微波无源电路仿真技术(05)

自适应网格生成的过程
网格数量与S参数求解结果
网格数量与S参数求解结果
网格的增加比例与收敛性

设置网格剖分程序每次迭代增加网格比例的作用。

观察收敛性与网格数判断计算精度
自适应网格增加的比例

改变网格增加的比例

在求解设置中的高级（Advanced）选项卡中设置 Refinement Per Pass：每次迭代增加的网格比例。 缺省值30% 适应于大多数情况 对于强烈谐振的结构，可设置为50%以上或更多，以减少迭代次数 不要设置为10%以下，以免增加迭代次数或假收敛

与具体求解的问题相关

给出一般性的原则
求解阶数设置

求解阶数的设置方法

在Setup的[Option]选项卡中设置
两种矩阵求解算法

Direct Solver

矩阵求逆，直接求解矩阵，相比迭代法消耗更多的内存 求解稳定，不存在收敛性问题，与端口数量不敏感 大规模矩阵求解效率高，内存消耗少 求解不收敛时，自动切换回直接法矩阵求解器 Direct Solver：未知量N的1.2~1.3 次方 Iterative Solver：未知量N的1.0~1.1 次方：接近线性

Iterative Solver（迭代法求解）


内存消耗比较：

迭代求解器的设置

Iterative Solver的设 置


在Setup中的 [Option]选项卡中设 置 Enable Iterative Solver

不收敛时，自动切换到 直接法
Relative Residual 迭代残项，默认的设置可以得到和直接法同样的精度。 不要设置Relative Residual大于0.1。

滤波器、天线等问题仿真


如果在求解频率上的反射很大，将会影响整个频带内的精度 为了更好地体现电磁场在模型中的传输特性，求解频率（Solution Frequency）推荐设置为滤波器的通带中心，或天线的（一个较高 的）工作频率上 可以结合手动网格细化，直接得到精度较高的结果
微波无源电路仿真技术
HFSS求解器
电子科技大学 贾宝富 博士
模式驱动和端口驱动求解设置

Add Solution Setup
本征模求解设置
求解设置的选项
HFSS的求解器

求解阶数设置

Zero Order Solution First Order Solution Second Order Solution Mixed Order Solution Direct Solver

网格在求解频率上生成 离开中心频率越远，求解误差越大
Interpolating Sweep

特点：



在给定的频率范围内，由软件利用当前网格，自动确定电磁场求解 的频点，然后通过内插，获得整个扫频范围内的频率响应 插值扫描的精度可以通过Error Tolerance设置 Solution Frequency设置为整个扫频范围偏高的位置可以在整个 带宽内获得较好的精确性 适合于超宽带扫频（如DC~10GHz）

快速扫频（Fast Sweep）与矩阵算法。

未知量在10万以下：Direct Solver效率高； 未知量在30万以上：Iterative Solver效率高；
观察收敛确定求解方法

察看求解采用的方法

Solver Profile Poor convergence for iterative solver, switching to direct solver…
电大问题求解设置

迭代法和二阶有限元相结合，求解更大规模的问题

求解实例
求解精度Max Delta S的设置
Max Delta S含义
Max Delta S与自适应求解

自适应求解过程

自动生成最优网格 自适应迭代，网格不断细化，直到达到所需的求解精度 Max Delta S是网格生成和精度判断的重要参数

适应场合：

需要的频点数不多，关注各个频点的场分分布时
Fast Sweep

特点



通过求解传输函数零极点的方法快速获得结构的频 率响应 求解时间与扫频点数不敏感，可以求解充分多的频 点数以便表征结构的谐振特性 能够得到各个频点的场分布 Solution Frequency设置为扫频范围的中心
迭代求解器的选择原则

Iterative Solver的选择原则

对于物理内存较小的计算机，求解端口数量较少的问题 ，迭代法速度提高明显。

端口数少于CPU数量的两倍时：迭代法； 端口数大于于CPU数量的两倍时：直接法；

迭代法不收敛则自动采用直接法求解。

网格数量增加，迭代法的收敛性会改进；

改变网格细化的规则

扫频设置
扫频求解设置

Add Sweep
Discrete Sweep

特点：

利用当前网格剖分，逐点求解各个频点的电磁场 求解时间与点数成正比 能够的到各个频点的场分布 Solution Frequency可设置扫频范围的最高点

在工程应用当中，可设置为中间偏高1/3处进行自适应求解，能够在精度/速度 上获得良好的均衡


矩阵求解算法

适合中小规模矩阵，需要较多的内存。 适合中大规模矩阵求解，内存消耗少、 在内存资源一定的情况下，求解更大规模的问题

Iterative Solver

求解阶数与网格

不同求解阶数对应的网格和网格上的场
求解阶数的选择
求解阶数的选择（续）
阶数选择与求解时间的关系
求解阶数设置的一般原则
扫频算法与求解频率的设置

传输线问题

离散扫频（Discrete）和插值扫频（Interpolating Sweep）

求解频率设置为扫频范围的偏高处，利用较高求解频率产生的较多网 格确保求解精度

Fast Sweep扫频的算法特点，使得误差离开求解频率越远，精度 越低

求解频率设置为扫频范Fra Baidu bibliotek的中心