Ansoft HFSS 软件验证
HFSS验证性仿真实验报告样例
《微波技术与天线》HFSS仿真实验报告实验二印刷偶极子天线设计一、仿真实验内容和目的使用HFSS设计一个中心频率为2.45GHz的采用微带巴伦馈线的印刷偶极子天线，并通过HFSS软件Opitmetrics模块的参数扫描分析功能对印刷偶极子天线的一些重要结构参数进行参数扫描分析，分析这些参数对天线性能的影响。
二、设计模型简介整个天线分为5个部分，即介质层，偶极子天线臂，微带巴伦线，微带传输线，见图1。
天线各部分结构尺寸的初始值见表1。
图1 印刷偶极子天线结构图（顶视图）。
表1 印刷偶极子天线关键结构尺寸初始值。
三、建模和仿真步骤1、新建HFSS工程，添加新设计，设置求解类型：Driven Modal。
2、创建介质层。
创建长方体，名称设为Substrate，材质为FR4_epoxy,颜色为深绿色，透明度为0.6。
3、创建上层金属部分1）创建上层金属片，建立矩形面，名称Top_Patch,颜色铜黄色。
2）创建偶极子位于介质层上表面的一个臂。
画矩形面，名称Dip_Patch,颜色铜黄色。
3）创建三角形斜切角，创建一个三角形面，把由矩形面Top_Patch 和Dip_Patch组成的90折线连接起来。
4）合并生成完整的金属片模型。
4、创建下表面金属片1）创建下表面传输线Top_patch_1。
2）创建矩形面Rectangle1。
3）创建三角形polyline2。
4）镜像复制生成左侧的三角形和矩形面此步完成后得到即得到印刷偶极子天线三维仿真模型如图2所示。
5、设置边界条件1）分配理想导体。
2）设置辐射边界条件，材质设为air。
6、设置激励方式：在天线的输入端口创建一个矩形面最为馈电面，设置该馈电面的激励方式为集总端口激励，端口阻抗为50欧姆。
7、求解设置：求解频率（Solution Frequency）为2.45GHz，自适应网格最大迭代次数（Maximum Number of Passes）：20，收敛误差（Maximum Delta S）为0.02。
HFSS教程第3章AnsoftHFSS使用介绍
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 HFSS 培训教程
Ansoft HFSS 培训教程介绍Ansoft HFSS 是一款用于电磁模拟分析的软件。
它能够模拟多种不同的电磁问题，并且提供了多种分析方法。
这个教程的目的是介绍 Ansoft HFSS 的基础知识和操作方法。
安装如果您已经购买了 Ansoft HFSS，那么您可以在 Ansys 官网上下载软件，并按照指示进行安装。
如果您还没有购买，您可以前往 Ansys 官网按照指示进行购买。
基础操作创建一个新的项目要创建一个新的项目，您需要打开 Ansoft HFSS，并按照以下步骤进行操作：1.在菜单栏中选择文件 -> 新建 -> 项目。
2.在弹出的对话框中，输入项目的名称和保存的路径，然后点击“确定”按钮。
添加一个几何模型要添加一个几何模型，您需要进行以下操作：1.在项目树中，右键点击“模型”，选择“新建” -> “几何体”。
2.您可以使用自己绘制的几何体，或者导入其他格式的几何体。
设定分析类型现在，您需要为您的模型选择一种分析类型。
要设置分析类型，您需要：1.在项目树中，右键点击模型，选择“属性”。
2.在“分析类型” 中选择您要进行的分析类型，例如“时域电磁” 或“频域电磁”。
设定边界条件边界条件是电磁模拟中一个非常重要的概念。
您需要正确设定边界条件，以便正确模拟您所要研究的问题。
要设定边界条件，您需要：1.右键点击模型，在出现的菜单中选择“新建” -> “边界”。
2.您可以选择多种不同的边界条件，例如自由空间边界、导电边界或对称边界。
设定求解器选项在进行模拟之前，您需要设定一些求解器选项。
这些选项将决定模拟的计算量和精度。
要设置求解器选项，您需要：1.在菜单栏中选择“工具” -> “选项” -> “求解器”。
2.在弹出的对话框中，选择您所要的求解器选项。
运行分析最后，您需要运行分析。
要执行分析，您需要：1.在菜单栏中选择“分析” -> “开始”。
2.等待计算完成。
hfss仿真实验报告
hfss仿真实验报告HFSS仿真实验报告引言：HFSS（High Frequency Structure Simulator）是一款电磁仿真软件，广泛应用于高频电磁场分析和设计。
本篇报告将介绍一次使用HFSS进行的仿真实验，并对实验结果进行分析和讨论。
实验目的：本次实验的目的是通过HFSS仿真软件，对一个电磁场问题进行模拟和分析，以验证其在理论上的正确性。
通过仿真实验，可以更好地理解电磁场的行为规律，并为实际应用提供参考依据。
实验步骤：1. 建立模型：根据实验需求，首先在HFSS中建立相应的电磁场模型。
模型的建立需要考虑几何形状、材料特性等因素，以确保仿真结果的准确性。
2. 设置边界条件：在模型建立完成后，需要设置边界条件，即模型与外界的交互方式。
边界条件的设置对于仿真结果的准确性至关重要，需要根据实际情况进行选择和调整。
3. 定义材料特性：根据实际材料的电磁特性，对模型中的材料进行定义和设置。
材料的特性包括介电常数、磁导率等参数，对于仿真结果的准确性起到重要作用。
4. 设定激励源：在模型中添加激励源，即对电磁场进行激励的源头。
激励源的设置需要考虑频率、功率等参数，以确保仿真结果与实际情况相符。
5. 运行仿真：完成上述设置后，即可运行仿真。
HFSS将根据模型和设置的参数，计算并输出电磁场的分布情况。
实验结果与分析：通过HFSS仿真软件进行实验后，我们得到了电磁场的分布情况。
根据仿真结果，我们可以对电磁场的特性进行分析和讨论。
首先，我们可以观察到电磁场的强度分布情况。
根据模型的不同特点，电磁场的强度在不同区域呈现出不同的分布规律。
通过分析电磁场的分布情况，可以更好地理解电磁场的行为规律，并为实际应用提供指导。
其次，我们可以通过仿真结果来评估不同材料对电磁场的影响。
在模型中，我们可以设置不同材料的特性参数，通过仿真实验来观察不同材料对电磁场的吸收、反射等影响。
这对于材料的选择和设计具有重要的参考价值。
AnsoftHFSS的使用
目录第1篇HFSS软件系统介绍 (2)1 3D窗口简介 (2)2 软件系统文件的基本介绍 (5)3 3D建模概述 (6)4 视图窗口的操作 (7)5 应用结构的变换 (9)6局部坐标系 (10)7 几何参数设置 (11)第2篇T型波导腔体内场分析 (13)1 创建工程 (13)2 创建模型 (14)3 建立并求解 (19)4 比较结果 (22)第3篇感想和体验 (24)第1篇HFSS软件系统介绍HFSS（High Frequency Structrue Simulator）软件由美国Ansoft公司开发，是三维电磁场仿真软件。
它应用切向矢量有限元法，可求解任意三维射频、微波器件的电磁场分布，计算由于材料和辐射带来的损耗。
可直接得特征阻抗、传播系数、S参数及电磁场、辐射场、天线方向图、特定吸收率等结果。
广泛地应用于天线、馈线、滤波器、多工器、功分器、环行器、光电器件、隔离器的设计和电磁兼容、电磁干扰、天线布局和互耦等问题的计算。
1 3D窗口简介Ansoft HFSS 3D 模型编辑器使用简便、灵活，并具有全参数化建模的强大功能，无需编辑复杂的宏/模型来实现。
在此主要介绍HFSS 的3D 建模过程。
通过对这些基本概念的理解，我们可以快速利用3D 参数建模器提供的所有特色功能。
HFSS软件的3D界面如下图所示：1.1 主菜单与工具条主菜单在软件主窗口的顶部，包括File、Edit、Project、Draw、3D Modeler、HFSS、Tools、Window、Help这些下拉菜单。
工具条在主菜单的下一行，是一些常用设置的图标。
1.2 工程树工程树包括所有打开的HFSS工程文件，每个工程文件一般包括几何模型、模型的边界条件、材料定义、场的求解、后处理信息等。
工程树中第一个节点是工程的名称，默认名一般为Project n，n代表当前加入的第n个设计，在该节点下包括模型的所有特定数据。
包括：Model:建立的模型。
电磁场仿真软件简介
电磁场仿真软件简介随着电磁场和微波电路领域数值计算方法的发展,在最近几年出现了大量的电磁场和微波电路仿真软件;在这些软件中,多数软件都属于准3维或称为维电磁仿真软件;例如,Agilent公司的ADSAdvanced Design System、AWR公司的Microwave Office、Ansoft公司的Esemble、Serenade和CST公司的CST Design Studio等;目前,真正意义上的三维电磁场仿真软件只有Ansoft公司的HFSS、CST公司的Mafia、CST Microwave Studio、Zeland公司的Fidelity和IMST GmbH公司的EMPIRE;从理论上讲,这些软件都能仿真任意三维结构的电磁性能;其中,HFSS HFSS是英文高频结构仿真器High Frequency Structure Simulator的缩写是一种最早出现在商业市场的电磁场三维仿真软件;因此,这一软件在全世界有比较大的用户群体;由于HFSS进入中国市场较早,所以目前国内的电磁场仿真方面HFSS的使用者众多,特别是在各大通信技术研究单位、公司、高校非常普及;德国CST公司的MicroWave Studio微波工作室是最近几年该公司在Mafia软件基础上推出的三维高频电磁场仿真软件;它吸收了Mafia软件计算速度快的优点,同时又对软件的人机界面和前、后处理做了根本性的改变;就目前发行的版本而言, CST的MWS 的前后处理界面及操作界面比HFSS好;Ansoft也意识到了自己的缺点,在刚刚推出的新版本HFSS定名为Ansoft HFSS 中,人机界面及操作都得到了极大的改善;在这方面完全可以和CST媲美;在性能方面,两个软件各有所长;在速度和计算的精度方面CST和ANSOFT成绩相差不多;值得注意的是,MWS采用的理论基础是FIT有限积分技术;与FDTD 时域有限差分法类似,它是直接从Maxwell方程导出解;因此,MWS可以计算时域解;对于诸如滤波器,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FEM,这是一种微分方程法,其解是频域的;所以,HFSS如果想获得频域的解,它必须通过频域转换到时域;由于,HFSS是用的是微分方法,所以它对复杂结构的计算具有一定的优势;另外,在高频微波波段的电磁场仿真方面也应当提及另一个软件： ANSYS ;ANSYS 是一个基于有限元法FEM的多功能软件;该软件可以计算工程力学、材料力学、热力学和电磁场等方面的问题;它也可以用于高频电磁场分析应用例如：微波辐射和散射分析、电磁兼容、电磁场干扰仿真等;其功能与HFSS和CST MWS类似;但由于该软件在建模和网格划分过程中需要对该软件的使用规则有详细的了解,因此,对一般的工程技术人员来讲使用该软件有一定困难;对于高频微波波段通信、天线、器件封装、电磁干扰及光电子设计中涉及的任意形状三维电磁场仿真方面不如HFSS更专业、更理想;实际上,ANSYS软件的优势并不在电磁场仿真方面,而是结构静力/动力分析、热分析以及流体动力学等;但是,就其电磁场部分而言,它也能对任意三维结构的电磁特性进行仿真;虽然,Zeland公司的Fidelity和IMST GmbH公司的EMPIRE也可以仿真三维结构;但由于这些软件的功能不如前面的软件,所以用户相对较少;下面列出几个相关软件的名称和主要性能,微波 CAD 软件简介几个主要相关类型软件的简介：1.1.1 ADSAdvanced Design System它是Agilent Technoligyies公司推出的一套电路自动设计软件;Agilent Technoligyies公司把已有产品HP MDSMicrowave Design System和HP EEsof IVElectronic Engineering Software两者的精华有机的结合起来,并增加了许多新的功能,构成了功能强大的ADS软件;ADS软件范围涵盖了小至元器件,大到系统级的设计和分析,主要包括RFIC设计软件、RF电路板设计软件、DSP专业设计软件、通讯系统设计软件以及微波电路设计软件;ADS软件仿真手段丰富多样,可实现包括时域和频域、数字与模拟、线性与非线性、噪声等多种仿真分析手段,并可对设计结果进行成品率分析与优化,从而大大提高了复杂电路的设计效率,是非常优秀的微波电路、系统信号链路的设计工具;不但其仿真性能优越,而且提供了功能强大的数据后处理能力;这对我们进行复杂、特殊电路的仿真、数据后处理及显示提供了可能;该软件切实考虑到工程实际中各种参数对系统的影响,对要求分析手段多样,运算量大的仿真分析,尤其适用;ADS软件可应用于整个现代通信系统及其子系统,能对通信系统进行快速、便捷、有效的设计和仿真;这是以往任何自动设计软件都不能够的;所以,ADS已被广大电子工程技术人员接受,应用也愈加广泛;主要应用：ADS功能非常强大,对整个现代通信系统及其子系统的设计和仿真提供支持;主要应用有以下几个主要方面：1.射频和微波电路的设计包括RFIC、RF Board;2.DSP设计3.通信系统的设计4.向量仿真每个设计本身又包括以下几个内容：●绘制原理图●系统仿真●布局图● Pspice原理图1.1.2. CST Microwave studioCST MICROWAVE STUDIO是CST公司为快速、精确仿真电磁场高频问题而专门开发的EDA工具,是基于PC机Windows环境下的仿真软件;其主要应用领域有：移动通信、无线设计、信号完整性和电磁兼容EMC等;具体应用包括：偶合器、滤波器、平面结构电路、联结器、IC封装、各种类型天线、微波元器件、蓝牙技术和电磁兼容/干扰等;MWS提供三个解算器,四种求解方式;它们是时域解算器、频域解算器和本征模解算器;四种求解方式分别为传输问题的频域解、时域解、模式分析解和谐振问题的本征模解;同时也提供各种有效的CAD输入选项和SPICE参数的提取;另外,CST MWS通过调用CST DESIGN STUDIO而内含一个巨大的设计环境库,CST DESIGN STUDIO本身也提供外部仿真器的联结;应用：各种天线、连接器、谐振腔、蜂窝电话、同轴连接器、偶合滤波器、共面结构、串扰问题、介质滤波器、双工器、高速数字设备、喇叭天线、IC封装、互联器、微带滤波器、带状线结构、微波加热、微波等离子源、多芯连接器、毫米波集成电路、多层结构、多路复用器、光学组件、微带天线、平面结构、功分器、偏光器、雷达/雷达截面RCS、SAR计算/解剖设备、传感器、屏蔽问题、开槽天线、芯片系统、时域反射计TDR 、波导结构、无线设备……1.1.3. Microwave OfficeMicrowave Office软件为微波平面电路设计提供了最完整, 最快速和最精确的解答;它是通过两个模拟器来对微波平面电路进行模拟和仿真的; 对于由集总元件构成的电路, 用电路的方法来处理较为简便; 该软件设有一个叫“VoltaireXL”的模拟器来处理集总元件构成的微波平面电路问题; 而对于由具体的微带几何图形构成的分布参数微波平面电路则采用场的方法较为有效, 该软件采用的是一个叫“EMSight”的模拟器来处理任何多层平面结构的三维电磁场的问题;由于这里意在着重于电磁场分析,所以仅涉及“EMSight”模拟器;下面是它的具体功能：“EMSight”模拟器是一个完整的三维电磁场模拟程序包, 它可用于平面高频电路和天线结构的分析;模拟器分析的电路都安装在一个矩形的金属包装盒内, 对于电路的层数和端口数并没有限制;它还具有显示微波平面电路内金属上电流和空间电场力线的能力;“EMSight”模拟器可以对微波平面电路进行许多种类的计算, 在该软件中称计算为测量; 除了可以计算电路的阻抗参量,导纳参量,散射参量,传输参量, 混合参量之外, 对于线性电路,它能计算辅助稳定因子,输入电容,群延迟, 偶/奇模传输常数/阻抗/导纳, 电压驻波比, 端口输入阻抗/导纳, 增益等;具有计算各种线/圆极化微带天线的电场方向图和功率方向图的能力, 在计算天线时矩形的金属包装盒边界可以改变, 顶部和底部可以改为自由空间阻抗,而侧壁可以拉远;在“EMSight”模拟器内也设有一个元件库, 其特点是列入了大量的微带元件的资料如各种弯头, 开路线, 短截线, 耦合器, 阶梯, T形接头等; 还包括了许多传输线的资料;1.1.4. ANSYSANSYS是一种广泛的商业套装工程分析软件;该软件主要包括三个部分：前处理模块,分析计算模块和后处理模块;前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具,用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析,可模拟多种物理介质的相互作用,具有灵敏度分析及优化分析能力；后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示可看到结构内部等图形方式显示出来,也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出;软件提供了100种以上的单元类型,用来模拟工程中的各种结构和材料;这里还是着重介绍电磁场方面;在该软件的电磁场部分,它主要设计以下几个方面：2D、3D及轴对称静磁场分析及轴对称时变磁场交流磁场分析;静电场、AC电场分析,电路分析：包括电阻、电容、电感等;电路、磁场耦合分析 ;电磁兼容分析; 高频电磁场分析; 计算洛伦磁力和焦耳热/力;主要应用于：螺线管、调节器、发电机、变换器、磁体、加速器、天线辐射、等离子体装置、磁悬浮装置磁成像系统、电解槽及无损检测装置等;1.1.5. Ansoft SerenadeAnsoft Serenade 设计环境为现代的射频以及微波设计者们提供了一个强大的电路、系统和电磁仿真的工具;简易的使用环境允许使用者们在仿真器和其他的工具如文字处理器最大程度的产生数据资料的转移;简单的说,它主要包括Harmonica电路仿真和 Symphony系统仿真部分;Symphony 可以在Serenade 文件夹一种计算机标原理图获取、布局、和仿真环境下面运行;它是一个可以仿真有射频、微波和数字部分组成的通信系统的软件工具;Symphony 添加了针对外围环境的高效的模拟、数字混合方式模拟和数字和系统分析能力;使用者能够很快的构建一个系统通包括大量元件的库里的射频部分的模拟和数字信号处理;像信道编码,模拟和数字信号处理滤波器,放大器,晶体震荡器衰减信道模型;这些都能使设计者们迅速的组建有线的或者无线系统;由于系统自带了那么多模型,因此设计者只需要对元器件键入很少的关键特征;它也能够对线性或非线性系统进行彻底的操作;它也能输出例如增益、噪声和在时域或者频域上的误码率;针对不同的设计方法,在早期阶段的时候它就能够迅速的检查,以减少设计周期时间和避免由于射频和数字信号处理系统之间的互相干扰而造成的高成本的重新设计;一旦一个设计系统结构被确认了那么一个自上而下的设计流程就能被完成;一个系统的误码率能够基于完整的系统分析而计算出来;对射频的描述,例如阻抗不匹配,晶体震荡器的相位噪声和群延迟,在系统中当然包括噪声,输入功率,S参数和其他的输入信号扫描分析把误码率的计算作为一个任何参数的函数;1.1.6. Ansoft EnsembleAnsoft Ensemble是一个针对射频和微波的平面电磁仿真软件;它是一个对微带线和像滤波器、功分器和天线一类的平面微波结构进行计算S参数和全波场的仿真软件包;Ensemble软件包包括一个从底部开始的计算机辅助设计布局,一个仿真器和一个可显示数据的后处理器;该软件没有用传统的“cut-and-try” 原型,减少了生成的误差;下面是它的一些功能：1 仿真分析包括s参数, y参数, 和 z参数;远场近场辐射;表面电流等;2 Ensemble 的应用PCB布线和路径的仿真;多层微波包装;微波整合电路;超级微波整合电路;平面天线和队列;电路元件创建;3 天线设计分析圆极化;左旋圆极化和右旋圆极化的远场图;增益和轴向辐射;交叉极化和共极化场等;4. 图形特征：计算控制初始设计的大小;DXF and GDS 的输入和输出;史密斯圆图,极化图和矩形图;远场图;波形计算等;Ansoft HFSS软件简介Ansoft HFSS软件是适用于射频、无线通信、封装及光电子设计的任意形状三维电磁场仿真的软件;ANSOFT HFSS是业界公认的三维电磁场标准仿真软件包,它必将为射频、无线通信、封装及光电子产品新功能的开发提供崭新高效的研究手段;本软件彻底摆脱了传统的设计模式,大大减少了研制费用和时间,加快产品进入市场的步伐;HFSS 提供了一简洁直观的用户设计界面、精确自适应的场求解器、拥有空前电性能分析能力的功能强大后处理器,能计算任意形状三维无源结构的S参数和全波电磁场;ANSOFT HFSS充分利用了如自动匹配网格产生及加密、切线向矢量有限元、ALPSAdaptive Lanczos Pade Sweep和模式-节点转换Mode-node等的先进技术,从而使操作人员可利用有限元法FEM 在自己的电脑少对任意形状的三维无源结构进行电磁场仿真;HFSS自动计算多个自适应的解决方案,直到满足用户指定的收敛要求值;其基于MAXWELL麦克斯韦方程的场求解方案能精确预测所有高频性能,如散射、模式转换、材料和辐射引起的损耗等;用高效率的计算机虚拟模型的方法来取代费时费力的“cut-and-try”试验方法,可大大缩短设计周期;仿真分析诸如天线、微波转换器、发射设备、波导器件、射频滤波器和任意三维非连续性等复杂问题,已简单化成只需画结构图、定义材料性能、设置端口和边界条件;HFSS自动产生场求解方案、端口特性和S参数;其S参数结果可输出到通用的线性和非线性电路仿真器中来使用;ANSOFT HFSS的自适应网格加密技术使FEM方法得以实用化;初始网格将几何子分为四面体单元的产生是以几何结构形状为基础的,利用初始网格可以快速解算并提供场解信息,以区分出高场强或大梯度的场分布区域;然后只在需要的区域将网格加密细化,其迭代法求解技术节省计算资源并获得最大精确度;必要时还可方便地使用人工网格化来引导优化加速网格细化匹配的解决方案;HFSS采用高阶基函数、对称性和周期边界等方法,从而节省计算时间和内存,进一步加大求解问题的规模并加速求解的速度;1.2.1 Ansoft HFSS软件功能HFSS软件还有强大的绘图功能;它可以与AutoCAD完全兼容,完全集成ACIS固态建模器;它可以完成以下操作：无限的undo/redo多个物体组合、相减、相交布尔运算动态几何旋转点击物体选择/隐藏二维物体沿第三维扫描得到三维物体如圆柱体宏记录/宏文本锥螺旋、圆柱和立方体的参数化宏可选的“实表面”几何体在线关联帮助以加快新功能的应用它拥有先进的材料库综合的材料数据库包括了常用物质的介电常数、渗透率、电磁损耗正切;用户在仿真中可分析均匀材料、非均匀材料、各向异性材料、导电材料、阻性材料和半导体材料;对不可逆设备,标配的HFSS可直接分析具有均匀静磁偏的铁氧体问题,用户还可选用ANSOFT 3DFS选件以完成铁氧体静磁FEM的解算仿真;ANSOFT HFSS软件含有一个庞大的库,用该库可参数化定义以下标准形状：微带T行结宽边耦合线斜接弯和非斜接弯半圆弯和非对称弯圆螺旋和方螺旋混合T接头贴片天线螺旋几何Ansoft HFSS软件还可以以周期边界来解决相控阵;通过指定两个或多个边界间的场关系,关连边界条件LBCs使得包含有源等设备的新一类问题也可建模仿真;在对长的、均匀的和周期性的结构建模仿真时,LBCs可大大节省计算时间和内存;周期性的LBCs通过相位关系可确定多个主-从边界;设计师可通过分析相控阵中的一个单元来提取有源单元因子和阻抗,从而研究确定阵列盲区、极化性能和栅瓣;Ansoft HFSS软件强大的天线设计功能,它可以计算下列问题：计算天线参量,如增益、方向性、远场方向图剖面、远场3D图和3dB带宽;绘制极化特性,包括球形场分量、圆极化场分量、Ludwig第三定义场分量和轴比;二分之一、四分之一、八分之一对称模型并自动计算远场方向图;Ansoft HFSS还拥有以下三种频率扫描技术：①宽带快速率扫描利用APLS快速扫频技术可有效地进行宽带仿真;APLS能产生一个在宽频带内有效的低阶次的模型,并通过计算零极点来完成宽频带求解;APLS包含端口散射以精确确定频段内的输入功率和频带外抑制;②超宽带插值扫频利用插值扫频技术可有效地进行超宽带仿真;插值扫频能在超宽频带内根据频响变化斜率自动增插点数,确保精确确定频段内的所有频响特性;③离散扫频利用离散扫频技术可有效地进行离散频点的宽带仿真;其利用当前网格重新求解电磁场,从而精确得到各频率点上的性能参数;Ansoft HFSS拥有强大的场后处理器：产生生动逼真的场型动画图,包括矢量图、等高线图、阴影等高线图;任意表面,包括物体表面、任意剖面、3D物体表面和3D相等面的静态和动态图形;动态矢量场、标量场或任何用场计算器推导出的量;动态的表面动画可使图形能以旋转和移位的方式步进;新的图—3D云图上有一薄薄的彩色像素层,使你能非常清晰地观察场型特性,用户旋转几何时图形会实时更新;ANSOFTHFSS 可以设计最优化解决方案,它支持强大的具有记录和重放功能的宏语言;这使得用户可将其设计过程自动化和完成包括参数化分析、优化、设计研究等的先进仿真;参数化分析：四螺旋天线广泛应用于包括GPS接收机在内的无线通信设计中;其圆极化辐射方向图提供了很宽的半球状覆盖区域并具有极低的后瓣辐射;该模型在HFSS 依据不同的螺旋比和总旋转数目进行了多次仿真,设计师利用先进的宏功能可很快地进行多次仿真,以研究关键参数是如何影响带宽、增益和后瓣电平的;1.2.2 Ansoft HFSS软件的优势Ansoft有自己的独特优势：由Ansoft Designer和Ansoft HFSS构成的Ansoft高频解决方案,是目前唯一以物理原型为基础的高频设计解决方案,它以Ansoft公司居于领先地位的电磁场仿真工具为基础,提供了从系统到电路直至部件级的快速而精确的设计手段,覆盖了高频设计的所有环节; 其集成化的设计环境和独有的“按需求解"技术使设计工程师们在设计的各个阶段都能充分考虑结构的电磁效应对性能的影响,实现对整个设计流程的完全控制,从而进一步提高了仿真精度,完成整个高频系统的端对端设计;最后一点,HFSS的所有问题分为两大类：“Driven Solution”和“Eigenmode Solution”,前一个用于一般的需要激励源或者有辐射产生的问题,适用于几乎所有除谐振腔以外的问题；后者为本征问题求解,主要用于分析谐振腔的谐振问题,不需要激励源,也不需要定义端口,更不会产生辐射封闭结构;Ansoft Optimetrics是一个综合优化包,可以用于HFSS和Ensemble,主要用于结构参数的优化,最典型的例如双枝节匹配,可优化两个枝节的长度及间距使得反射最小;根据你给定的优化目标,可以进行模型参数的调整,例如介质片移相器,你可以以移相器的相移为目标函数,优化介质片的长度,使相移满足需要;总之,Ansoft HFSS 软件以其强大的设计仿真功能,无论在设计手机、通信系统、宽带器件、集成电路ICs、印刷电路板等高频微波的方方面面都迅速赢得了设计人员的广泛认可,并且也迅速获得了广泛的应用;。
Ansoft-HFSS-软件原理及应用
Ansoft HFSS 软件的基本原理及应用一、简介（Brief Introduction）Ansoft HFSS （全称High Frequency Structure Simulator, 高频结构仿真器）是Ansoft公司推出的基于电磁场有限元方法（FEM）的分析微波工程问题的三维电磁仿真软件，可以对任意的三维模型进行全波分析求解，先进的材料类型，边界条件及求解技术，使其以无以伦比的仿真精度和可靠性，快捷的仿真速度，方便易用的操作界面，稳定成熟的自适应网格剖分技术使其成为高频结构设计的首选工具和行业标准，已经广泛地应用于航空、航天、电子、半导体、计算机、通信等多个领域，帮助工程师们高效地设计各种高频结构，包括：射频和微波部件、天线和天线阵及天线罩，高速互连结构、电真空器件，研究目标特性和系统/部件的电磁兼容/电磁干扰特性，从而降低设计成本，减少设计周期，增强竞争力。
Ansoft HFSS的应用领域：天线1. 面天线：贴片天线、喇叭天线、螺旋天线2. 波导：圆形/矩形波导、喇叭、波导缝隙天线3. 线天线：偶极子天线、螺旋线天线4. 天线阵列：有限阵列天线阵、频率选择表面（FSS）、5. 雷达散射截面（RCS）微波1. 滤波器：腔体滤波器、微带滤波器、介质滤波器2. EMC（Electromagnetic Compatibility）/EMI（Electromagnetic Intergerence ）：屏蔽罩、近场－远场辐射3. 连接器：同轴连接器\底板、过渡4. 波导：波导滤波器、波导谐振器、波导连接器5. Silicon/GaAs：螺旋电感器、变压器通过HFSS可以获取的信息：1．矩阵数据：S、Y、Z参数和VSWR（匹配）2．相关的场：2D/3D近场－远场图电场、磁场、电流（体/面电流）、功率、SAR辐射3．某空间内的场求解求解类型：Full-wave求解原理：3D有限元法（FEM）网格类型：等角的网格单元：正四面体网格剖分形式：自适应网格(Adaptive Meshing)4．激励：端口求解求解原理：2D-FEM形式：自适应网格（边界条件）HFSS软件的求解原理总体来说，HFSS软件将所要求解的微波问题等效为计算N端口网络的S 矩阵，具体步骤如下：●将结构划分为有限元网格（自适应网格剖分）●在每一个激励端口处计算与端口具有相同截面的传输线所支持的模式●假设每次激励一个模式，计算结构内全部电磁场模式●由得到的反射量和传输量计算广义S矩阵图1 求解流程图自适应网格剖分是在误差大的区域内对网格多次迭代细化的求解过程，利用网格剖分结果来计算在求解频率激励下存在于结构内部的电磁场。
Ansoft_HFSS_培训教程
四.设置边界条件和激励源五.设置求解条件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分钟。
一.打开并保存一个新项目1.双击桌面上的图标，这样就可以启动。
启动后的程序工作环境如图：图－工作界面．打开选项(),单击。
．找到合适的目录，键入项目名。
图－保存项目二.加入一个新的设计1．在菜单，点击选项。
( 或直接点击图标。
)一个新的工程被加入到项目中，默认名为。
图－加入新的设计2．为设计重命名。
在项目树中选中,单击鼠标右键，再点击项，将设计重命名为。
图－更改设计名三.选择一种求解方式1．在菜单上，点击选项.2．选择源激励方式，在对话框中选中项。
图－选择求解类型图－选择源激励方式四.设置设计使用的长度单位1.在菜单上，点击选项.2.选择长度单位，在对话框中选中项。
图－选择长度单位图－选择作为长度单位第三章构造模型本章中你的目标是：√建立物理模型。
√设置变量。
√设置模型材料参数√设置边界条件和激励源√设置求解条件时间：完成这章的内容总共大约要分钟。
一.建立物理模型1．画长方体。
在菜单中，点击选项（或直接点击图标）；图－通过菜单加入一个2．输入参数。
按下键切换到参数设置区（在工作区的右下角），设置长方体的基坐标为(); 按下键后输入三边长度：方向, 方向, 方向。
注意：在设置时不要在绘图区中点击鼠标。
图－输入长方体的几何尺寸3．设置长方体属性如上设置完几何尺寸后，系统会自动弹出长方体属性对话框。
对话框的页里有我们刚才设置的几何尺寸，并且其数值可以自由更改。
因此在我们也可以先随意用鼠标建立一个长方体模型后，然后在其属性对话框输入其尺寸要求即可。
单击页，在页我们可以为长方体设置名称、材料、颜色、透明度等参数。
这里，我们把这个长方体命名为，将其透明度设为。
材料在下文统一设置。
设置完毕后，同时按下和键()，将视图调整一下。
《HFSS软件设计与仿真实验》的实验指导书
《HFSS软件设计与仿真实验》的实验指导书1.HFSS软件入门：实验目的：熟悉hfss软件的工作界面及工作界面各个部分的作用作用与使用方法实验内容：菜单栏、工具栏、状态栏、工程管理窗口、属性窗口、进度窗口、信息管理窗口、3D模型窗口。
熟悉hfss软件的应用及其设计步骤：通过T型波导内场分析与优化设计的HFSS仿真实例，让学生对hfss操作步骤及设计流程有整体直观的了解及掌握，对每一个设计环节有一个初步定位。
Hfss的设计步骤如下：创建新的hfss工程设计，设置求解类型；创建T型波导模型（几何模型、设置边界条件、设置激励）；定义和添加变量；求解设置及扫频设置；运行仿真设计；仿真查看结果。
参考文献：ansoft hfss 磁场分析与应用实例Hfss原理与工程应用2.HFSS软件设计应用：实验目的：熟悉hfss软件的设计流程及操作步骤实验内容：（a）hfss软件的几何模型的创建:一维线模型（直线、曲线、圆弧）二维平面模型（矩形、圆形、椭圆、多边形）；三维模型（立方体、棱柱体、圆柱、球、圆锥）等的建立。
（b）边界条件的设置：理想导体边界、理想磁边界、辐射边界、理想匹配层、有限导体边界、阻抗边界、对称边界、主从边界、集总RLC边界，分层阻抗边界，无限大地平面边界等的设置。
（c）激励的设置:波端口激励、集总端口激励、磁偏置激励、照射波激励等的设置。
（d）材料属性的设置：相对电导率、相对磁导率、电导率、介质损耗角正切、磁损耗角正切、各向异性材料等的设置。
（e）求解的设置：求解类型、扫频、电场矢量、特性阻抗、阻抗乘法器等的设置及使用。
(f)优化设计的设置：优化方法、优化变量、目标函数、目标权值等的设置及其功能(g)结果查看的设置：阻抗、电磁场分布、谐振频率等的查看方法。
参考文献：ansoft hfss 磁场分析与应用实例Hfss原理与工程应用3.HFSS软件与天线设计实验一：对称振子天线的hfss软件仿真实验实验目的：掌握hfss工作界面、操作步骤及设计流程实验内容：T型波导内场分析与优化设计的HFSS仿真实例。
Ansoft_HFSS_软件(下)
回顾：上节课我们已经对Ansoft公司的HFSS的操作和功能做了简单的介绍，并通过一个例子学习了HFSS建模和仿真分析天线的步骤，这些步骤如下：1、创建新工程和基本运行环境设定：长度单位、求解类型——Driven Modal（无源、高频结构如微带、波导、传输线，入射波与反射波）；Driven Terminal （多导体传输线，电压与电流）2、创建模型：作图、设置材料、激励端口（Lumped Port）、空气腔、辐射边界等；3、求解设置：Analysis节点下右键添加工作频率、求解最大步数、误差、扫频设置；4、远场设置：Radiation下插入Phi和Theta的范围；5、有效性检测和仿真；6、创建结果：反射系数、3D辐射方向图、史密斯圆图，电流分布等；上节课的贴片天线是采用微带线通过缝隙耦合对辐射贴片进行馈电而实现的，辐射线极化波。
本节课我们将介绍一种圆极化微带天线的实现方法，采用同轴探针馈电，并结合优化的例子来介绍一下参数扫描分析和参数优化的使用。
变量的设置与优化简介变量的设置是为了方便仿真结构的调整和今后的参数优化。
我们选中一个物体，在属性窗口的Command标签页中可以用变量代替数值，然后按Enter，系统会提示你对新增的变量设定初始值，注意输入初始值的时候要带上单位。
当我们点击工程树中的设计节点时，所有的变量都会在属性窗口显示，我们可以在这里很方便的修改物体结构的位置和尺寸，而不用分别选定每个对象进行修改。
另外变量之间，变量与有效的数值之间可进行加减乘除运算，并可将算式直接输入属性窗口，使优化更为方便准确。
优化是一套分析工具，是寻找自定义目标函数最小值的过程，优化过程会修正变量直到最小值达到要求的精度为止。
首先设计者建立一个原始模型，然后可以定义几乎任何设计中的参数作为变量，比如说几何尺寸、材料特性或者边界条件，然后对原始模型进行优化。
1、参数扫描分析（Parametric）：定义一个或者多个变量扫描，每个变量扫描是所定义变量一定范围内的取值。
AnsoftHfssv13中文安装及Error解决方案
AnsoftHfssv13中文安装及Error解决方案安装过程(附件解压缩完后也有E文件的安装说明)：注意:安装可按照autorun.exe上的顺序来装最明了。
1、先解压缩，安装HFSS里面的HFS13.0和libraries、remove；2、安装HFSS1302WinPatch.exe，这个是升级到13.0.2；3、将license.lic复制到安装目录\Ansoft\admin下面；4、将hfss12fix.exe和Ansoft2008fix.exe复制到安装目录\Ansoft\HFSS13.0下面并安装即可。
5、hfss12fix.exe要点next大概6次，直到finish后会自动关闭；Ansoft2008fix.exe双击直接打开就行了，运行完毕会自动关闭的。
6、破解完毕后即可打开软件，选中T ools->Options->General Options->WebUpdate Options (tab)->Never.就可以了(就是不要通过网络升级)。
7、(可选)、可以安装Install hfss_adk_v2.1.exe (Antenna Design Kit)。
（无）Warning：破解文件在360和微软的杀毒软件上面都会有警报，如果不确定是否安全的请不要安装！否则就关闭杀毒软件或者将报警的文件设置为安全放行再安装。
1、遇到[error] Initial mesh如何解决[error] Initial mesh, process mesh3d : Error while opening or writing the mesh files.[error] Simulation completed with execution error on server: Local Machine.方案：把安装目录下所有mesh开头的文件都删掉，再用安装程序repair，搞定。
HFSS软件使用基础介绍
2.HFSS使用介绍
2.1 工作环境介绍 2.2 建立HFSS工程的一般过程
2.1 工作环境介绍
菜单栏 工具栏
3D模型窗口
工程管 理窗口
特性窗口
状态栏
信息管理窗口
进度窗口
1.File菜单：管理HFSS工程文件以及进行打印操作
新建工程 打开工程 关闭工程 存盘操作
打印操作
最近打开 的文件
退出
Windows图形用户界面，简洁直观； 自动化的设计流程，易学易用； 稳定成熟的自适应网格剖分技术，结果准确；
HFSS的应用领域
航空、航天、电子、半导体等领域： 1.射频和微波无源器件设计 2.天线、天线阵列设计 3.高速数字信号完整性分析 4.EMC/EMI分析 5.电真空器件设计 6.目标特性研究和雷达反射截面仿真 7.计算SAR 8.光电器件仿真设计
频率、品质因数、天线辐射方向图等。
3.举例说明---通道机磁场分布
1.启动软件，新建设计工程； 注：“另存为”路径名不要带汉字
2.选择求解类型； 【HFSS】【Solution Type】 Driven Modal
Driven Modal模式驱动求解类型：计算无源、高频结构的S参数时可选 此项，如微带、波导、传输线结构；
(2)指定模型材料属性 HFSS软件自带材料库，用户也可以修改其中的材 料属性或者向材料库添加新材料。
选中模型：【Modeler】【Assign Material】
（3）分配边界条件 天线处在空气中，新建一个空气块包围住天线，作 为求解电磁场的空间，在空气块表面设置“辐射边 界条件”，模拟开放的自由空间，常用于天线分析。
Driven Terminal终端驱动求解类型：计算多导体传输线端口的S参数， 由终端电压和电流描述S矩阵；
ansoft大作业验证镜像法的正确性
Ansoft仿真实验报告——验证镜像法的正确性一、实验内容：导体球面的镜像问题1、理论基础：在半径为r的接地导体球外，据球心为d处有一点电荷q，求解q周围的电场分布。
（如下图）根据唯一性定理，并由边界条件，通过推倒可以得到2、验证思路：（1）通过Ansoft软件分别用两种方法求解有效空间的电场分布（2）将两种方法进行对比。
若两种方法仿真后的场分布相同（在误差允许范围之内），则可得镜像法是正确的。
二、具体步骤1、绘制图形（Draw Model）：工程（1）工程（2）2、设置相关材料特性（Setup Materials）：工程（一）工程（二）3、设定边界条件（Setup Boundaries/Sources）：设置参数为：q=1c , d=10cm , r=3cm , -q’=0.3c , b=0.9cm工程（一）工程（二）4、设定网格（mesh）:工程（一）工程（二）5、求解静电场，并进行验证验证方法：（主要针对电场线分布，电势分布和能量分布进行分析）1、观察两种情况下，有效区域内电势、电场线等的分布情况2、分别在两种情况下的有效区域内选取相同的点，比较其电势等的大小(1)求解E（E Vector）工程（一）工程（二）由上图可看出，在两种情况下电场线分布基本相同。
(2)求解φ(phi)由以下两图可以看出，在有效区域内电势分布基本相同工程（一）工程（二）在以下两图中取坐标（10,0.5），读数，工程一中电势为：8.69e+010；工程二中电势为：1.22e+011。
误差有一些大，与物体不够理想有关，但是基本可以近似相等。
工程（一）工程（二）（3）求解能量（Energy）由以下两图可看出，两种情况下，能量分布基本相同工程（一）工程（二）在以下两图中读出（10，0.1）处的能量密度：工程（一）为：8.37e+016 工程（二）位：8.16e+016，经过比较，可以得出以下结论，两种情况的能量分布基本相同。
Ansoft Hfss v13 中文安装及Error解决方案
安装过程(附件解压缩完后也有E文件的安装说明)：注意:安装可按照autorun.exe上的顺序来装最明了。
1、先解压缩，安装HFSS里面的HFS13.0和libraries、remove；2、安装HFSS1302WinPatch.exe，这个是升级到13.0.2；3、将license.lic复制到安装目录\Ansoft\admin下面；4、将hfss12fix.exe和Ansoft2008fix.exe复制到安装目录\Ansoft\HFSS13.0下面并安装即可。
5、hfss12fix.exe要点next大概6次，直到finish后会自动关闭；Ansoft2008fix.exe双击直接打开就行了，运行完毕会自动关闭的。
6、破解完毕后即可打开软件，选中Tools->Options->General Options->WebUpdate Options (tab)->Never.就可以了(就是不要通过网络升级)。
7、(可选)、可以安装Install hfss_adk_v2.1.exe (Antenna Design Kit)。
（无）Warning：破解文件在360和微软的杀毒软件上面都会有警报，如果不确定是否安全的请不要安装！否则就关闭杀毒软件或者将报警的文件设置为安全放行再安装。
1、遇到[error] Initial mesh如何解决[error] Initial mesh, process mesh3d : Error while opening or writing the mesh files.[error] Simulation completed with execution error on server: Local Machine.方案：把安装目录下所有mesh开头的文件都删掉，再用安装程序repair，搞定。
S186-Ansoft_HFSS知识-HFSS软件使用与实例仿真
微波技术课程大作业——39022628 刘旭翔HFSS软件学习资料大全与实例仿真39022628 刘旭翔 一、HFSS简介：HFSS是利用我们所熟悉的windows图形用户界面的一款高性能的全波电磁场(EM)段任意3D无源器件的模拟仿真软件。
它易于学习，有仿真，可视化，立体建模，自动控制的功能，使你的3D EM问题能快速而准确地求解。
Ansoft HFSS使用有限元法(FEM)，自适应网格划分和高性能的图形界面，能让你在研究所有三维EM问题时得心应手。
Ansoft HFSS能用于诸如S-参数，谐振频率和场等的参数计算。
典型的应用包括：封装模型－BGA，QFP，Flip－ChipPCB板建模－电源/接地板，网格面，底板硅/砷化镓－螺旋电感线圈，变压器EMC/EMI－屏蔽防护层，耦合，近/远场辐射天线/移动通信－贴片天线，偶极子，喇叭，等元电话天线，四臂螺旋天线，吸收比(SAR),无限阵列，雷达横截面(RCS)及频率选择表面(FSS) ，连接器－同轴电缆，SFP/XFP，底板，转换器，波导－滤波器，共鸣器，转换器，连接器，滤波器－腔体滤波器，微带传输带，介质滤波器HFSS是基于四面体网格元的交互式仿真系统。
这使你能解决任意的3D几何问题，尤其是那些有复杂曲线和曲面的问题，当然在局部会利用其他技术。
HFSS是高频结构仿真器（High Frequency Structure Simulator）的缩写。
Ansoft公司最早在电磁仿真中使用如切线矢量有限元，自适应网格，和ALPS等有限元法解决EM仿真问题。
今天，HFSS继续以革新领导着这个产业，如模型对节点和全波SPICE分析。
Ansoft HFSS听取许多用户和工业界的意见，发展了很长一段时间。
在业界，Ansoft HFSS是高生产力研究，发展和虚拟的工具之一二．HFSS界面介绍：1）HFSS常用窗口有：项目管理窗口(Project Manager)，信息管理窗口(Message Manager)，属性窗口(Property Window)，过程窗口(Progress Window)，三维模型窗口(3D Modeler Window) 等2）HFSS设计窗口（1）在Hfss界面上，每个项目可以有多个设计，每个设计都在不同的窗口中显示（2）可以同时打开和查看多个项目和设计窗口（3）可以拖动标题栏来调整窗口位置，拖曳窗口的边界或角来调整它的大小，也可以通过下面的菜单选项来调整：Window Cascade, Window >Tile Vertically, or Window > Tile Horizontally.（4）点击文件面板右上角的最小化符号来缩小设计窗口，此时在总窗口下方会出现一个图标。
S186-Ansoft_HFSS知识-HFSS软件使用与实例仿真
S186-Ansoft_HFSS知识-HFSS软件使⽤与实例仿真微波技术课程⼤作业——39022628 刘旭翔HFSS软件学习资料⼤全与实例仿真39022628 刘旭翔⼀、HFSS简介：HFSS是利⽤我们所熟悉的windows图形⽤户界⾯的⼀款⾼性能的全波电磁场(EM)段任意3D⽆源器件的模拟仿真软件。
它易于学习，有仿真，可视化，⽴体建模，⾃动控制的功能，使你的3D EM问题能快速⽽准确地求解。
Ansoft HFSS使⽤有限元法(FEM)，⾃适应⽹格划分和⾼性能的图形界⾯，能让你在研究所有三维EM问题时得⼼应⼿。
Ansoft HFSS能⽤于诸如S-参数，谐振频率和场等的参数计算。
典型的应⽤包括：封装模型－BGA，QFP，Flip－ChipPCB板建模－电源/接地板，⽹格⾯，底板硅/砷化镓－螺旋电感线圈，变压器EMC/EMI－屏蔽防护层，耦合，近/远场辐射天线/移动通信－贴⽚天线，偶极⼦，喇叭，等元电话天线，四臂螺旋天线，吸收⽐(SAR),⽆限阵列，雷达横截⾯(RCS)及频率选择表⾯(FSS) ，连接器－同轴电缆，SFP/XFP，底板，转换器，波导－滤波器，共鸣器，转换器，连接器，滤波器－腔体滤波器，微带传输带，介质滤波器HFSS是基于四⾯体⽹格元的交互式仿真系统。
这使你能解决任意的3D⼏何问题，尤其是那些有复杂曲线和曲⾯的问题，当然在局部会利⽤其他技术。
HFSS是⾼频结构仿真器（High Frequency Structure Simulator）的缩写。
Ansoft公司最早在电磁仿真中使⽤如切线⽮量有限元，⾃适应⽹格，和ALPS等有限元法解决EM仿真问题。
今天，HFSS继续以⾰新领导着这个产业，如模型对节点和全波SPICE分析。
Ansoft HFSS听取许多⽤户和⼯业界的意见，发展了很长⼀段时间。
在业界，Ansoft HFSS是⾼⽣产⼒研究，发展和虚拟的⼯具之⼀⼆．HFSS界⾯介绍：1）HFSS常⽤窗⼝有：项⽬管理窗⼝(Project Manager)，信息管理窗⼝(Message Manager)，属性窗⼝(Property Window)，过程窗⼝(Progress Window)，三维模型窗⼝(3D Modeler Window) 等2）HFSS设计窗⼝（1）在Hfss界⾯上，每个项⽬可以有多个设计，每个设计都在不同的窗⼝中显⽰（2）可以同时打开和查看多个项⽬和设计窗⼝（3）可以拖动标题栏来调整窗⼝位置，拖曳窗⼝的边界或⾓来调整它的⼤⼩，也可以通过下⾯的菜单选项来调整：Window Cascade, Window >Tile Vertically, or Window > Tile Horizontally.（4）点击⽂件⾯板右上⾓的最⼩化符号来缩⼩设计窗⼝，此时在总窗⼝下⽅会出现⼀个图标。
AnsoftHFSS9.0的优化问题优化的是通过调整一个物理模型的几何参数
Ansoft HFSS 9.0的优化问题优化的是通过调整一个物理模型的几何参数， 使这个物理模型的电磁特性符 合我们的要求，在此我们以前面讲的微带天线的为例，简单讲述天线优化的过程。
本章中你的目标是：V 优化参数设置V Parametric 求解。
V 优化求解时间：完成这章的内容总共大约要20分钟。
心一.设置优化变量在前几章模拟的微带天线中，微带天线具有固定的参数, 在此，我们首先要将微带天线的几何尺寸设为变量，然后通过 所需要的微带天线的某种电磁特性来选取其的尺寸。
1在goundplane 中设置变量。
在操作历史树中，点击goundplane 前+号将其展开；选中CreatRectangle 单击鼠标右键，点击 Properties 项（或直接在属性（comma nd ）窗口修改）。
-夕 Model图3— 35从操作历史树选中 CreatRect 图3 — 36在comma nd 窗口的属性表 修改 Position ，把原来的-45,-45,0 改为 glaneStart,glaneStart,0;因此其天线的性能也是一定的。
An soft 中的优化功能及我们T Not AssignedT Q Qoundplane|•口 gSSffww*O GoverLine[tl 夕 patch S- £ port -I vacuumS G Substrate E- 9 airExpand Al Collapse All0 夕 Feed[+]■匕 Coordinate Systems[+ 昼 PhnesPoints+ 砂 ListsValueUnit ICommand Cr 皿电R E …Coordin... GlobalPosition -45 . -4..,mtnAxis ZXSizt90 rwYSize90（WComman d图 3 —37 在gou ndpla ne 的comma nd 页修改Position因为glaneStart变量从来没有定义过，HFSS系统会自动跳出变量定义框。
hfss验证检查的应用机制
hfss验证检查的应用机制hfss是一种常用的电磁仿真软件，广泛应用于微波、射频和天线设计等领域。
它通过数值计算的方法，可以快速、准确地模拟和分析电磁场的行为。
在实际应用中，hfss可以用于验证检查各种电磁场问题，包括天线性能、电路射频特性、微波传输等。
hfss可以用于验证天线的性能。
在天线设计中，我们需要确定天线的辐射模式、增益、频率响应等参数。
使用hfss可以建立天线模型，通过仿真分析可以得到天线的辐射特性，进而验证设计是否满足要求。
例如，可以通过hfss模拟分析天线在不同频率下的辐射图案，以及在不同方向上的增益变化情况。
通过与实测结果进行对比，可以验证天线设计的准确性和可靠性。
hfss可以用于验证射频电路的特性。
在射频电路设计中，我们需要考虑电路的阻抗匹配、功率传输、噪声等性能。
使用hfss可以建立电路模型，通过仿真分析可以得到电路的S参数、功率传输特性、噪声系数等。
例如，可以通过hfss模拟分析射频电路在不同频率下的S参数，以及在不同工作状态下的功率传输情况。
通过与实测结果进行对比，可以验证电路设计的正确性和可靠性。
hfss还可以用于验证微波传输问题。
在微波传输中，我们需要考虑电磁波在介质中的传播特性、衰减损耗、反射和折射等现象。
使用hfss可以建立传输线模型，通过仿真分析可以得到传输线的传输特性、衰减损耗、反射和折射情况。
例如，可以通过hfss模拟分析微波传输线在不同频率下的传输特性，以及在不同形状和材料参数下的衰减和反射情况。
通过与实测结果进行对比，可以验证传输线设计的合理性和可靠性。
总结起来，hfss作为一种强大的电磁仿真软件，可以用于验证检查各种电磁场问题。
通过建立模型和进行仿真分析，可以得到电磁场的行为，进而验证设计的正确性和可靠性。
无论是天线性能、射频电路特性还是微波传输问题，hfss都可以提供准确可靠的仿真结果，帮助工程师进行设计和优化。
因此，hfss验证检查的应用机制在电磁场领域中具有重要的意义。
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第二章 Ansoft HFSS软件验证2.1 Ansoft HFSS软件简介
Ansoft HFSS Ansoft High Frequency Structure Simulator是美国Ansoft 公司采用切向矢量有限元算法开发的一款高频电磁仿真软件可以计算三维的
无源复杂结构电磁特性如求解射频微波器件的电磁场分布电路参数特
征阻抗传输系数S参数等计算由于材料和辐射带来的损耗计算天线辐
射场方向图等该软件具有计算精度高仿真速度快的特点已经广泛用于
天线滤波器混频器波导元器件等高频领域的仿真设计工作
基于Ansoft HFSS仿真来设计一个高频器件其步骤可以用图2.1来表述
图2.1 HFSS仿真设计流程
经过二十多年的发展HFSS以其无以伦比的仿真精度和可靠性快捷的仿真速度方便易用的操作界面稳定成熟的自适应网格剖分技术使其成为高频
结构设计的首选工具和行业标准已经广泛地应用于航空航天电子半导
体计算机通信等多个领域帮助工程师们高效率地设计各种高频结构包
括射频和微波部件天线和天线阵及天线罩高速互连结构电真空器件
研究目标特性和系统/部件的电磁兼容/电磁干扰特性从而降低设计成本减
少设计周期增强竞争实力
2.2 Ansoft HFSS软件的验证
下面用两个具体实例来验证HFSS软件的准确性
D
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C
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P
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a
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.
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f
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d
.
c
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m
1
具体设计图2.2是HFSS
中的阵列模型图2.3
是阵列的俯视图图
2.4
是它们的实物模型阵单元采用矩形
圆角波导
因中心频率
频段阵元
大小及排列布局保密这里不能具体给出
图2.2 HFSS软件中的阵列模型图图2.3 HFSS软件中阵列的俯视图
图2.4 天线阵列的实物图
计算结果设阵列中心单元即图2.3中所示的单元1馈以激励电压幅度为1v相位为
0其它单元的激励电压都为0用HFSS仿真出单元1在f
f∆
±
0频段内的驻波比如图 2.5
所示用网络分析仪测出的驻波比如图 2.6
所示对比图2.5和图2.6看出在f
f∆
±
频率范围内由Ansoft HFSS算出的阵列的驻波比和网络分析仪测出的驻波比吻合的相
当好这说明Ansoft HFSS在该频段
内的准确性
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图2.5 Ansoft HFSS 仿真驻波图 图2.6网络分析仪测得驻波
图 2.2
中辐射边界距离阵列多远时才能达到计算的精度为
了验证做
一个简单的建模如图 2.7所示图为由矩形波导组成的12×线阵,中心频率为
6GHz
不设扫频
阵中单个波导的尺寸205a mm b mm
==辐射边界与阵列的
距离l 简称辐射边距依次选为84/2λλλλ
//
图2.7 辐射边界的分析 图 2.8 不同辐射边距下阵列的方向图
仿真结果如图2.8所示明显可以看出当辐射边距/4l λ≥时在俯仰角70±D
的范围内
阵列的增益方向图吻合的相当好
可见在Ansoft HFSS
仿真过程中
辐射边距/4l λ=时就已经达到了计算精度的要
求
如果l 取的过
大
会造成时
间上不必要的浪费所以在以后的计算过程中辐射边距以/4λ
为基准
2
具体设计
HFSS 软件中41×棱锥喇叭线阵[29]模型如图2.9
所示
中
心频率为 5.5GHz 带宽为1GHz 阵中单个棱锥喇叭天线的尺寸是
A=177.2mm
B=122.8mm
A 和B
分别为喇叭矩形口面的长和宽
采用BJ58
矩形波导馈电其尺寸为
a=40.386mm
b=20.193mm
喇叭的长度
波导和喇叭连接处与喇叭
D o c u
C o m
P D
F T r i a
l
w w
w .p d f w
i
z a r d .c o m
口面的距离mm L 7.1528.2==
λ辐射边界取为/4
λ
图2.9 HFSS 软件中的棱锥喇叭线阵模型
图 2.10 HFSS 仿真的阵列方向图 图2.11 Matlab 计算的阵列方向图
计算结果
HFSS 软件仿真后得出的阵列的E 面增益方向图如图2.8
所示
图2.9给出了文献[30]中用Matlab 算得的结果
对比增益方向图看出两者的
结果吻合较好
其中Matlab
的绘图是归一化了的
2.3本章小结
本章简介了商用软件
Ansoft HFSS 接着用实例仿真所得的结果与实验测
量方法测得的结果作比较最后又仿真由棱锥喇叭天线所组成的41×
线阵
所
得的结果和用M atlab 计算的结果进行比较
验证了HFSS 的准确性
在实际的
阵列天线分析和设计中使用HFSS 能节省更多的时间
成本
很好地完成设计
任务
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