操作步驟 159
8.3.2 場分布圖的動態(tài)演示 159
8.4 天線輻射問題的后處理 161
8.4.1 定義遠(yuǎn)區(qū)場輻射表面 162
8.4.2 天線方向圖 163
8.4.3 天線參數(shù) 166
8.4.4 HFSS中天線陣的處理 169
第9章 HFSS環(huán)形定向耦合器設(shè)計實(shí)例 173
9.1 環(huán)形定向耦合器簡介 174
9.2 使用HFSS設(shè)計環(huán)形定向耦合器概述 174
9.2.1 耦合器的理論計算 174
9.2.2 HFSS設(shè)計簡介 175
9.2.3 HFSS設(shè)計環(huán)境概述 175
9.3 新建HFSS工程 176
9.4 創(chuàng)建環(huán)形定向耦合器模型 176
9.4.1 設(shè)置默認(rèn)的長度單位 176
9.4.2 建模相關(guān)選項(xiàng)設(shè)置 177
9.4.3 定義變量length 177
9.4.4 添加新材料 178
9.4.5 創(chuàng)建帶狀線介質(zhì)層模型 180
9.4.6 創(chuàng)建帶狀線金屬層模型 181
9.5 分配邊界條件和激勵 184
9.6 求解設(shè)置 187
9.6.1 求解設(shè)置 187
9.6.2 掃頻設(shè)置 187
9.7 設(shè)計檢查和運(yùn)行仿真分析 189
9.8 查看仿真分析結(jié)果 189
9.8.1 查看S參數(shù)掃頻結(jié)果 189
9.8.2 查看4GHz頻點(diǎn)的S矩陣 190
9.9 結(jié)果討論 191
9.9.1 重新仿真驗(yàn)證S矩陣結(jié)果 192
9.9.2 使用端口平移功能驗(yàn)證S矩陣結(jié)果 193
9.10 保存并退出HFSS 194
第10章 HFSS微帶天線設(shè)計實(shí)例 195
10.1 微帶天線簡介 195
10.2 設(shè)計指標(biāo)和天線幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)計算 198
10.3 HFSS設(shè)計和建模概述 199
10.3.1 微帶天線建模概述 199
10.3.2 HFSS設(shè)計環(huán)境概述 200
10.4 新建HFSS工程 200
10.5 創(chuàng)建微帶天線模型 201
10.5.1 設(shè)置默認(rèn)的長度單位 201
10.5.2 建模相關(guān)選項(xiàng)設(shè)置 201
10.5.3 創(chuàng)建參考地 201
10.5.4 創(chuàng)建介質(zhì)板層 203
10.5.5 創(chuàng)建微帶貼片 204
10.5.6 創(chuàng)建同軸饋線的內(nèi)芯 205
10.5.7 創(chuàng)建信號傳輸端口面 206
10.5.8 創(chuàng)建輻射邊界表面 207
10.6 設(shè)置激勵端口 208
10.7 添加和使用變量 210
10.7.1 添加設(shè)計變量 210
10.7.2 在模型中使用變量 210
10.8 求解設(shè)置 211
10.8.1 求解設(shè)置 212
10.8.2 掃頻設(shè)置 212
10.9 設(shè)計檢查和運(yùn)行仿真分析 213
10.10 查看天線諧振點(diǎn) 213
10.11 優(yōu)化設(shè)計 214
10.11.1 參數(shù)掃描分析 215
10.11.2 優(yōu)化設(shè)計 216
10.12 查看優(yōu)化后的天線性能 219
10.12.1 查看S11參數(shù) 219
10.12.2 查看S11參數(shù)的Smith圓圖結(jié)果 220
10.12.3 查看電壓駐波比 221
10.12.4 查看天線的三維增益方向圖 221
10.12.5 查看平面方向圖 223
10.12.6 其他天線參數(shù) 223
10.13 討論 225
第11章 HFSS陣列天線分析 226
11.1 HFSS設(shè)計概述 226
11.1.1 陣元模型 227
11.1.2 HFSS設(shè)計環(huán)境概述 228
11.2 新建工程 228
11.3 創(chuàng)建陣元模型 229
11.3.1 設(shè)置默認(rèn)的長度單位 229
11.3.2 建模相關(guān)選項(xiàng)設(shè)置 229
11.3.3 創(chuàng)建波導(dǎo)陣元 230
11.3.4 創(chuàng)建陣元外的自由空間模型 231
11.4 分配邊界條件和激勵 232
11.4.1 設(shè)置AirBox左右兩側(cè)表面為主從邊界條件 232
11.4.2 設(shè)置AirBox前后表面為主從邊界條件 235
11.4.3 為陣元波導(dǎo)底面分配波端口激勵 235
11.4.4 為AirBox上表面分配Floquet端口激勵 235
11.5 求解設(shè)置 237
11.6 設(shè)計檢查和運(yùn)行仿真分析 238
11.7 查看仿真分析結(jié)果 239
11.7.1 定義輻射表面 239
11.7.2 查看天線陣元場強(qiáng)方向圖 240
11.7.3 查看天線陣列場強(qiáng)方向圖 241
11.8 保存并退出HFSS 243
第12章 HFSS差分信號分析實(shí)例 244
12.1 HFSS設(shè)計概述 244
12.1.1 HFSS求解類型和建模簡述 245
12.1.2 求解頻率和掃頻設(shè)置 246
12.1.3 HFSS設(shè)計環(huán)境概述 246
12.2 新建工程 246
12.3 創(chuàng)建帶狀線差分對模型 247
12.3.1 設(shè)置默認(rèn)的長度單位 247
12.3.2 建模相關(guān)選項(xiàng)設(shè)置 247
12.3.3 創(chuàng)建差分信號線模型 248
12.3.4 創(chuàng)建FR4介質(zhì)層 250
12.3.5 添加和使用變量 251
12.4 分配端口激勵 252
12.4.1 創(chuàng)建波端口激勵表面 253
12.4.2 分配波端口激勵 254
12.4.3 設(shè)置差分信號線 255
12.4.4 端口平移 256
12.5 求解設(shè)置 256
12.5.1 求解頻率設(shè)置 256
12.5.2 掃頻設(shè)置 257
12.6 設(shè)計檢查和運(yùn)行仿真分析 259
12.7 數(shù)據(jù)后處理 259
12.7.1 差模信號和共模信號的S參數(shù)掃頻分析結(jié)果 259
12.7.2 端口的差模阻抗和共模阻抗 260
12.7.3 端口處差模信號和共模信號的電場分布 261
12.8 參數(shù)掃描分析 263
12.8.1 添加掃描參數(shù)設(shè)置 264
12.8.2 運(yùn)行仿真計算 264
12.8.3 結(jié)果分析 265
12.9 保存并退出HFSS 266
第13章 HFSS諧振腔體分析實(shí)例 267
13.1 圓柱形腔體諧振器簡介 267
13.2 HFSS設(shè)計概述 269
13.2.1 HFSS建模和求解簡介 269
13.2.2 HFSS設(shè)計環(huán)境概述 270
13.3 新建工程 270
13.4 創(chuàng)建圓形諧振腔模型 271
13.4.1 設(shè)置默認(rèn)的長度單位 271
13.4.2 建模相關(guān)選項(xiàng)設(shè)置 271
13.4.3 定義設(shè)計變量 272
13.4.4 創(chuàng)建圓形諧振腔體模型 272
13.5 邊界條件和激勵 273
13.6 求解設(shè)置 274
13.7 設(shè)計檢查和運(yùn)行仿真分析 275
13.8 結(jié)果分析 275
13.8.1 諧振頻率和品質(zhì)因數(shù)Q 275
13.8.2 腔體內(nèi)部電磁場的分布 276
13.9 參數(shù)掃描分析 280
13.9.1 創(chuàng)建介質(zhì)圓柱體 280
13.9.2 添加參數(shù)掃描分析設(shè)置 281
13.9.3 運(yùn)行參數(shù)掃描分析 282
13.9.4 參數(shù)掃描分析結(jié)果 282
13.10 保存并退出HFSS 283
第14章 HFSS計算SAR工程實(shí)例 284
14.1 設(shè)計背景 284
14.2 HFSS設(shè)計概述 285
14.2.1 建模概述 286
14.2.2 HFSS設(shè)計環(huán)境概述 286
14.3 新建工程 286
14.3.1 運(yùn)行HFSS并新建工程 286
14.3.2 設(shè)置求解類型 286
14.3.3 設(shè)置默認(rèn)的長度單位 287
14.3.4 建模相關(guān)選項(xiàng)設(shè)置 287
14.4 創(chuàng)建偶極子天線模型 288
14.4.1 創(chuàng)建相對坐標(biāo)系 288
14.4.2 創(chuàng)建偶極子天線模型 289
14.4.3 給偶極子天線分配集總端口激勵 291
14.5 創(chuàng)建外殼和腦組織液模型 293
14.5.1 創(chuàng)建第一個球體 293
14.5.2 創(chuàng)建第二個球體 295
14.5.3 生成外殼和腦組織液模型 296
14.6 創(chuàng)建SAR的計算線 297
14.7 分配輻射邊界條件 298
14.8 求解設(shè)置 299
14.9 設(shè)計檢查和運(yùn)行仿真分析 300
14.10 查看分析結(jié)果 300
14.10.1 SAR計算結(jié)果 300
14.10.2 BrainFluid模型內(nèi)部的電場分布 301
14.11 保存并退出HFSS 301
附錄 HFSS中的快捷鍵 302