HFSS谐振腔体实例分析资料报告

【案例分析】经典HFSS仿真实例详解

【案例分析】经典HFSS仿真实例详解新朋友请点击上⽅RFsister关注我们关于仿真软件HFSS相信⼤家多少都有听过，这是⼀款⾮常强⼤好⽤的仿真软件，已经被应⽤于多个领域，当然，天线设计也离不开仿真软件。

本期⼩编为⼤家带来的是经典天线——对称振⼦天线仿真。

下⾯我们先来看看软件的简介。

HFSS – High Frequency Structure Simulator，Ansoft公司推出的三维电磁仿真软件，⽬前已被ANSYS公司收购；是世界上第⼀个商业化的三维结构电磁场仿真软件，业界公认的三维电磁场设计和分析的⼯业标准。

HFSS提供了⼀简洁直观的⽤户设计界⾯、精确⾃适应的场解器、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。

HFSS软件拥有强⼤的天线设计功能，它可以计算天线参量，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。

使⽤HFSS，可以计算：①基本电磁场数值解和开边界问题，近远场辐射问题；②端⼝特征阻抗和传输常数；③ S参数和相应端⼝阻抗的归⼀化S参数；④结构的本征模或谐振解。

⽽且，由Ansoft HFSS和Ansoft Designer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，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。

下⾯我们先来看看建⽴HFSS⼯程的⼀般过程。

（1）⾸先第⼀步是运⾏Ansoft HFSS：（2）然后单击下图红框处图标，在当前⼯程中插⼊⼀个设计：（3）选择求解类型，如下图：（4）为建⽴模型设置合适的单位，如下图：（5）在3D窗⼝中建⽴模型。

（6）设置需要的辐射边界。

（7）如果选择激励求解或激励终端求解，则需要为模型设置激励。

（8）设置求解频率及扫频操作等。

（9）点击下图按钮，检查当前⼯程的有效性。

HFSS谐振腔体实例分析

内容概述
圆柱体腔体谐振器简介
HFSS设计概述
HFSS设计步骤和设计流程
1.改名：工程名：Resonator；设计名：Cavity
2.修改模式：本征模求解模式
3.修改单位：mm
4.创建谐振腔模型4.1创建圆柱体
4.2修改属性：Cavity，0.8
4.3修改参数：顶点（0,0,0），H=15，r=15
5.设置边界条件：有限导体边界条件
6.添加求解设置项
7.设计检查
7.1有错误，查看之
7.2再检查
8.运行分析
9.查看谐振频率和品质因数
10.查看模式1的中心平面的电场和磁场的分布
10.1创建中心平面：顶点：（0,0,7.5）法线方向（0,0,1）
10.2查看电场分布
10.3查看磁场分布
11.查看模式1的YZ平面上的电场和磁场的分布11.1查看电场
11.2查看磁场
12.查看模式2的电场和磁场的分布12.1更改为模式2
12.2电场和磁场分布已经自动改变
13.隐藏电场和磁场分布
14.添加圆柱介电层
14.1创建圆柱
14.2修改属性：DielREs，Roger R03010
14.3修改参数：顶点（0,0,0），r=5，H=height（4mm）
15.添加参数扫描：0-15，步长：1mm
15.1分析
16.查看结果
. . . .. .
c. .. .. .。

基于HFSS分析波导腔体实例

2. 设置曲线：选中对话窗中部的Y标签页，在Category列选择S parameter，在Quantity列，按下Ctrl键的同时，选择S
（Port1，Port1）、 S（Port1，Port2）、 S（Port1，Port3）
项，在Function列选择mag。在X标签页，选择Use Primary Sweep项。在Sweeps标签页，选择Sweep Design and Project variable values，其它默认，点Add Trace，则在上方加入S11、S12、S13参数曲线，点Done完成。
括绘制的所有的几何模式，
பைடு நூலகம்
以及模型的编
辑、材料定义等。绘图历史树右侧是绘图窗，在该区绘制几何模型。
三．属性窗
属性窗显示在工程树、绘图历史树或绘图区中选中的某一项的属性，可以进行编辑，在属性窗中可编辑的参数是不定的，其标签页的名称也不定，均由所选中的项的类型决定。
四．信息窗
信息窗显示与工程创建过程相关的各种信息，例如工程设置的错误信
HFSS
纲要
第一部分软件设计环境
第二部分波导腔体内场分析第三部分波导腔体内场优化
第一部分
软件设计环境
绘图历史树主菜单工具条
绘图窗
工程树
属性窗
进程窗
信息窗
一．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。工程树中的第一个节点是工程的名称，默认名一般为Projectn ，n代表当前打开的第n个工程。导入HFSS设计后，其下加入 HFSSModeln节点，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。

HFSS谐振腔体分析WORD版

HFSS电磁仿真设计实验报告仿真项目： HFSS谐振腔体分析实例专业班级： 2015级电子信息工程1班姓名：倪国旭学号： 201509120124仿真项目：HFSS谐振腔体分析实例一、建模：如图所示模型参数为： Cavity:Center Position: 0mm , 0mm , 0mm; Axis: Z; Radius: 15mm; Height: 15mm DieRes:Position: 0mm ,0mm , 0mm; XSize: z, YSize: 5mm, ZSize: Height二、仿真结果：0.002.505.007.5010.0012.5015.00Height [mm]3.00E+0094.00E+0095.00E+0096.00E+0097.00E+0098.00E+0099.00E+0091.00E+0101.10E+0101.20E+010Y 1CavityXY Plot 1Curve Info re(Mode(1))Setup1 : LastAdaptivere(Mode(2))Setup1 : LastAdaptive三、对模型的改变及结果:改变：设置Substrate 的材料为：copper 。

结果：材料的改变使得S11的出现两个谐振频率。

四、实验心得：1，学习了HFSS本征模求解器的使用2，掌握了使用本征模求解器进行谐振腔问题的分析设计流程，以及学习到模式数的概念和在分析多个模式时如何查看各个模式的谐振频率、品质因数和场的分布。

让我更加具体的了解谐振腔体的本质。

hfss案例

HFSS（High Frequency Structure Simulator）是一款广泛应用于高频电磁场仿真领域的软件，它主要用于分析微波、毫米波以及光波段的电磁场问题。

HFSS提供了丰富的仿真功能，如三维建模、自适应网格剖分、多种求解器选择、后处理等，使得用户能够高效地对各种高频结构进行精确的电磁仿真。

HFSS的应用领域非常广泛，涵盖了通信、雷达、电子对抗、微波器件、天线、电磁兼容等多个方面。

HFSS软件基于有限元法（FEM）进行电磁场计算，可以处理复杂的三维结构，提供精确的电磁场分析结果。

下面我们将通过一个案例来详细介绍HFSS的应用。

案例名称：卫星通信天线优化设计案例背景：随着卫星通信技术的快速发展，天线作为卫星通信系统的关键部件，其性能对整个通信系统的质量有着至关重要的影响。

为了满足不断增长的通信需求，提高天线的性能成为了一个迫切的任务。

在这个案例中，我们将使用HFSS软件对一款卫星通信天线进行优化设计，以提高其增益和波束指向精度。

案例描述：1. 建立天线模型首先，我们使用HFSS的三维建模功能，根据天线的实际尺寸和结构，建立了一个精确的天线模型。

模型包括了天线辐射体、馈电网络、支撑结构等部分。

建模过程中，我们充分考虑了天线材料、工艺等因素对电磁性能的影响。

2. 网格剖分与求解设置完成建模后，HFSS会自动对模型进行网格剖分，生成适合有限元法计算的网格模型。

在求解设置阶段，我们选择了合适的求解器，并设置了相应的边界条件和激励源。

为了提高计算精度，我们采用了自适应网格剖分技术，确保在关键区域获得足够的网格密度。

3. 仿真分析与结果后处理通过求解器计算，我们得到了天线的电磁场分布、增益、波束指向等关键指标。

HFSS提供了丰富的后处理功能，我们可以直观地查看天线的三维辐射方向图、增益曲线等结果。

通过对这些结果的分析，我们发现天线在某些频段的增益较低，波束指向存在一定的偏差。

4. 优化设计针对仿真结果中存在的问题，我们对天线进行了优化设计。

腔体滤波器功率容量分析和应用

腔体滤波器功率容量分析和应用1气体击穿现象任何气体都由原子和分子组成，它们都是中性粒子。

而且，由于宇宙射线电离或其他现象（例如光电效应），气体里面都会存在少量的电子和带电粒子（离子①）。

由于电场作用，气体中的电子和带电粒子会沿电场方向加速运动，与路径上的中性粒子或容器边沿发生碰撞。

其中电子碰撞起主要作用。

离子越重，加速越慢，则碰撞机会越少，因此碰撞中远不及电子赋予的能量。

1.1粒子碰撞根据空气动力学经典理论（布朗运动：分子永不停息地做无规则的运动。

），气体中的电子、原子、分子、离子可以视为随机状态下小范围自由运动的刚性小球，且这些球之间有相互碰撞。

呈现出碰撞的类型有两种：弹性碰撞和非弹性碰撞。

1)在弹性碰撞中，电子或离子从原子中弹出，只和原子交换能量，而不改变原子的状态。

转移给靶原子的能量不能激发靶原子内的电子时，所转移的能量就使靶原子作为整体而反冲。

2)非弹性碰撞中，电子的能量足够高，它们消耗自身的能量改变原子内部的状态。

碰撞后被激发的原子通常会很快回到它的基态能级，原子得到的能量会被辐射出来。

如果电场足够高，一些电子在碰撞中就会从原子电离出其他电子，产生二次电子和正离子。

1.2扩散在气体媒质中，粒子浓度或速度的梯度会导致沿梯度降低方向产生粒子流，这个粒子流称为扩散。

在电离气体中，电子被原子和分子沿外加电场的方向散射，散射的电子被气体容器表面吸收。

这些电子的损失被认为是扩散作用的结果。

虽然扩散的主要因素是电子的自由扩散，但扩散速率取决于电子浓度、场梯度、电子产生率、几何特征、尺寸及容器的表面条件等。

此外，扩散速率还依赖于电子和离子的相互作用。

1.3吸附效应电子可能被吸附在气体的中性粒子上。

一旦被吸附，被吸附的电子在离子化过程中不会再发挥任何作用，这是因为中性粒子的重量是电子的2000倍以上。

因此，中性粒子的速度比自由电子慢得多，它与失去的电子等价。

必须注意，这里失去的电子和扩散过程中的不一样，扩散过程的电子运动是场作用的结果。

HFSS谐振腔体实例分析

内容概述
圆柱体腔体谐振器简介
HFSS设计概述
HFSS设计步骤和设计流程
1.改名：工程名：Resonator；设计名：Cavity
2.修改模式：本征模求解模式
mm 修改单位： 3.
创建谐振腔模型4.创建圆柱体4.1
4.2修改属性：Cavity，0.8
r=15，，0,0,04.3修改参数：顶点（）H=15
5.设置边界条件：有限导体边界条件
6.添加求解设置项
7.设计检查
有错误，查看之7.1
7.2再检查
运行分析8.
9.查看谐振频率和品质因数
的中心平面的电场和磁场的分布查看模式110. 0,0,1法线方向（）?0,0,7.5建中心平面：顶点：10.1创（）
看电场分布查10.2
看磁场分布查10.3
11.查看模式1的YZ平面上的电场和磁场的分布11.1查看电场
看磁场查11.2
12.查看模式2的电场和磁场的分布12.1更改为模式2
12.2电场和磁场分布已经自动改变
13.隐藏电场和磁场分布
14.添加圆柱介电层
14.1创建圆柱
Roger R03010，改属性：14.2修DielREs
14.3修改参数：顶点（0,0,0），r=5，H=height（4mm）
1mm
，步长：0-1515.添加参数扫描：
析分15.1
16.查看结果。

HFSS报告,波导腔体内场分析

HFSS报告,波导腔体内场分析实验11 波导腔体内场分析建⽴⼀个T型波导模型，利⽤HFSS软件求解、分析，观察T型波导的场分布情况。

设计步骤：⼀、创建⼯程和设计第1步：打开HFSS并保存新⼯程运⾏HFSS软件后，⾃动创建⼀个新⼯程：Project1的新⼯程和名称为HFSSDesign1的新设计。

由主菜单选File/Save as，保存在USER（E：）盘⾃建⽂件夹内，命名为Ex11_Tee。

在⼯程树中选择HFSS Design1，点击右键，选择Rename项，将设计命名为TeeModel。

第2步：选择求解类型由主菜单选HFSS/Solution Type，在弹出对话窗选择Driven Modal项。

第3步：设置单位由主菜单选3D Modeler/Units，在Set Model Units 对话窗中选择in项。

⼆、创建模型第⼀步：创建长⽅体绘制⼀个长⽅体：由主菜单选Draw/Box：按下Tab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（x，y，z）为（0，-0.45,0），数据输⼊时⽤Tab键左右移动，按下Enter键确认后，输⼊长⽅体的长和宽（dx，dy，dz）为（2，0.9，0）再按下Enter键确认，输⼊⾼度（0，0，0.4），按Enter键确认。

注意：在设置未全部完成时不要在绘图区中点击⿏标！定义长⽅体属性：设置完⼏何尺⼨后，⾃动弹出该长⽅体的属性对话框。

选择Attribute 标签页，讲Name项改为Tee，Material 项保持为Vacuum不变，点击Transparent项的数值条，在弹出的窗⼝移动滑条使其值为0.4，提⾼透明度。

设置完毕后，按下Ctrl+D键，将长⽅体适中显⽰，如图1a所⽰。

定义波形端⼝：按下F键切换到⾯选择状态，选中长⽅体平⾏于yz⾯、x=2的平⾯，再点右键，选择Assign Excitation/Wave Port项，弹出Wave Port界⾯，输⼊名称Port1，点Next；点击Integration Line项选择New Line，则提⽰绘制端⼝，在绘图区该⾯的下边缘中部即（2,0,0）处点左键，确定端⼝起始点，再选上边缘中部即（2,0,0.4）处，作为端⼝终点。

HFSS谐振腔体实例分析报告

内容概述
圆柱体腔体谐振器简介
HFSS设计概述
HFSS设计步骤和设计流程
1.改名：工程名：Resonator；设计名：Cavity
2.修改模式：本征模求解模式
3.修改单位：mm
4.创建谐振腔模型4.1创建圆柱体
4.2修改属性：Cavity，0.8
4.3修改参数：顶点（0,0,0），H=15，r=15
5.设置边界条件：有限导体边界条件
6.添加求解设置项
7.设计检查
7.1有错误，查看之
7.2再检查
8.运行分析
9.查看谐振频率和品质因数
10.查看模式1的中心平面的电场和磁场的分布
10.1创建中心平面：顶点：（0,0,7.5）法线方向（0,0,1）
10.2查看电场分布
10.3查看磁场分布
11.查看模式1的YZ平面上的电场和磁场的分布11.1查看电场
11.2查看磁场
12.查看模式2的电场和磁场的分布12.1更改为模式2
12.2电场和磁场分布已经自动改变
13.隐藏电场和磁场分布
14.添加圆柱介电层
14.1创建圆柱
14.2修改属性：DielREs，Roger R03010
14.3修改参数：顶点（0,0,0），r=5，H=height（4mm）
15.添加参数扫描：0-15，步长：1mm
15.1分析
16.查看结果。

HFSS谐振腔体实例分析报告

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4.2
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Finite Conducth/ity BoundaryX
Name:|FWeCcnd1
Parameteis
Conductivity:158000000Siemeni/m
Advanced
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11.查看模式1的YZ平面上的电场和磁场的分布
11.1查看电场
11.2
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HFSS微波仿真实验,实验报告六合一

肇庆学院 12通信2班杨桐烁 4202 实验一 T形波导的内场分析和优化设计实验目的1、熟悉并掌握HFSS的工作界面、操作步骤及工作流程。

2、掌握T型波导功分器的设计方法、优化设计方法和工作原理。

实验仪器1、装有windows 系统的PC 一台2、或更高版本软件3、截图软件T形波导的内场分析实验原理本实验所要分析的器件是下图所示的一个带有隔片的T形波导。

其中，波导的端口1是信号输入端口，端口2和端口3是信号输出端口。

正对着端口1一侧的波导壁凹进去一块，相当于在此处放置一个金属隔片。

通过调节隔片的位置可以调节在端口1传输到端口2，从端口1传输到端口3的信号能量大小，以及反射回端口1的信号能量大小。

实验步骤1、新建工程设置：运行HFSS并新建工程、选择求解类型、设置长度单位2、创建T形波导模型：创建长方形模型、设置波端口源励、复制长方体、合并长方体、创建隔片3、分析求解设置：添加求解设置、添加扫频设置、设计检查4、运行仿真分析5、查看仿真分析计算结果内场分析结果1、图形化显示S参数计算结果8.008.258.508.759.009.259.509.7510.00Freq [GHz]0.130.250.380.500.630.75Y1TeeModalXY Plot 1ANSOFTCurve Infomag(S(P ort1,P ort1))Setup1 : Sw eep1mag(S(P ort1,P ort2))Setup1 : Sw eep1mag(S(P ort1,P ort3))Setup1 : Sw eep1图形化显示S参数幅度随频率变化的曲线2、查看表面电场分布表面场分布图3、动态演示场分布图T 形波导的优化设计实验原理利用参数扫描分析功能。

分析在工作频率为10GHz 时，T 形波导3个端口的信号能量大小随着隔片位置变量Offset 的变化关系。

利用HFSS 的优化设计功能，找出隔片的准确位置，使得在10GHz 工作频点，T 形波导商品3的输出功率是端口2输出功率的两倍。