06_HFSS的求解器(3)
hfss本征模求解流程
hfss本征模求解流程HFSS是一种电磁仿真软件，用于解决电磁场问题。
本文将介绍HFSS本征模的求解流程。
HFSS本征模求解流程可以分为以下几个步骤：1. 准备模型：首先，在HFSS中创建一个几何模型。
这个模型可以是二维或三维的，并且可以包含各种电磁结构，如天线、微波器件等。
确保模型的尺寸和材料属性准确无误。
2. 设置求解器：在HFSS中，选择适当的求解器来求解电磁场问题。
根据模型的特点和求解要求，选择合适的求解器。
设置求解器的参数，如网格大小、收敛准则等，以获得准确的求解结果。
3. 设置边界条件：根据模型的实际情况，设置适当的边界条件。
边界条件可以是电磁场自由空间边界、电导体边界、介质边界等。
确保边界条件的设置正确，并能正确反映实际情况。
4. 网格划分：在HFSS中，对模型进行网格划分。
网格划分的精细程度将直接影响求解结果的准确性和计算时间。
根据模型的尺寸和几何形状，选择合适的网格划分方法和参数，以获得准确的求解结果。
5. 求解电磁场：在HFSS中，进行电磁场的求解。
根据模型的特点和求解要求，选择合适的求解方法。
根据设置的求解器和边界条件，HFSS将自动求解模型中的电磁场分布。
6. 分析结果：在HFSS中，分析求解结果。
根据模型的特点和需求，选择合适的分析方法。
可以分析电磁场分布、功率传输、S参数等。
根据分析结果，可以评估模型的性能和优化设计。
7. 优化设计：根据分析结果，对模型进行优化设计。
可以调整模型的几何形状、材料属性、边界条件等，以改善模型的性能。
通过反复优化设计，可以得到更优化的电磁结构。
HFSS本征模求解流程的每个步骤都非常重要，需要仔细操作和分析。
通过HFSS的本征模求解流程，可以准确地求解电磁场问题，并优化设计电磁结构。
希望本文对HFSS本征模求解流程有所帮助。
HFSS经典讲义HFSS教程
参数设置
根据具体问题和模型特点，合理设置求解器参数， 如网格划分精度、收敛标准、迭代次数等。这些参 数的设置直接影响求解结果的准确性和计算资源的 消耗。
频率扫描和参数扫描设置
频率扫描
通过设置扫描频率范围和步长，可以 分析模型在不同频率下的性能表现。 频率扫描有助于了解模型的频域特性 和谐振点等信息。
04
结果分析与优化调 整
微带天线辐射特性分析
01
02
03
04
微带天线基本结构与工 作原理
辐射特性参数定义及计 算方法
HFSS仿真模型建立与求 解设置
辐射特性结果展示与讨 论
天线阵列综合与优化方法探讨
01
02
03
04
天线阵列基本概念及布阵方式
阵列综合方法介绍与比较
优化算法在天线阵列设计中的 应用
HFSS在天线阵列综合中的实 践案例
HFSS在雷达系统中的应用
阐述使用HFSS进行雷达系统微波组件设计的方法和步骤，包括天线设计、收发模块仿 真等。
应对策略与实例分析
分享针对雷达系统微波组件设计挑战的应对策略，并结合实际工程案例进行分析和讨论 ，如高性能天线设计、低噪声放大器优化等。
06
高级功能应用与拓展学习建议
Chapter
时域仿真功能介绍及案例分析
HFSS仿真分析
阐述使用HFSS对耦合器和功分器进行仿真分析 的方法和步骤，包括模型建立、激励设置、求解 和后处理等。
优化策略
提供针对耦合器和功分器性能优化的有效策略， 如结构优化、材料选择、电磁场调控等。
传输线效应在微波器件中的影响研究
传输线效应概述
简要介绍传输线效应的概念及其 在微波器件中的重要性，包括微 带线、共面波导等传输线的特性
hfss时域求解技巧
hfss时域求解技巧HFSS是一款非常强大的电磁仿真软件，主要用于电磁场的分析和设计。
在HFSS中，频域求解是最常用的求解方法，但有时候我们也需要进行时域求解。
本文将介绍一些HFSS中时域求解的技巧，帮助您更好地使用HFSS进行时域仿真。
1.选择合适的时域求解器：HFSS中有两种常用的时域求解器，分别是Transient Solver和FullWave SP Solver。
Transient Solver适用于具有大量非线性和瞬态效应的问题，而FullWave SP Solver适用于具有大量线性和稳态效应的问题。
根据具体的仿真需求选择合适的求解器可以提高求解效率和精度。
2.优化网格划分：网格划分对于求解结果的准确性和计算效率都有很大的影响。
在进行时域求解时，网格划分的优化尤为重要。
可以通过增加网格密度、使用更小的网格尺寸等方式来优化网格划分，在保证计算资源充足的情况下，尽量提高网格划分的精度。
3.选择合适的时间步长：在进行时域求解时，时间步长的选择也非常重要。
时间步长决定了时间域仿真的精度和计算效率。
通常情况下，较小的时间步长可以提高仿真的精度，但也会增加计算量。
因此，需要在精度和计算效率之间进行权衡。
可以尝试不同的时间步长进行仿真，并选择最佳的时间步长。
4.使用自适应时间步长控制：自适应时间步长控制可以根据仿真过程中的电磁场变化情况动态地调整时间步长，从而提高仿真的效率和精度。
在HFSS中，可以设置自适应时间步长控制选项，如自适应步长控制算法和步长变化范围等。
通过合理设置这些参数，可以在保证精度的同时提高计算效率。
5.合理设置边界条件：边界条件的设置对于时域仿真的准确性和收敛性也非常重要。
在HFSS中，可以使用Absorbing Boundary Condition (ABC)或Perfectly Matched Layer (PML)等边界条件来吸收边界反射，并提高仿真的准确性。
根据具体的仿真情况选择合适的边界条件，并合理设置边界条件的参数。
hfss中ie用法
hfss中ie用法
在HFSS中，"IE"是指Integral Equation（积分方程）的缩写。
IE方法是一种求解电磁问题的数值方法，它将Maxwell方程
组转化为积分方程，并利用数值方法求解。
IE方法在HFSS中的使用主要包括以下几个方面：
1. 创建模型：首先需要创建几何模型，可以通过绘制几何体、导入CAD文件等方式。
然后，使用IE方法对模型进行网格划分，将模型离散化为小单元。
2. 定义材料：对于模型中的不同区域，可以定义不同的材料属性。
这些材料属性将影响场的传播和反射等行为。
3. 设置求解器：在HFSS中，可以选择IE求解器进行求解。
选择IE求解器后，需要设置求解器的相关参数，如误差容限、最大迭代次数等。
4. 定义边界条件：在IE方法中，需要定义边界条件来描述场
在边界上的行为。
边界条件可以是电场电压、磁场磁感应强度等。
5. 设置激励：在HFSS中，可以选择不同的激励方法对模型进
行激励。
激励可以是电流源、电压源等。
需要设置激励的位置、大小等参数。
6. 运行求解器：设置完模型、材料、边界条件和激励后，可以
运行求解器进行求解。
HFSS会使用IE方法进行求解，得到场的分布和参数的计算结果。
总结起来，IE方法是在HFSS中用来求解电磁问题的一种数值方法。
通过设置模型、材料、边界条件和激励等参数，然后运行求解器进行求解，可以得到电场、磁场和参数的计算结果。
HFSS基础培训课程――求解设置
HFSS基础培训课程――求解设置 HFSS基础培训教程求解设置ANSYS中国© 2021 ANSYS, Inc. All rights reserved.11ANSYS, Inc. ProprietaryHFSS设计流程DesignSolution Type Boundaries Parametric ModelGeometry/MaterialsExcitations AnalysisSolution Setup Frequency SweepMesh Operations Mesh Refinement NO Solve Loop YESAnalyzeSolveResults2D Reports FieldsConvergedUpdate© 2021 ANSYS, Inc. All rights reserved.Finished2ANSYS, Inc. ProprietaryHFSS的求解器© 2021 ANSYS, Inc. All rights reserved.3ANSYS, Inc. ProprietaryHFSS的求解器求解阶数设置�C Zero Order Solution�C First OrderSolution�C Second Order Solution�C Mixed Order Solution 矩阵求解算法�C Direct Solver 适合中小规模矩阵，需要较多的内存。
�C Iterative Solver 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© 2021 ANSYS, Inc. All rights reserved.4ANSYS, Inc. ProprietarySolution Order 不同求解阶数对应的网格和网格上的场Zero Order Solution First Order Solution© 2021 ANSYS, Inc. All rights reserved.5Second Order SolutionANSYS, Inc. ProprietaryHigher Order Solution Solution Order的选择�C对于大而均匀的结构， Second Order网格更大、相应地，网格数量少，矩阵小，计算效率更高�C可以结合迭代法矩阵求解器2.5λZero OrderFirst OrderSecond Order网格数：16000未知量：17000© 2021 ANSYS, Inc. All rights reserved.网格数： 1500未知量： 77006网格数： 340未知量： 5000ANSYS, Inc. ProprietaryHigher Order Solution Solution Order的选择�C零阶求解对内存的需求低，网格密度大时效率更高�C对于结构复杂而电尺寸较小的结构，低阶求解效率更高0.1λZero OrderFirst OrderSecond Order网格数：5900未知量： 6000网格数：3600未知量： 21000网格数：1700未知量： 29000© 2021 ANSYS, Inc. All rights reserved.7ANSYS, Inc. Proprietary阶数选择与求解时间的关系 HFSS电磁场有限元求解采用四面体网格剖分，在每个网格上求解Maxwell方程组求解时间与网格数量、由网格生成的矩阵大小、矩阵的稀疏程度相关要根据计算模型的具体情况进行选择 1阶求解(默认)适合于大多数情况在求解时，可以通过Profile观察网格数量、矩阵大小、求解时间、内存消耗等进行比较，积累经验© 2021 ANSYS, Inc. All rights reserved.8ANSYS, Inc. Proprietary混合阶 Mixed Element Orders49000 42000 35000 28000 21000 14000 7000 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Mesh 1st Mesh Mixed Memory Mixed Memory 1stFirst-Order, 16:23, 1.40GB自动选择插值基函数的阶数并决定剖分网格大小减少网格数和未知量，提高求解效率Mixed-Order, 7:55, 0.985GB© 2021 ANSYS, Inc. All rights reserved.9ANSYS, Inc. Proprietary求解阶数设置的一般原则与具体求解的问题相关�C给出一般性的原则Second Order电尺寸大小First OrderZero Order结构的复杂程度(较多的初始网格)© 2021 ANSYS, Inc. All rights reserved.10ANSYS, Inc. ProprietarySolution Order的选择求解阶数的设置方法�C在Setup的[Option]选项卡中设置© 2021 ANSYS, Inc. All rights reserved.11ANSYS, Inc. ProprietaryHFSS v11起：两种矩阵求解算法 Direct Solver�C矩阵求逆，直接求解矩阵，相比迭代法消耗更多的内存�C求解稳定，不存在收敛性问题，与端口数量不敏感Iterative Solver (迭代法求解)�C大规模矩阵求解效率高，内存消耗少�C求解不收敛时，自动切换回直接法矩阵求解器�C内存消耗比较： 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© 2021 ANSYS, Inc. All rights reserved.12ANSYS, Inc. ProprietaryIterative Solver Iterative Solver的设置�C在Setup中的[Option]选项卡中设置�C 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大于0.1© 2021 ANSYS, Inc. All rights reserved.13ANSYS, Inc. Proprietary迭代法求解器选择原则1.计算机内存小，求解问题端口数少，迭代法速度提高明显�C端口数< CPU数×2:迭代法�C端口数> CPU数×2:直接法2.若迭代法不收敛，则自动切换直接法求解�C网格数量增加，迭代法的收敛性会改进3.快速扫频(Fast Sweep)与矩阵算法�C未知量< 10万：Direct Solver效率高�C 未知量> 30万：Iterative Solver效率高© 2021 ANSYS, Inc. All rights reserved.14ANSYS, Inc. Proprietary查看求解时采用的方法“Solver Profile”�C Poor convergence for iterative solver, switching to direct solver…© 2021 ANSYS, Inc. All rights reserved.15ANSYS, Inc. Proprietary迭代法+混合阶迭代法和混合阶有限元相结合，求解更大规模的问题求解实例：抛物面天线：~18λx18λx18λHFSS V13Mixed Order Solver网格数量约30万，求解收敛© 2021 ANSYS, Inc. All rights reserved.16ANSYS, Inc. Proprietary求解精度设置MaxΔS© 2021 ANSYS, Inc. All rights reserved.17ANSYS, Inc. ProprietaryMaxΔS的含义 Max Delta S�C在HFSS迭代求解的过程中，后一次求解得到的S参数与前一次得到的S参数矢量相减，得到的差矢量的幅度中最大的一个�C同时包含了幅度和相位的变化N S S N 11 N S 21 N S12 N S 22 N 1 N Max DeltaS max mag Sij SijN 1 S12 N 1 S 22S N 1N 1 S11 N 1 S 21�C举例：两端口的网络迭代求解结果为：N 1 N S11 S 11 Max DeltaS max mag N 1 N S S 21 21 N 1 N S12 S12 N 1 N S 22 S 22© 2021 ANSYS, Inc. All rights reserved.18ANSYS, Inc. ProprietaryMax Delta S与自适应求解自适应求解过程�C自动生成最优网格�C自适应迭代，网格不断细化，直到达到所需的求解精度�C Max Delta S是网格生成和精度判断的重要参数初始网格生成 (共形网格)根据端口、边界条件、材料特性求解全空间电磁场得到S 参数和场分布按照电场梯度进行网格细分No电磁场有限元求解 Max Delta S是否满足 Yes求解结束© 2021 ANSYS, Inc. All rights reserved.NoMaximum Number of Passes是否达到？Yes19ANSYS, Inc. Proprietary感谢您的阅读，祝您生活愉快。
HFSS常见问题集锦
1、HFSS仿真结果的疑问我在做一个0.3g--2.7g超宽带天线，用ansoft仿真结果也差不多了，可是同一模型当我把扫频范围设定为0.3g--1g，结果（方向图和驻波）变化很大，我进一步细化又把频率范围设为0.3--0.6g时，结果再次变化，一次比一次变化大。
我想问各位大虾，同一模型是不是每次频率设定范围不一样，结果就差距很大，那我仿真时该设定多大范围比较好呀？欢迎热心同志给予解释帮助，，，多谢咯！！！答：仿真频率范围无谓，关键是在不同的频段仿真的时候你的空气盒子大下得相应的改变，为你仿真中心频段的１／４波长．如果仿真频段太宽，也可以分段仿真．2、请教：这个同轴是怎么加的图片：请问这个同轴是怎么加的垫片印刷在介质板上使用50ohm同轴线馈电请问同轴的内轴外轴都是怎么加到天线上的我只将内探针加到了介质上结果有一个谐振点总是畸变肯定是我的同轴馈电出了问题麻烦大家帮我看看我想了好久了答：建模时只要画出同轴与地板交界处端口就行了（内心不变），重新画出地板（画一个面）从这个地板上讲端口和内心减去（克隆），将内心从端口中减去（克隆），再在端口处设置激励就行了。
其实只要把你的模型发上来，一看就明白了，上面的回答应该是用集中端口设同轴线的做法，附一个例子给你看看，模型比较大，把端口放大就可以看到细节部分了下载1fed by coax lumpedport.rar(6 K) 下载次数:313、提一个关于Radiation Boundary的问题如题,按照full book上的说法,只要将模型边界条件设置成Radiation Boundary,就相当于不受边界的约束,波可以辐射到无限远空间,换句话说求解的空间大小已经不会对求解结果产生影响.但是我在做微带模型时对空气层的大小设置不同值后发现结果不同.请高人指点迷津!答：关于这个，可以参考金建铭的电磁场的有限元方法一书，电磁场的有限元方法中对于计算区域的截断的处理都不是非常的理想，辐射边界也是近似，至于辐射边界与计算目标的距离说法更是不一，论坛之前有帖子进行过大规模的讨论，我记得结果似乎是没有完全的定论，最常见到说法是0.25波长就”差不多“，呵呵具体每种情况到底差多少也不可一概而论。
HFSS求解器概览
◦ 实现分布式内存（集群）并行计算 ◦ 对于许多先进算法功能相当关键
◦ “Physics defines the mesh not the other way around”“物理定义了网格，而非相反”
• Transfinite Element Method （ 超限元法）
◦ 提供准确有效的端口网络的参数提取（S、Y 和 Z 参数）
• Domain Decomposition Method （区域分解法）
✓ v12 版本添加 ✓ 主要用于电大金属结构
11
© 2017 ANSYS, Inc.
July 31, 2017
ANSYS UGM 2017
关键技术突破
• Spurious Free Vector Basis Functions （物理化矢量基函数）
◦ 对Maxwell方程组提供可靠的解
• Automatic Adaptive Meshing （准确高效的自动自适应网格剖分）
HFSS 核心算法技术全览
HFSS 的一些历史
2
© 2017 ANSYS, Inc.
July 31, 2017
ANSYS UGM 2017
1969年的电磁学
• EM is textbook stuff （电磁只限于教课书） • Computers were primitive（电脑还很原始）
hfss 积分求解线体电流
hfss 积分求解线体电流In the realm of electromagnetic theory, the solution of line current using HFSS (High-Frequency Structure Simulator) integral techniques holds significant importance. HFSS, as a powerful electromagnetic simulation tool, enables the accurate modeling and analysis of complex structures, particularly those involvinghigh-frequency phenomena. When dealing with line current distributions, HFSS utilizes numerical methods to solve the integral equations governing the electromagnetic behavior of the system.在电磁理论领域，使用HFSS（高频结构模拟器）积分技术求解线体电流具有重要意义。
HFSS作为一种强大的电磁仿真工具，能够对复杂结构进行准确建模和分析，特别是对于涉及高频现象的结构。
在处理线电流分布时，HFSS利用数值方法求解支配系统电磁行为的积分方程。
The HFSS approach involves discretizing the line current distribution into small segments and applying appropriate boundary conditions. By solving the resulting integral equations, one can obtain the current distribution along the line, as well as its interaction with surrounding structures or media. This process provides crucial insights into the electromagnetic behavior of the system, enabling engineers to optimize designs, predict performance, and mitigate potential issues.HFSS方法涉及将线电流分布离散化为小段，并应用适当的边界条件。
HFSS基础培训课程求解设置
根据仿真需求设置求解频率和扫频范围，确 保覆盖所关心的频率范围。
设定收敛条件和最大迭代次数
选择合适的激励源和边界条件
设定合适的收敛条件和最大迭代次数，以确 保仿真能够在合理的时间内收敛到稳定解。
根据仿真模型选择合适的激励源和边界条件， 以确保仿真结果的正确性。
求解设置的注意事项
避免过度细化网格
过度细化网格会导致仿真时间增加， 甚至可能导致无法收敛的情况。因此， 在求解设置中要合理控制网格的细化 程度。
提高仿真效率
02
适当的求解设置可以加快仿真速度，提高仿真效率，从而节省
时间和计算资源。
避免不必要的错误和警告
03
合理的求解设置可以避免因设置不当而导致的错误和警告，提
高仿真过程的顺畅度。
求解设置的基本流程
Байду номын сангаас
确定求解类型和求解器
设置求解频率和扫频范围
根据仿真需求选择合适的求解类型和求解器， 如频域求解、时域求解等。
布情况。
动画演示
通过动画演示的方式展示电磁波 的传播过程、设备工作状态等，
增强理解效果。
06 常见问题及解决 方案
求解设置中的常见问题
1 2 3
求解类型选择不当 对于不同的电磁场问题，需要选择适当的求解类 型，如频域、时域等。选择不当可能导致求解结 果不准确或无法收敛。
求解参数设置不合理 包括求解频率、收敛标准、迭代次数等参数的设 置。不合理的参数设置可能导致求解过程缓慢或 无法收敛。
边界条件设置错误 边界条件的设置对于求解结果的准确性至关重要。 错误的边界条件设置可能导致求解失败或结果不 准确。
问题解决方案
针对求解类型选择不当的问题，应仔细 分析电磁场问题的类型，选择适当的求 解类型。例如，对于谐振腔问题，应选 择频域求解；对于瞬态问题，应选择时
HFSS场计算器使用指南
HFSS场计算器使用指南HFSS场计算器使用指南1、介绍1.1 背景信息1.2 目的和范围2、安装和启动2.1 硬件和软件要求2.2 安装步骤2.3 启动程序3、用户界面3.1 主界面概述3.2 菜单栏和工具栏3.3 工作区域和视图控制3.4 参数设置和输入4、创建模型4.1 创建几何形状4.2 定义材料属性4.3 设定边界条件5、设置场计算选项5.1 选择求解器类型5.2 设定求解器参数5.3 设置求解器的收敛准则5.4 选择场分析类型6、运行场计算6.1 预处理步骤6.2 设定计算域和网格精度 6.3 运行场计算过程6.4 后处理结果7、优化设计7.1 设定设计参数7.2 定义目标函数和约束条件 7.3 运行优化算法7.4 分析优化结果8、故障排除8.1 常见问题和解决方案8.2 参考文档和资源9、附件- 示例模型文件- 用户手册附录:1、法律名词及注释- HFSS：高频结构仿真软件 (High Frequency Structure Simulator)- 场计算器：用于解决电磁场问题的软件工具- 几何形状：描述实体、面和边的几何图形- 材料属性：描述介质的电磁特性，如介电常数、导电性等 - 边界条件：描述模型边界上的物理特性，如边界反射、吸收等- 求解器：用于数值求解和计算电磁场分布的算法和方法- 收敛准则：判断求解器结果是否足够精确的判据- 场分析类型：根据问题需求，选择正确的场计算方法 - 优化设计：通过调整设计参数来优化电磁场性能- 目标函数：优化设计中要最小化或最大化的性能指标 - 约束条件：限制优化设计的约束条件，如尺寸、能耗等2、本文档结束 \。
HFSS的后处理及场计算器的使用
HFSS Field Calculator: Definition
A tool for performing mathematical operations on ALL saved field data in the modeled geometry
E,H,J, and Poynting data available Perform operations using drawing geometry or new geometry created in Post3 Perform operations at single frequency (interpolating or discrete sweeps) or other frequencies (fast sweep) Generate numerical , graphical, geometrical or exportable data Macro-enabled
Mag_E Mag_H Mag_Jvol Mag_Jsurf ComplexMag_E ComplexMag_H ComplexMag_Jvol ComplexMag_Jsurf Local_SAR (Specific Absorption Rate) Average_SAR
注：在绘制场图前必须先选择一个面或者一个多点 线。
S-parameters（S参数图形） Y-parameters（Y参数图形） Z-parameters（Z参数图形） VSWR（驻波比） Power（功率） Voltage Transform matrix (T)（电压传输矩阵） Terminal Port Zo（端口波阻抗）
4-3
可绘制图形
Fields(场)
hfss本征模求解流程
hfss本征模求解流程HFSS（高频结构模拟软件）是一种广泛应用于微波、射频和毫米波领域的电磁场仿真软件，它可以用来分析和设计各种天线、微波电路、射频器件和无线通信系统。
本征模求解是HFSS中的一个重要功能，它可以帮助工程师和科研人员快速准确地获得所需的电磁场特性和参数。
HFSS本征模求解流程主要包括以下几个步骤：1. 几何建模，首先需要使用HFSS软件进行几何建模，即创建需要分析的结构的几何模型。
这可以通过HFSS中的建模工具进行，也可以通过导入CAD文件来实现。
在建模过程中需要考虑结构的尺寸、材料特性等因素。
2. 设置边界条件，在建立几何模型后，需要设置适当的边界条件，包括边界类型、边界材料等。
这些边界条件会影响到模型的仿真结果，因此需要根据实际情况进行合理设置。
3. 网格划分，接下来需要对几何模型进行网格划分，将其离散化为有限元网格。
HFSS会根据几何形状自动进行网格划分，但用户也可以根据需要手动调整网格参数以获得更精确的仿真结果。
4. 设置求解器，在进行本征模求解之前，需要选择适当的求解器和求解参数。
HFSS提供了多种求解器和求解选项，可以根据具体问题的特点进行选择。
5. 进行仿真计算，一切准备就绪后，可以开始进行本征模求解的仿真计算。
HFSS会根据用户设置的边界条件、网格划分和求解器进行电磁场的求解，得到所需的电磁场分布、S参数、阻抗等结果。
6. 分析结果，最后，需要对仿真结果进行分析和后处理。
HFSS提供了丰富的后处理功能，可以对电磁场分布进行可视化显示、导出数据进行进一步分析，以及进行参数优化和设计改进。
总的来说，HFSS本征模求解流程是一个系统的、复杂的过程，需要工程师和科研人员具备扎实的电磁场理论知识和丰富的仿真经验。
通过HFSS本征模求解，可以帮助用户深入理解电磁场的特性，指导天线设计、微波电路优化等工程实践，是微波领域研究和应用的重要工具。
06_HFSS的求解器
矩阵求解算法
Direct Solver
适合中小规模矩阵，需要较多的内存。
Iterative Solver
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
4-8
HFSSv11：Solution Order
不同求解阶数对应的网格和网格上的场
4-9
HFSSv11：Higher Order Solution Solution Order的选择
对于大而均匀的结构，Second Order网格更大、相应地，网格 数量少，矩阵小，计算效率更高 可以结合迭代法矩阵求解器
4-10
Higher Order Solution
4-11
4-12
求解阶数设置的一般原则
4-13
Solution Order的选择
4-14
HFSSv11 起：两种矩阵求解算法
Driven Modal Driven Terminal Eigenmode
Validation Checking
用于检验模型的可行性
4-3
Байду номын сангаас
设置解算类型： 设置解算类型：
设置解算类型： 设置解算类型：
本节将介绍如何设置解算类型。解算类型决定求解结果的类型， 确定如何激励和收敛。HFSS有以下几种解算类型： 模式驱动（Driven Modal）：这种解算类型计算以模式为基础的 S参数。根据波导模式的入射和反射功率表示S参数矩阵的解。 终端驱动（Driven Terminal）: 这种解算类型计算以终端为基础 的多导体传输线端口的S参数。此时，根据传输线终端的电压和 电流表示S参数矩阵的解。 本征模（Eignemode）:计算某一结构的本征模式或谐振.本征模 解算器可以求出该结构的谐振频率以及这些谐振频率下的场模式 。
HFSS中文翻译及概述
场分布，进而得到整个模型的电磁场
值函数来逼近真实解。
分布和传播特性。
三维模型离散化
HFSS将三维模型离散化为有限个四面
体或六面体单元，并在每个单元上定
义电场和磁场的自由度，从而构建出
整个模型的有限元方程。
边界条件与求解器选择
边界条件设置
在HFSS中，用户可以根据实际问题的需求设置不同的边界条件，如完美电导 体（PEC）、完美磁导体（PMC）、辐射边界条件等。这些边界条件能够模拟 电磁波在不同介质和物体表面的反射和透射行为。
借助HFSS分析新能源设备的电磁特性，优化其结构和性能。
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THANKS
动态场分布显示
HFSS还提供了动态场分布显示功能，用户可以观察电磁场在不同时间和频率下的变化情况，这对于理解 和分析电磁场分布非常有帮助。
报告生成和导出功能使用指南
报告生成
HFSS内置了报告生成功能，用户可以将仿 真结果以报告的形式进行整理和输出。报 告中可以包含图形、表格、文字说明等元 素，方便用户进行后续的分析和交流。
仿真的准确性和效率。
网格剖分技术
HFSS采用自适应网格剖分技术， 能够根据模型的几何形状和电磁 场分布自动调整网格密度，从而 在保证计算精度的同时提高计算
效率。
并行计算技术
HFSS支持并行计算技术，能够 利用多台计算机同时进行仿真计 算，从而大大缩短仿真时间并提
高计算规模。
03
HFSS操作界面及功能模块
设计树操作
用户可以通过设计树来快速访问和修改设计数据，如添加、删除、修改几何模型、设置边界条件等。同时， 设计树还支持拖拽操作，方便用户进行数据的复制和移动。
04
建模与网格划分技巧分享
HFSS场计算器使用指南
HFSS场计算器使用指南Ansoft公司2008年12月目录1. 场计算器打开方式 (1)2. 场计算器界面介绍 (2)3. 场计算器功能介绍 (2)3.1 算式输入和确认区 (2)3.2 算式输入区操作 (3)3.3 物理量输入 (3)3.4 栈区数据类型 (4)3.5 数据类型转换 (5)通用运算符操作 (6)3.6 General3.7 标量操作 (7)3.8 矢量操作 (7)3.9 计算结果输出 (8)4. 计算结果处理 (8)4.1 计算结果报告图 (8)4.2 计算结果场覆盖图 (9)5. 场计算器使用实例 (11)5.1 示例一：表面法向场幅度计算 (11)5.2 示例二：场相位图 (12)5.3 示例三：计算沿特定曲线切向电场的相位并作图 (14)6. 使用注意事项 (15)1. 场计算器打开方式可以通过菜单、工程树或工具栏来打开场计算器。
（1）通过菜单打开：HFSS > Fields > Calculator；（2）通过工程管理窗口打开：右击Field Overlay 选择Calculator；（3）通过工具栏打开；2. 场计算器界面介绍3. 场计算器功能介绍3.1 算式输入和确认区算式输入自上而下，最上面算式是最新输入的，最下面算式的是最先输入的。
注意：这与传统的手持式数学计算其输入是相反的。
HFSS 直接提供的物理量设置场量计算时的求解设置、频率、相位改变变量数值计算公式输入区/栈区物理量选择和输入通用运算符和量值选取 标量和数值计算符矢量运算符计算结果输出算式编辑（删除、改变次序等）3.2算式输入区操作算式输入区操作是通过其底部一排按钮实现的。
Push：压栈，将算式显示区的第一行压入栈区作缓存。
Pop：出栈，将栈区中的算式弹出进入算式输入区，算是中原有的第一行删除。
Rlup：向上滚动，栈区顶行移动到栈区底部，栈区内其他部分上移。
Rldn：向下滚动，栈区底行移动到栈区顶部，栈区内其他部分下移。
HFSS培训教程
HFSS培训教程标题：HFSS培训教程一、引言高频电磁场求解器（High Frequency Structure Simulator，简称HFSS）是一款功能强大的电磁场仿真软件，广泛应用于电子、通信、航空航天等领域。
本教程旨在帮助初学者快速掌握HFSS的基本操作，了解其在电磁场仿真中的应用，从而为后续深入研究和工程实践奠定基础。
二、HFSS软件概述1. HFSS简介HFSS是一款基于有限元方法的电磁场仿真软件，由美国安捷伦公司（现更名为Keysight Technologies）开发。
它具有强大的三维电磁场求解能力，能够对复杂的电磁结构进行精确仿真，为工程师提供有力的设计支持。
2. HFSS的主要功能（1）电磁场求解：HFSS可以求解静态电磁场、时谐电磁场和瞬态电磁场问题，适用于各种电磁现象的分析。
（2）参数扫描与优化：HFSS支持参数扫描和优化功能，可帮助工程师快速找到最佳设计方案。
（3）多物理场仿真：HFSS可以与其他物理场仿真软件耦合，实现多物理场仿真分析。
（4）热分析：HFSS具备热分析功能，可对电子设备的热特性进行仿真。
（5）材料库管理：HFSS内置丰富的材料库，用户也可以自定义材料属性。
三、HFSS基本操作1. 界面介绍（1）主菜单：包括文件、编辑、视图、工具、窗口等菜单项。
（2）工具栏：提供常用操作的快捷方式。
（3）项目树：显示当前项目的结构，包括模型、求解设置、边界条件等。
（4）属性面板：显示当前选中对象的属性，可进行编辑。
（5）三维视图：显示模型的三维图形。
2. 创建模型（1）绘制二维草图：通过绘制二维草图，可以创建基本几何形状。
（2）拉伸、旋转等操作：将二维草图进行拉伸、旋转等操作，三维模型。
（3）布尔操作：通过布尔操作，可以组合多个几何体。
3. 设置求解器和边界条件（1）选择求解器：根据仿真需求，选择合适的求解器。
（2）设置边界条件：包括端口、激励、对称面等。
4. 求解与后处理（1）求解：设置求解参数，开始仿真计算。
HFSS培训教程
衡量微波器件对信号噪声的放大程度，是评估微波器件性能的非线性效应，如压缩点、交调失真 和三阶互调等。
微波器件设计实例分析
微带滤波器设计
功分器设计
介绍微带滤波器的设计原理和方法，包括 耦合微带线滤波器、发夹型滤波器和交指 型滤波器等。
阐述功分器的基本原理和设计方法，包括 威尔金森功分器、分支线功分器和Gysel功 分器等。
坐标系
HFSS支持多种坐标系，包括笛卡尔 坐标系、圆柱坐标系和球坐标系。用 户可以根据模型需求选择合适的坐标 系。
参数化建模
HFSS提供参数化建模功能，用户可以 通过定义变量和表达式来创建可调整 的模型。参数化建模可以提高建模效 率，便于模型修改和优化。
实体建模与布尔运算
实体建模
HFSS提供丰富的实体建模工具， 如长方体、圆柱体、球体等。用 户可以通过这些工具创建复杂的 3D模型。
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HFSS仿真分析技术
求解类型与求解器设置
求解类型
HFSS支持多种求解类型，包括频域、时域、本征模等。
求解器设置
根据问题类型和计算资源，选择合适的求解器和相应的参数设置，如迭代次数、 收敛精度等。
边界条件与激励设置
边界条件
根据实际问题，设置合适的边界条件，如完美电边界、完美 磁边界、阻抗边界等。
广泛应用于天线设计、微波器件、电磁兼容等领域。
提供全面的电磁场仿真解决方案，包括时域和频域分析、本征模求解、优化等。
HFSS软件安装步骤
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获取HFSS软件安装包， 通常是一个压缩文件。
解压安装包到指定目录 ，并运行安装程序。
根据安装向导提示，选 择安装路径、语言等选 项。
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。
HFSS求解模式
1、从help的解释来看，Eigenmode solution主要用于谐振结构，而Driven Modal和Driven Terminal主要用于传输线、波导，包括天线等结构。
主要区别一下前两个：如果需要仿真的结构是多导体结构（如同轴线），可以传播TEM模，存在电压和电流的定义，这样就可以用电压波和电流波来描述该传输线,可以使用Driven Terminal模式。
但如果需要仿真的结构是单导体结构如矩形,柱形波导，则沿线电压、电流不再有定义，只能用网络理论中的内向波、外向波描述端口的性质，此时用Driven Modal。
对于微带，传播模式是准TEM模，按help的解释应该用Driven Modal,但在ansoft的full-book对port的解释中又有这样一句：For structures like coupled transmission lines or connectors，which support multiple, quasi-TEM modes of propagation, it is often desirable to compute the TerminalS-Parameters。
可见用Driven Terminal还是可以的。
个人感觉这两个选项的名字取得确实很难让人理解。
在网上看到也有人用计算速度来区别这两个选项，个人认为至少是不全面的。
对于计算速度是否真有差别,需要试验一下.2、关于driven modal 与driven terminal 的理解1) driven modal 模式驱动, 所谓模式驱动就是hfss根据用户所定义的模式数目求解端口模式数目及场分布，并为每个模式分配相等的功率，仿真时用端口场分布做为边界条件对内部进行求解,默认端口阻抗为Zpi 无须定义积分线来求解电压，S参量用入射反射功率来表示2) 对于分析偶合传输线等一个端口上有多个终端，而求解终端之间偶合问题的模型，driven modal 是不适合的。
06_HFSS的求解器
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Iterative Solver
察看在求解时采用的方法
Solver Profile
Poor convergence for iterative solver, switching to direct solver…
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Iterative Solver和Second Order
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Solution
Order的选择
对于大而均匀的结构，Second Order网格更大、相应地，网格 数量少，矩阵小，计算效率更高 可以结合迭代法矩阵求解器
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Higher Order Solution
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求解阶数设置的一般原则
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Solution Order的选择
Driven Modal Driven Terminal Eigenmode
Validation Checking
用于检验模型的可行性
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设置解算类型：
设置解算类型：
本节将介绍如何设置解算类型。解算类型决定求解结果的类型， 确定如何激励和收敛。HFSS有以下几种解算类型： 模式驱动（Driven Modal）：这种解算类型计算以模式为基础的 S参数。根据波导模式的入射和反射功率表示S参数矩阵的解。 终端驱动（Driven Terminal）: 这种解算类型计算以终端为基础 的多导体传输线端口的S参数。此时，根据传输线终端的电压和 电流表示S参数矩阵的解。 本征模（Eignemode）:计算某一结构的本征模式或谐振.本征模 解算器可以求出该结构的谐振频率以及这些谐振频率下的场模式 。 模式驱动（Driven Modal）:模式S参数的差值▽S.这是以前版本 驱动解唯一可以提供的收敛方法. 终端驱动（Driven Terminal）: 单端或不同节点S参数的差值 ▽S。 本征模（Eignemode）: 频率差值▽F.