利用HFSS计算微带线的特性阻抗讲课教案
HFSS3微带滤波器教程
HFSS3微带滤波器教程
HFSS是一种强大的电磁仿真软件，用于设计和分析微波和射频电路。
本文将介绍如何使用HFSS设计和优化微带滤波器。
微带滤波器是一种常
见的射频和微波电路，用于选择性地传输或阻塞特定频率的信号。
下面是
设计微带滤波器的详细步骤。
第一步是确定所需的滤波器规格。
这包括中心频率、带宽、滤波器类
型和阻带衰减等参数。
根据这些参数，我们可以选择适当的滤波器结构。
第二步是建立HFSS模型。
首先，我们需要绘制滤波器的布局，包括
微带线、电容器和电感器等元件。
然后，根据需要调整元件的物理尺寸和
位置。
在HFSS中，我们可以使用其建模工具来完成这些任务。
第三步是设置HFSS模拟器。
我们需要选择仿真的频率范围和分辨率，并设置适当的激励条件。
通常，我们会使用端口激励来激励滤波器的输入端，并设置合适的端口阻抗。
第四步是运行仿真。
一旦设置好模拟器，我们可以运行仿真以计算滤
波器的S参数和其他性能指标。
在HFSS中，我们可以使用不同的分析工
具和图表来查看结果，例如频率响应图和阻带衰减图。
第五步是优化滤波器性能。
如果滤波器的性能不满足需求，我们可以
尝试不同的设计参数或结构，然后重新运行仿真来评估其性能。
通过多次
迭代优化，我们可以得到满足要求的滤波器设计。
最后，我们还可以进行进一步的分析，例如模拟温度效应、探索器件
的灵敏度和稳定性等。
这些分析可以帮助我们更好地理解滤波器的性能和
行为。
利用HFSS计算微带线的特性阻抗
学生实验报告
17808.1/>≈h w e
以h w e /代替h w /代入前述零厚度特性阻抗计算公式，得：
051.95)5615.01(5615.044.042.27808.1904.119)/1(/44.042.2/904.1196
60≈-+⨯-+=-+-+=
π
πe e e a
w h w h h w Z
当4.4=r ε时，
311.3)1
5615.0121(214.4214.4)121(21
2
121
21≈⨯+-++=+-+
+=
--w h r r e εεε
所以：Ω==
=
234.52311
.3051.950
0e
a
Z Z ε
当2.2=r ε时，348.1)1
5615.0121(212.2212.2)121(2
1
2
121
21≈⨯+-++=+-+
+=
--e r r e w h εεε
所以：Ω==
=
539.70348
.1051.950
0e
a
Z Z ε
2、利用HFSS 求微带线的特性阻抗 当4.4=r ε时：
由以上两图可以读出微带线的特性阻抗： 特性阻抗为：Ω=44.550Z
四、实验结论与心得
通过本次试验，我对HFSS 计算微带线的特性阻抗的过程有了一定的了解。
感觉在电脑上用程序来计算还是有待提高，相信在进一步的练习中，会加大练习力度，尽快对HFSS 程序熟悉。
（注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。
可复制、编制，期待你的好评与关注！）。
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微带线仿真
HFSS 实例――简单微带线实例Poqi055HFSS 实例―――简单微带线的仿真(仅供参考 不对之处欢迎指教)2002-10-10HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一1HFSS 实例――简单微带线实例Poqi055HFSS 实例―――简单微带线的仿真 2002-10-10 0.5 英寸长微带线 HFSS 分析题例 一) 建模 1.1 首先在 OPTION 中设置所需的单位本例设为:MIL 1.2 建立地线层 1.3 建立介质层(为了显示方便从此步骤开始模型尺寸略有变化) 1.4 建立导线(面) 1. 5 建立第二个介质层 1.5.1 建立带状线的第二个介质层 1.5.2 建立微带线的第二个介质层 1.6 建立物体的封闭空间 1.6.1 建立侧面 A1,A2(方法同 TRCE 的建立相同) 1.6.2 建立端面 P1,P2 1.6.3 建立完成的图见 1.12,点击文件菜单中的退出,确认保存后完成建模步骤. 二) 定义材料 2.1 在程序执行区域点击 三) 建立边界条件和定义源端口 3.1 确定边界条件(导线 TRCE) 3.2 确定边界条件(两个侧面) 3.3 确定端口(源 P1 P2) 3.3.1 设置端口 PORT1(源) 3.3.2 设置负载(TERMINALS) 3.3.3 设置端口 PORT2(端) 3.4 查看边界,端口设置 四) 设置解算参数 五)解算 5.1 浏览解 六)数据的后期处理 6.1 扩展模型的 S 参数(DE-EMBED MODEL S-PARAMETERS 如果需要的话) 6.2 计算 TERMIANNAL S-PARAMETERS (参数 D_2) 6.3 求解端口阻抗参数 6.4 输出 MAXWLL SPICE 模型HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一1 1 4 4 4 4 5 6 6 6 7 8 8 8 8 9 按钮进入材料设置窗口 9 10 10 10 10 11 11 11 12 13 15 15 16 16 17 17 182HFSS 实例――简单微带线实例Poqi055七) MAXWELL 模型的路分析 7.1 建立电路图 7.2 激励源的设置 7.3 运行 7.4 设置运行条件 7.5 打印图形 7.6 打印结果19 20 21 21 22 22 23HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一3HFSS 实例――简单微带线实例Poqi0550.5 英寸长微带线 HFSS 分析题例本例题是一根微带线,长度 0.5 英寸; 线宽 7mil;线高 1.58mil; 介质 FR4 介质常数 4.4; 介质层高度 4.33mil 地线层高速 1.38mil 边界模型:1000mil ×20mil×7.29mil与 L2 相似但是,将线上方的空间定义为层(还是 100mil)进入图形剪辑界面首先确定单位 定义了任何一个物体后一定注意要给建立的对象起名字,否则在后面的操作中,不太好区 分.一)建模1.1 首先在 Option 中设置所需的单位本例设为:mil 1.2 建立地线层由于目前还不太清楚的原因,地线层不能建立,直接使用介质层的底面.但是作为建立平面的操作还 是保留下来.所以实际第一步应从 1.3 建立介质层开始.设起始坐标: X=0 Y=0 Z=0 ; 选择主菜单中 Line/Rectangle 项 (由于地线宽 >> 线 高,可以用面代替体) ,屏幕左边出现图 1 的画面.然后点击 Enter,进入下级栏目.在此处设置好起始点点击 Enter图 1.1 确定地线原点坐标参数HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一 4HFSS 实例――简单微带线实例Poqi055在这个栏目中需要的操作(图 1.2): 首先需要确定物体建立的平面(选择 XY 平面) ; 填入所建物体的(平面)尺寸:X=1000;Y=20 选中 Covered(默认选项) 输入所建物体的名字 Cu 为所建物体选择颜色后,键入 Enter图 1.2 确定地线坐标参数键入 Enter 后在三个平面出现所建物体,图 1.3 是在 XYZ 面上且经过"着色"处理后 的图形:ZY X图 1.3底层 Cu 平面1.3 建立介质层(为了显示方便从此步骤开始模型尺寸略有变化) 同 1.2 中的方法,注意 Z 轴的起始坐标依然是 0,因为 Cu 做的是一个平面.由于介质是 一个"体" ,所以在建立物体时,必须有 Z 轴增量. 设置起始坐标:X=0 Y=0 Z=0,选择主菜单中 Solid/BOX 项,或点击图标 ,出现图 1.1,确定起始坐标后点击 Enter, 屏幕左边出现图 1.4 的画 面(三维). 由于选定 BOX,自动出现 X,Y,Z 坐标选项 填入所建物体的尺寸:X=500;Y=100;Z=4.00 选中 Covered(默认选项)注 1 输入所建物体的名字 FR 为所建物体选择颜色后,键入 Ente 图 1.4 确定介质坐标参数HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一5HFSS 实例――简单微带线实例Poqi055图 1.5 是完成两种物体设置后的放大图形(YZ 轴上的立体图)图 1.51.4 建立导线(面) 设置起始坐标:X=0 ;Y=46.5 ;Z=4 ;选择主菜单中 Line/Rectangle 项,出现 图 1.1,确定起始坐标后点击 Enter,屏幕左边出现图 1.6 的画面. 实际上,每当进行坐标设置的时候,设置的点会以闪烁的形式出现在相 应的视图上,比如这个步骤,当设定起始点后,就出现右图,点的位置 就是(0,6.5,4.33),用这个特点可以随时观察坐标设置正确与 否. (随计算机速度,画面出现的速度不同) 导线建立 在 XY 面不要忘了起名选定 XY 坐标选项 填入所建物体的尺寸:X=1000;Y=7; 选中 Covered(默认选项) 输入所建物体的名字 Trace 为所建物体选择颜色后,键入 Enter图 1.6 确定导线坐标参数 从主菜单 File 中选择 Exit,在出现的提示栏中点击 OK,完成建模操作. 1.5 建立第二个介质层 如果是带状线该层介质同样为 FR4,且层厚根据实际需要确定.但是若为微带线, 则该介质材料应选为空气,并且它的层厚要大大大于第一个介质层! 1.5.1 建立带状线的第二个介质层 建立该层的方法可以使用 1.3 中的方法,也可以使用"复制"的方法,这样如果是仿真 多层 PCB 会更加节省时间,复制既可以纵向,也可以横向. 首先点击主菜单的 Edit\Select,在物体列表框中选定需要复制的目标HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一 6HFSS 实例――简单微带线实例Poqi055点击主菜单的 Edit\Duplicate\Along Line 相出现图 1.7 该图为向量表示,X,Y,Z 分别代表,在哪一个轴的方向进行复制,此层的下面必须 与第一层的上面 重合,所以为 4由于我们现在需要再做一个介质层,所以选择 Z 方向,高度仍然为 4mil,是为了保证于第一个面重合.点击 Enter 后出现图 1.8,询问建立几个拷贝, 填入 2,点击 Enter 完成第二层介质的建立图 1.7 拷贝方向图 1.8 拷贝数量导线以面的 形式在两介 质层中间图 1.9 带状线结构1.5.2 建立微带线的第二个介质层 由于前面提到的原因,空气介质层的厚度需要大大大于 FR 层的厚度,所以不能使用复制 的方法,仍然使用建立 FR 层的方法: 设置起始坐标:X=0, Y=0, Z=4,选择主菜单中 Solid/BOX 项,或点击图标 出现图 1.1,确定起始坐标后点击 Enter. 由于选定 BOX,自动出现 X,Y,Z 坐标选项 填入所建物体的尺寸:X=500;Y=100;Z=196因为起始 Z 坐 标是 4 不是 0,选中 Covered(默认选项) 输入所建物体的名字 Air 为所建物体选择颜色后,键入 Enter图 1.10 微带线结构此时完成了微带线结构的建立(图 1.11)HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一 7HFSS 实例――简单微带线实例Poqi055图 1.11 1.6 建立物体的封闭空间微带结构模型HFSS 要求为研究对象建立封闭空间 由于本对象的顶面和地面分别是性质相同的介质面, 所以进行封闭时, 这两个面可以不作. 对图 1.11 的物体,做四个面,侧面 A1,A2;断面 P1,P2 且将这两个面将来作为端口.1.6.1 建立侧面 A1,A2(方法同 Trce 的建立相同) 设置起始坐标:X=0 ;Y=0 ;Z=0 ;选择主菜单中 Line/Rectangle 项,出现图 1.1,确定起始坐标后点击 Enter,屏幕左边出现图 1.6 的画面. 输入面的端点坐标(注意:侧面是做在 XZ 坐标面上的)X=500 ;Z=200 命名为 A1,选择颜色后点击 Enter,则建立了在物体的左侧面 用复制的方法在 Y 轴上选取位移向量 100,建立第二个侧面 A2 1.6.2 建立端面 P1,P2 设置起始坐标:X=500 ;Y=0 ;Z=0 ;选择主菜单中 Line/Rectangle 项,出现图 1.1,确定起始坐标后点击 Enter,屏幕左边出现图 1.6 的画面. 输入面的端点坐标(注意:端面是做在 YZ 坐标面上的)Y=100 ;Z=200 命名为 P1,选择颜色后点击 Enter,则建立了在物体的前端面 用复制的方法在 Y 轴上选取位移向量-500,建立后断面 P2 1.6.3 建立完成的图见 1.12,点击文件菜单中的退出,确认保存后完成建模步骤.HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一8HFSS 实例――简单微带线实例Poqi055图 1.12 完成的建模(微带线) 二) 定义材料在 HFSS 中所有 2D 物体只被定义为边界, 只有 3D 物体具有材料属性. 此例, 导线以及定义的封闭平面都是 2D 物体,所以在材料列表中只有介质层 FR 和空 气的材料需要定义.2.1 在程序执行区域点击 首先在 objiect 列表中选择 FR 在 material 列表中选定 FR4_epoxy 点击 Assign 按钮完成设置按钮进入材料设置窗口以同样的方法将 Air 材料定义为 air,图 2.1 注意:每当为一个材料选定介质后,一定要点击 Assign 按钮确认此按钮是为了自定义材 料时候使用的注2选定材料后一定要点击从按钮确认, 确认后变成禁用状态,除非选择新的 材料完成后点击退出,并确认存盘完成材料设置步骤. 图 2.1 材料定义HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一 9HFSS 实例――简单微带线实例Poqi055三)建立边界条件和定义源端口 按钮后进入边界条件和源定义界面.在程序执行区域点击图 3.1 边界定义窗口菜单栏 3.1 确定边界条件(导线 Trce) 选择 Edit/Select/By Name 命令: 选择类型:Objiect 选择目标:Trce 并按下 Done (图 3.2) 选择边界: 选择 Perfect E ,输入名称 Trce 后(图 3.3), 点击 Assign 确认. 图 3.2 边界选择窗口在这里改名为 Trace图 3.3 导线边界定义3.2 确定边界条件(两个侧面) 与 3.1 相同在 Edit/Select/Object 中选择 A1 和 A2 两个面,将它们起名以后,在按钮 的下拉列表中选定为"Radiation" ,见下图图 3.4 电场边界定义 3.3 确定端口(源 P1 P2)图 3.5 端口特性HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一10HFSS 实例――简单微带线实例Poqi0553.3.1 设置端口 Port1(源) 与 3.1 相同在 Edit/Select/Object 中选择 P1 面,起名 port1 以后,点击"源"单选按 钮,并将类型按钮选择为"Wave Port"ab c dgf图 3.6 源端口定义 a) 设置名称为"port1" b) 定义为"源"属性 c) 类型选择"Wave Port"(该下拉菜单中另一选项是缝隙特性,天线用) d) 选中"Define Terminals" e) 选择"View Terminals" f) 由于只有一根导线负载数量选择 1 3.3.2 设置负载(Terminals) g) 在 Edit Line 的下拉列表中选择 Set h) 起始点:X=500;Y=50;Z=0 向量(增量) :X=0;Y=0;Z=4.0 起始点,终点和做成的 向量图,基层指向导线.线 trace 的界面Fr 介质的界面图 3.7 负载向量定义 3.3.3 设置端口 Port2(端)HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一 11HFSS 实例――简单微带线实例Poqi055用同样的方法,在 abc4 面上定义端口 Port2(名) ,并在此口上做负载向量,做这个向量 的时候,只是 X 坐标从 500 改到 0,其余方法完全一样. 3.4 查看边界,端口设置 在图 3.1 边界定义窗口菜单栏中执行 Mode\Boundary Display 命令边界列表.选中一个后,用 下面的触发按钮,进行边界 范围的显示(隐藏)图 3.8 检验边界设定 注 1:关于 Covered 选项在作图时的作用 Covered 这个选项非常重要,在使用 Polyine(多义线),Circle 以及 Rectangle 做物体的时候, 如果 Covered 是选中的,则,做出的物体或是封闭的四边形,园盘都以面的形式出现.相反,如 果 Covered 没有选中,则用上述方法做出的物体均为"壳-Shell" ,没有实际的面,就是说 是有"型"没有"状"的一个东西.用 3D 画图主菜单中 Surface/Connect 命令可以将几个没 有封闭的用 Polyine(Circl,Rectangle)做的形状进行 Connect(连接) ,但是如果是选用 了 Covered 项做的物体就不能使用 Connect 命令了. 这里还要说明的是,Connect 可以连接 Un-Covered 的东西,一旦对一个 Un-Covered 的 东西进行了 Covered,这个东西就变成了平面. 一旦对两个以上且不在一个平面的东西进行 Covered,将出现"曲面" ;还要说明的的 是:用 3D 画图主菜单中 Solid/Unit 命令,它是只能对体进行联合,对面以及面和体都不能HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一 12HFSS 实例――简单微带线实例Poqi055进行联合.下图是几个例子: 图中 A,D 是使用 UnCovered 命令做的矩形和园, 3D 渲染时 在 仍然没有颜色. 图中 B, 使用 Covered 做的 C 矩形和园,在 3D 渲染时有颜色. 图中 E 是用 A 以向量扫描方 式做的拄面 注意这里已经是面了, ( ,而 F 则是用 Cylinder 有颜色) 做的圆柱体. 图中 G 是不在一个平面的两 个用 UnCovered 做的 shell,使用 Surface/Connect 命令可将其组成异型表面. 在这里还要说明,只有 3D 物体才有"材料"属性,Shell,面都没有这个属性 注 2: 材料设置中的 Solve Inside 中 Yes 和 No 的含义 当你设置材料时,在 Object 中有两种显示方式:Yes 和 No.如果对某个材料的设置显示 了 Yes,就表明,HFSS 将在物体内部建立网格并通过网格求解.默认的,材料的电导率小于 106 /米时,HFSS 将自动设为 Yes. 注 3:关于边界条件的设置的一点提示 定义边界时最好从外到内,从大到小的顺序来定义它们的性质.要后设置被其它物体包 围(环绕)对象的性质.有限导体边界用来描述非理想导体. 四) 设置解算参数 按钮后进入设置解算参数设置界面.在这里在程序执行区域点击一些参数如频率,扫描(是/否)数量,均可安要求自行设置.扫描是必要的,除非你只需要 某一个参数,没有进行后续分析的操作. 解算参数设置 注意起始频率的值不能太小,这是求解本征模的起始频率,因为 Minimum Frequency 用 于使某些矩阵正常化,如果频率太低,求解器会终止解一个近似的奇异矩阵,这样就会HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一 13HFSS 实例――简单微带线实例Poqi055影响计算的精度.一般来说,当输入的最小 频率比建议的或缺省的最小频率值的 1%小时 会出现这种情况.注 3 保留选项 Adaptive.这表明 Ansoft HFSS 重复迭代求解这个问题,改善存在大误差的网 格区域.使用以下的适应解的标准: 在 Requested Passes 输入 10.这样,仿真器产生问题的 10 个连续解,在产生下个解之 前先改善网格. 在 Tet. Refinement 输入 20.这决定了每次迭代后四面体数目的增加百分比. 在 Maximum Delta Frequency 输入 0.02.这一收敛标准基于这次迭代到下次迭代的每个 模式的计算频率的变化.对于这个问题,每一个网格计算 10 个谐振频率,网格改善,就 要再计算改善网格的 10 个频率.对于每个模式,要计算出网格改善前后频差.这些频差 中最大的就是 Delta Frequency,如果这个频差比 Maximum Delta Frequency 小,该问题 就收敛了. 例如,在一个两个模式的问题中,模式 2 在两次迭代中的频差大于 Maximum Delta Frequency,该问题就不收敛,即使模式 1 在两次迭代中的频差小于 Maximum Delta Frequency. 保留其他参数为默认值.选择 OK.图 4.1 解算参数设置HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一14HFSS 实例――简单微带线实例Poqi055五)解算 按下 按钮进行解算后得到 S_1 参数(根据单频还是扫描有提示)5.1 浏览解123矩阵显示解收敛情况(步骤)解算过程简介点击"2"按钮,在随后的界面中按下"Convergence Display"按钮(图 5.1),并在 下拉菜单中选择"Plot matrix Parameters"项.出现窗口"Convergence Plot Setup"(图 . 5.2)图 5.1 显示收敛图 5.2 选择打印参数 在该窗口中选择,一般选择矩阵的(X1,Y1)和(X1,Y2) ,因为其余两项是与其对 应相等的.此外此图选择的是列的印端口阻抗(图 5.3)HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一15HFSS 实例――简单微带线实例Poqi055端口 P1端口 P2图 5.3 列印的端口阻抗图六)数据的后期处理 6.1 扩展模型的 S 参数(De-embed Model S-parameters 如果需要的话) 打开数据阵列处理器(图 6.1),选择 Matrix Data 后出现图 6.2 数据处理器窗口图 6.1 数据后处理菜单图 6.2 数据处理器窗口 在 Slusions 列表栏中选中 S_1 项(一般为最后一项,也就是求解后的第一个数据) 选中 S_1 项后,在 Compute 菜单栏选择 De-embed(扩展)注 4 在端口列表中选择 port1HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一 16HFSS 实例――简单微带线实例Poqi055选择 Out from objiect 项 Distance basis 选择 Value 点击"Set Distance" 点击 OK,在出现的提示框中选择"Yes" ,扩展后的结果标记为 D_1,图形见 6.4 6.2 计算 Termiannal S-parameters (参数 D_2) 通过 6.1 反编译模型 S 参数操作后从 S_1 数据 得到了 D_1 数据,选择它. 选择 Terminal Matrices 命令 点击 OK,计算结果为 D_2,出现在 Slutions 图 6.3 负载数据处理 列表框中.此步计算得到 D_1S_1:解算以后首先得到 D_1:扩展后得到 D_2:从 D_1 求解 Terminal Matrices 得到,同时得到计算阻抗图 6.4 进行反编译 S 参数时设定向量 6.3 求解端口阻抗参数 选中图 6.5 中 port1: T1 和 port2:T1,在下面的 Set Impedence 栏中输入参考阻抗值(图 6.4),然后点 OK,就求出了 D_3(端口的阻抗参数)同时列出了选择频率点的阻抗矩阵HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一 17HFSS 实例――简单微带线实例Poqi055图 6.6 微带线阻抗计算图 6.5 设置参考阻抗6.4 输出 maxwll Spice 模型 再次在图 6.3 中选择 D_2,然后在 File 菜单中选择 Export,再选择 maxwll Spice 格式 起名后进行输出.默认格式为 *(建模时的名称).spc,此时弹出图 6.8 的保存文件位置的 设置菜单,进行设置.确定后,再弹出图 6.9 maxwll Spice 的参数设置框 注意: 如果在进行解算参数设置时的扫描起始频率设置得太高 (象图 4.1 中那样设为 0.5GHz) , 在进行 Export maxwll SpiceExport 时,首先会弹出下面一个提示框:图 6.7 关于最低频率设置得提示在这个提示中,告诉你了应该的最低频率的设置:0.3167GHz,由于设置是 0.5GHz,所以 HFSS 将进行自动插值(一般到零) .但是尤其重要的是如果出现这种情况,一定要校验插入 的低频点数据的有效性,这一点非常重要,否则在进行路仿真实会出现,输出幅度大于输入 幅度的现象.这一点在下面会进行详细的说明.实际上一般如果设置扫描的起始频率低一些 如:.1GHz,就不会出现这种现象.HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一18HFSS 实例――简单微带线实例Poqi055HFSS 自动在项目子目录下建立了 若干 子目录, 可以将不同阶段的数据 存入相应的子目录中,以免文件太多 造成混乱图 6.8 的保存文件位置的设置菜单修改后,点击此处图 6.9 maxwll Spice 的参数设置框 在图 6.9 中当前的光标处于 0GHz 频处,可以看到在箭头所指处的实部数据大于 1,这就 是上面所讲的"校正低频数据的正确性" 问题,必须将它们修改成 1,否则就会在进行路仿 真时出现输出大于输入的情况.修改的步骤: 首先选中要修改的插入频率(本例为 0GHz) 在对应矩阵大于 1 的实部数据处点击,该数据出现修改框,同时这个数据出现在上面 Magnitude 栏(黄色标记处) 在 Magnitude 栏将这个数字改为 1,然后点击 Modify 按钮 对两个端口实部大于 1 的数据进行同样处理 对所有频率点做同样处理后,点击 OK 完成修改 七)Maxwell 模型的路分析HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一 19HFSS 实例――简单微带线实例Poqi0557.1 建立电路图 退出 HFSS 的建模操作,起名后建立新的 Schematic Capture 项目(在 HFSS 建项的下拉 菜单中选择 在 Add 主菜单栏中选择: ) ,进入 Schematic Capture 界面. 命令.弹出选择框:图 7.1 导入 maxwll 模型窗口 点击 Edit,出现子电路定义窗口,选择 出现文件定位窗口 选项图 7.2 maxwll 子模型定位窗口 选定前面 Export 出来的.SPC 文件,点击 Done 点击 OK 按钮,并移动鼠标将模块置于图版之上 建立路的拓扑图(电源,电阻,地线,测试探针…),建立完整的拓扑图. 在放置元件的同时需给各个部件定义属性(数值,源类型等) 建立的电路图见图 7.3HFSS 在高速 PCB 设计中的应用之一20图 7.3 用maxwll子模型建立的电路图7．2 激励源的设置图 7.3激励源的设置7．3 运行在Solve菜单选择RunSPICE命令信号沿速率设置是必要的，而且要与计算时坐标轴的设相配置图 7.4运行7．4 设置运行条件图 7.5 运行参数设置此例只使用瞬态分析 transient Analysis点击此按钮，进行瞬态分析显示参数设置。
基于HFSS的天线设计教材
图1：微带天线的结构一、 实验目的●利用电磁软件Ansoft HFSS 设计一款微带天线。
◆微带天线要求：工作频率为2.5GHz ，带宽 (回波损耗S11<-10dB)大于5%。
●在仿真实验的帮助下对各种微波元件有个具体形象的了解。
二、 实验原理1、微带天线简介微带天线的概念首先是由Deschamps 于1953年提出来的，经过20年左右的发展，Munson 和Howell 于20世纪70年代初期制造出了实际的微带天线。
微带天线由于具有质量轻、体积小、易于制造等优点，现今已经广泛应用于个人无线通信中。
图1是一个简单的微带贴片天线的结构，由辐射源、介质层和参考地三部分组成。
与天线性能相关的参数包括辐射源的长度L 、辐射源的宽度W 、介质层的厚度h 、介质的相对介电常数r ε和损耗正切δtan 、介质层的长度LG 和宽度WG 。
图1所示的微带贴片天线是采用微带天线来馈电的，本次将要设计的矩形微带贴片天线采用的是同轴线馈电，也就是将同轴线街头的内心线穿过参考地和介质层与辐射源相连接。
对于矩形贴片微带天线，理论分析时可以采用传输线模型来分析其性能，矩形贴片微带天线的工作主模式是TM10模，意味着电场在长度L 方向上有2/g λ的改变，而在宽度W 方向上保持不变，如图2（a ）所示，在长度L 方向上可以看做成有两个终端开路的缝隙辐射出电磁能量，在宽度W 方向的边缘处由于终端开路，所以电压值最大电流值最小。
从图2（b ）可以看出，微带线边缘的电场可以分解成垂直于参考地的分量和平行于参考地的分量两部分，两个边缘的垂直电场分量大小相等、方向相反，平行电场分量大小相等，方向相反；因此，远区辐射电场垂直分量相互抵消，辐射电场平行于天线表面。
（a ）俯视图 （b ）侧视图图2 矩形微带贴片天线的俯视图和侧视图2、天线几何结构参数推导计算公式假设矩形贴片的有效长度设为e L ，则有2/g e L λ= 式中，g λ表示波导波长，有 e g ελλ/0= 式中，0λ表示自由空间波长，e ε表示有效介电常数，且21)121(2121-+-++=W h r r e εεε 式中，r ε表示介质的相对介电常数，h 表示介质层厚度，W 表示微带贴片的宽度。
射频和微波工程实践入门、用HFSS仿真微波传输线和元件
用HFSS仿真微波传输线和元件第一章用HFSS仿真微波传输线和元件 01.1 Ansoft HFSS概述 01.1.1 HFSS简介 01.1.2 HFSS的应用领域 (1)1.2 HFSS软件的求解原理 (1)1.3 HFSS的基本操作介绍 (3)1.3.1 HFSS的操作界面和菜单功能介绍 (3)1.3.2 HFSS仿真分析基本步骤 (4)1.3.3 HFSS的建模操作 (5)1.4 HFSS设计实例1——矩形波导的设计 (10)1.4.1 工程设置 (10)1.4.2 建立矩形波导模型 (11)1.4.3 设置边界条件 (12)1.4.4 设置激励源wave port (14)1.4.5 设置求解频率 (15)1.4.6 计算及后处理 (15)1.4.7 添加电抗膜片 (17)1.5 HFSS设计实例2——E-T型波导的设计 (23)1.5.1 初始设置 (23)1.5.2 建立三维模型 (24)1.5.3 分析设置 (27)1.5.4 保存工程 (27)1.5.5 分析 (27)1.5.6 生成报告 (28)1.6 HFSS设计实例3——H-T型波导的设计 (31)1.6.1 创建工程 (31)1.6.2 创建模型 (32)1.6.3 仿真求解设置 (36)1.6.4 比较结果 (37)1.7 HFSS设计实例4——双T型波导的设计 (39)1.7.1 初始设置 (39)1.7.2 建立三维模型 (40)1.7.3 分析设置 (43)1.7.4 保存工程 (44)1.7.5 分析 (44)1.7.6 生成报告 (45)1.8 HFSS设计实例5——魔T型波导的设计 (47)1.8.1 建立匹配膜片与金属杆 (48)1.8.2 分析设置 (48)1.9 HFSS设计实例6——圆波导的设计 (52)1.9.1 初始设置 (52)1.9.2 建立三维模型 (53)1.9.3 分析设置 (55)1.9.4 保存工程 (56)1.9.5 分析 (56)1.9.6 生成报告 (57)1.10 HFSS设计实例7——同轴线的设计 (64)1.10.1 初始设置 (64)1.10.2 建立三维模型 (65)1.10.3 分析设置 (68)1.10.4 保存工程 (69)1.10.5 分析 (69)1.10.6 生成报告 (70)1.11 HFSS设计实例8——微带线的设计 (77)1.11.1 初始设置 (77)1.11.2 建立三维模型 (78)1.11.3 建立波导端口激励 (79)1.11.4 分析设置 (80)1.11.5 保存工程 (80)1.11.6 分析 (81)1.11.7 生成报告 (82)1.11.8 产生场覆盖图 (82)1.12 HFSS设计实例9——单极子天线的设计 (85)1.12.1 创建工程 (85)1.12.2 创建模型 (85)1.12.3 设置变量 (89)1.12.4 设置模型材料和边界参数 (90)1.12.5 设置求解频率和扫描范围 (93)1.12.6 设置辐射场 (93)1.12.7 确认设置并分析 (93)1.12.8 显示结果 (94)1.13 HFSS设计实例10——方形切角圆极化贴片天线的设计 (98)1.13.1 设计原理及基本公式 (99)1.13.2 创建工程和运行环境设定 (99)1.13.3 创建模型 (99)1.13.4 求解设置 (100)1.13.5 有效性验证和仿真 (100)1.13.6 输出结果 (100)1.13.7 设置变量与参数建模 (102)1.13.8 创建参数分析并求解 (102)1.13.9 优化求解 (104)1.13.10 输出优化后的结果 (105)1.14 参考文献 (108)第一章用HFSS仿真微波传输线和元件1.1 Ansoft HFSS概述1.1.1 HFSS简介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。
利用HFSS计算微带线的特性阻抗
利用HFSS计算微带线的特性阻抗利用HFSS (High Frequency Structure Simulator) 可以对微带线的特性阻抗进行计算。
微带线是一种十分常见的传输线，广泛应用于微波、射频、通信系统和集成电路等领域。
计算微带线的特性阻抗可以帮助工程师设计和优化电路，以实现所需的信号传输和匹配。
HFSS是由ANSYS公司推出的一款高频电磁仿真软件，它利用有限元分析 (Finite Element Analysis) 方法，基于Maxwell方程求解电磁场，可以精确地计算微带线的阻抗。
以下是利用HFSS计算微带线特性阻抗的步骤：1.准备工作：首先，需要绘制微带线的几何结构。
可以使用HFSS的建模工具绘制标准的微带线结构，包括线宽、线长、介质厚度等参数。
此外，在模型中还需要指定材料的介电常数、导电性等参数。
2.设置仿真：在HFSS中，选择适当的频率范围进行仿真。
对于微带线的阻抗计算，一般使用射频或微波频段进行仿真。
设置仿真的频率范围能够覆盖所需的频率。
3.定义边界条件：在开始仿真之前，需要定义微带线模型的边界条件。
通常，将边界条件设置为开路或短路。
这些边界条件将影响仿真结果中的阻抗、驻波比等参数。
4.运行仿真：在HFSS中，点击“运行仿真”按钮，软件将根据前面的设置进行电磁场计算。
计算过程可能需要一段时间，具体取决于模型的复杂性和计算机性能。
5.分析仿真结果：当仿真完成后，可以从HFSS中获取各种仿真结果。
其中，我们主要关注微带线的特性阻抗。
通过分析仿真结果，可以了解微带线在所选频率下的特性阻抗数值。
通过上述步骤，我们可以使用HFSS计算微带线的特性阻抗。
通过改变线宽、介质厚度、介电常数等参数，可以进一步优化微带线设计，以实现所需的特性阻抗。
此外，HFSS还可以计算其他微带线参数，如传输损耗、驻波比等，帮助工程师更全面地了解微带线的性能特点。
总之，HFSS作为一款强大的高频电磁仿真软件，可以有效地计算微带线的特性阻抗。
最新HFSS实例讲义资料
下面给出了设计的GPS 圆极化微带天线尺寸，介电参数为3.0，介质厚度为 1.524mm的仿真实例。
一，创建工程1，运行HFSS后，自动创建一个新工程：Project1由主菜单选File\Save as, 保存并命名.2, 插入HFSS设计由主菜单选Project\Insert HFSS Design, 则一个新的项目自动加入到工程列表中，同时会出现3D画图窗口。
3，选择求解类型从HFSS菜单选择解类型（Solution Type）为Driven Model4，设置单位从3D Modeler菜单选择mm二，创建模型在XY平面创建贴片由主菜单选Draw/Rectangle；按下Tab键依次输入参数（-27.2，-27.2，0），（54.4，54.4，0）全部设好后按下回车，出现属性对话框，将Name项改为patch,点击Transparent项的数值条，使其值为0.8，设置完毕后，按下Ctrl+D键，将图形显示适中。
切去两个直角利用主菜单Draw中的Line命令画出直角，即利用Tab键依次输入参数-27.2，-27.2，0），（-22.4，-27.2，0），（-27.2，-22.4，0），（-27.2，-27.2，0），两次按下回车，出现属性对话框，点击Transparent 项的数值条，使其值为0.8，设置完毕后，按下Ctrl+D键，将图形显示适中为了简便，我们用Mirror 命令画出另一个直角，即选中polyline1, 点击主菜单中Edit/duplicate/mirror 命令，输入对称矢量（0，0，0）（1，1，0）即可然后在patch中切去两个直角，即利用ctrl键同时选中polyline1 和两个直角，主菜单选3D Modeler\Boolean\Substrate,做到在Substrate对话框中patch在Blank Part中,polyline1 和polyline1_1在Tool Parts中，点击OK 即可创建介质板由主菜单选Draw/Box,按下Tab键切换到参数区,基坐标为（-27.2，-27.2，-1.524），三边的长度（54.4，54.4，1.524）；Name为air, Transparen 为t 0.8, 设置完毕后，按下Ctrl+D 键，将图形显示适中。
HFSS3微带滤波器教程
HFSS3微带滤波器教程HFSS (High-Frequency Structure Simulator) 是一种电磁仿真软件，广泛用于设计微带滤波器等高频电路元件。
本教程将介绍基本的微带滤波器设计流程，并使用HFSS软件进行仿真。
首先，我们需要了解微带滤波器的基本原理。
微带滤波器是一种利用微带线和微带电感等元件构成的高频滤波器。
通过控制微带线的宽度、长度和位置，可以实现不同的频率响应。
接下来，我们开始设计一个常见的低通微带滤波器。
首先，打开HFSS软件并创建一个新的项目。
然后，在设计树中右键单击"Design"，选择"Insert"，并选择"Layout"。
这将创建一个层叠的布局。
接下来，点击左侧的"Design Properties"来设置工作频率和单位。
根据需求设置频率为一定的值，例如2GHz。
单位可以选择毫米或英寸，根据习惯选择。
现在，我们需要设计微带线和微带电感。
在布局中，选择"Draw"，然后选择"Line"。
点击并拖动鼠标来绘制微带线的形状。
根据设计要求，设置适当的宽度和长度。
然后在布局中选择"Idea"，然后选择"Inductor"。
点击并拖动鼠标来绘制微带电感的形状。
根据设计要求，设置适当的尺寸。
接下来，我们需要定义微带线和微带电感的材料属性。
在布局中选择"Full Properties"，然后选择"Add Material"。
选择一个合适的材料，设置相应的介电常数和厚度。
现在，我们可以连接微带线和微带电感。
在布局中选中微带线和微带电感的起始点和终止点。
然后，点击右键选择"Connect"。
这将连接两个元件，并形成一个完整的微带滤波器。
完成连接后，我们需要添加端口和仿真设置。
射频与微波工程实践入门-第1章-用HFSS仿真微波传输线和元件
射频与微波⼯程实践⼊门-第1章-⽤HFSS仿真微波传输线和元件第⼀章⽤HFSS仿真微波传输线和元件 01.1 Ansoft HFSS概述 01.1.1 HFSS简介 01.1.2 HFSS的应⽤领域 (1)1.2 HFSS软件的求解原理 (1)1.3 HFSS的基本操作介绍 (3)1.3.1 HFSS的操作界⾯和菜单功能介绍 (3)1.3.2 HFSS仿真分析基本步骤 (4)1.3.3 HFSS的建模操作 (5)1.4 HFSS设计实例1——矩形波导的设计 (10)1.4.1 ⼯程设置 (10)1.4.2 建⽴矩形波导模型 (11)1.4.3 设置边界条件 (12)1.4.4 设置激励源wave port (14)1.4.5 设置求解频率 (15)1.4.6 计算及后处理 (15)1.4.7 添加电抗膜⽚ (17)1.5 HFSS设计实例2——E-T型波导的设计 (23)1.5.1 初始设置 (23)1.5.2 建⽴三维模型 (24)1.5.3 分析设置 (27)1.5.4 保存⼯程 (27)1.5.5 分析 (27)1.5.6 ⽣成报告 (28)1.6 HFSS设计实例3——H-T型波导的设计 (31)1.6.1 创建⼯程 (31)1.6.2 创建模型 (32)1.6.3 仿真求解设置 (35)1.6.4 ⽐较结果 (37)1.7 HFSS设计实例4——双T型波导的设计 (39)1.7.1 初始设置 (39)1.7.2 建⽴三维模型 (40)1.7.3 分析设置 (43)1.7.4 保存⼯程 (44)1.7.5 分析 (44)1.7.6 ⽣成报告 (45)1.8 HFSS设计实例5——魔T型波导的设计 (47) 1.8.1 建⽴匹配膜⽚与⾦属杆 (48)1.8.2 分析设置 (48)1.9 HFSS设计实例6——圆波导的设计 (52)1.9.1 初始设置 (52)1.9.2 建⽴三维模型 (53)1.9.3 分析设置 (55)1.9.4 保存⼯程 (56)1.9.5 分析 (56)1.9.6 ⽣成报告 (57)1.10 HFSS设计实例7——同轴线的设计 (64) 1.10.1 初始设置 (64)1.10.2 建⽴三维模型 (65)1.10.3 分析设置 (68)1.10.4 保存⼯程 (69)1.10.5 分析 (69)1.10.6 ⽣成报告 (70)1.11 HFSS设计实例8——微带线的设计 (77) 1.11.1 初始设置 (77)1.11.2 建⽴三维模型 (78)1.11.3 建⽴波导端⼝激励 (79)1.11.4 分析设置 (80)1.11.5 保存⼯程 (80)1.11.6 分析 (81)1.11.7 ⽣成报告 (82)1.11.8 产⽣场覆盖图 (82)1.12 HFSS设计实例9——单极⼦天线的设计 (85) 1.12.1 创建⼯程 (85)1.12.2 创建模型 (85)1.12.3 设置变量 (89)1.12.4 设置模型材料和边界参数 (90)1.12.5 设置求解频率和扫描范围 (93)1.12.6 设置辐射场 (93)1.12.7 确认设置并分析 (93)1.12.8 显⽰结果 (94)1.13 HFSS设计实例10——⽅形切⾓圆极化贴⽚天线的设计 (98) 1.13.1 设计原理及基本公式 (99)1.13.2 创建⼯程和运⾏环境设定 (99)1.13.3 创建模型 (99)1.13.4 求解设置 (100)1.13.5 有效性验证和仿真 (100)1.13.6 输出结果 (100)1.13.7 设置变量与参数建模 (102)1.13.8 创建参数分析并求解 (102)1.13.9 优化求解 (104)1.13.10 输出优化后的结果 (105)1.14 参考⽂献 (108)第⼀章⽤HFSS仿真微波传输线和元件 01.1 Ansoft HFSS概述 01.1.1 HFSS简介 01.1.2 HFSS的应⽤领域 (1)1.2 HFSS软件的求解原理 (1)1.3 HFSS的基本操作介绍 (3)1.3.1 HFSS的操作界⾯和菜单功能介绍 (3)1.3.2 HFSS仿真分析基本步骤 (4)1.3.3 HFSS的建模操作 (5)1.4 HFSS设计实例1——矩形波导的设计 (10)1.4.1 ⼯程设置 (10)1.4.2 建⽴矩形波导模型 (11)1.4.3 设置边界条件 (12)1.4.4 设置激励源wave port (14)1.4.5 设置求解频率 (15)1.4.6 计算及后处理 (15)1.4.7 添加电抗膜⽚ (17)1.5 HFSS设计实例2——E-T型波导的设计 (23)1.5.1 初始设置 (23)1.5.2 建⽴三维模型 (24)1.5.3 分析设置 (27)1.5.4 保存⼯程 (27)1.5.5 分析 (27)1.5.6 ⽣成报告 (28)1.6 HFSS设计实例3——H-T型波导的设计 (31) 1.6.1 创建⼯程 (31)1.6.2 创建模型 (32)1.6.3 仿真求解设置 (35)1.6.4 ⽐较结果 (37)1.7 HFSS设计实例4——双T型波导的设计 (39) 1.7.1 初始设置 (39)1.7.2 建⽴三维模型 (40)1.7.3 分析设置 (43)1.7.4 保存⼯程 (44)1.7.5 分析 (44)1.7.6 ⽣成报告 (45)1.8 HFSS设计实例5——魔T型波导的设计 (47) 1.8.1 建⽴匹配膜⽚与⾦属杆 (48)1.8.2 分析设置 (48)1.9 HFSS设计实例6——圆波导的设计 (52) 1.9.1 初始设置 (52)1.9.2 建⽴三维模型 (53)1.9.3 分析设置 (55)1.9.4 保存⼯程 (56)1.9.5 分析 (56)1.9.6 ⽣成报告 (57)1.10 HFSS设计实例7——同轴线的设计 (64) 1.10.1 初始设置 (64)1.10.2 建⽴三维模型 (65)1.10.3 分析设置 (68)1.10.4 保存⼯程 (69)1.10.5 分析 (69)1.10.6 ⽣成报告 (70)1.11 HFSS设计实例8——微带线的设计 (77) 1.11.1 初始设置 (77)1.11.2 建⽴三维模型 (78)1.11.3 建⽴波导端⼝激励 (79)1.11.4 分析设置 (80)1.11.5 保存⼯程 (80)1.11.6 分析 (81)1.11.7 ⽣成报告 (82)1.11.8 产⽣场覆盖图 (82)1.12 HFSS设计实例9——单极⼦天线的设计 (85)1.12.1 创建⼯程 (85)1.12.2 创建模型 (85)1.12.3 设置变量 (89)1.12.4 设置模型材料和边界参数 (90)1.12.5 设置求解频率和扫描范围 (93)1.12.6 设置辐射场 (93)1.12.7 确认设置并分析 (93)1.12.8 显⽰结果 (94)1.13 HFSS设计实例10——⽅形切⾓圆极化贴⽚天线的设计 (98)1.13.1 设计原理及基本公式 (99)1.13.2 创建⼯程和运⾏环境设定 (99)1.13.3 创建模型 (99)1.13.4 求解设置 (100)1.13.5 有效性验证和仿真 (100)1.13.6 输出结果 (100)1.13.7 设置变量与参数建模 (102)1.13.8 创建参数分析并求解 (102)1.13.9 优化求解 (104)1.13.10 输出优化后的结果 (105)1.14 参考⽂献 (108)第⼀章⽤HFSS仿真微波传输线和元件1.1 Ansoft HFSS概述1.1.1 HFSS简介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。
HFSS高级教程2
如何在HFSS 9.0 中使用参扫，优化和灵敏度分析第一章 概述1.1 变量的设置在HFSS 9.0 中使用参数扫描和优化的方法比起HFSS 8.0 要简单的多。
但是在使用之前有一个概念必须搞清。
如果需要使用参数扫描和优化功能，首先要用到的就是“变量”这个概念。
给一个变量设置不同的数值，就可以不同的仿真结果，并且依据这个结果可以进行下一步的优化工作。
1.1.1 全局变量和局部变量变量在HFSS 9.0 中有两个级别：1.全局变量，也叫项目变量；2.本地变量，也叫当前变量。
两者的区别是，全局变量的变化将影响整个设计中的各个步骤将要用到或间接用到的步骤。
而本地变量只影响当前设置的项目。
从下面的图例中可以看到两者的不同。
假如有一个差分线模型，用它来分析差分特性阻抗。
已知导线间的宽度可以影响这个阻抗数值，因此可以将导线宽度作为一个变量：W。
如果将W 作为本地变量，将出现一个如图1 所示的现象：图1A 图1B图1 中，有一对差分线，定义了W 为局部变量。
由于要求解差分阻抗，所以必须对这一对导线建立两个端口，并设置负载线，见图1A。
那么在修改了W 的数值，如果W 加大，导线2 将右移，但是它的端口上的负载线并不移动，图1B。
这样将造成解算数据的错误。
出现这种现象的原因是，W 是在建立导线2 模型的时候确定的本地变量；而负载线是在进行端口设置时做的，它与模型建立是间接关系。
因W 变量变化导致的导线2 移动，并不影响到负载线。
但是如果将W 设置成了全局变量，那么因W 变量变化导致的导线2 移动时，负载线也将移动（图2）。
图21.1.2求解过程扫描的设置对于参数扫描过程，可以进行扫描的设置，得到不同参数下的数条曲线。
对于优化来讲，一般应将扫描设置取消。
优化是指在一个确定的条件下优化某一个参数，如果再进行频率扫描优化效果的唯一性不便体现，而且将花费大量的硬件资源。
第二节 本练习的说明在下面的章节中，有4 个例题（E:\Maxwell\HFSS90\Mic_w\...）：例题1: 简单微带线结构模型。
射频ADS微波HFSS相关 微波实验二 微带传输线
实验二微带传输线实验一实验目的1.了解微带传输线的基本理论和特性。
2.掌握用网络分析仪测量微带传输线接不同负载时工作参量的值。
3.通过测量认知1/4波长传输线阻抗变换特性。
二实验原理1.微带传输线的基本原理微带线目前是混合微波集成电路和单片微波集成电路使用最多的一种平面型传输线。
它可用作光刻程序制作，且容易与其它无源微波电路和有源微波电路器件集成，实现微波部件和系统的集成化。
微带线可以看作是由双导线传输线演变而成的，如图2－1所示。
在两根导线之间插入极薄的理想导体平板，它并不影响原来的场分布，而去掉板下的一根导线，并将留下的另一根导线“压扁”，即构成了微带传输线。
实际的微带线结构如图2－1所示。
导体带（其宽度为w，厚度为t）和接地板均由导电良好的金属材料（如银，铜，金）构成，导体带与接地板之间填充以介质基片，导体带与接地板的间距为h 。
有时为了能使导体带，接地板与介质基片牢固地结合在一起，还要使用一些黏附性较好的铬，钽等材料。
介质基片应采用损耗小，黏附性，均匀性和热传导性较好的材料，并要求其介电常数随频率和温度的变化也较小。
图2－1 双导线演变成微带线图2－2 微带线的结构及其场分布2. 微带线的技术参数2.1 特性阻抗若微带线是被一种相对介电常数为εr 的均匀介质所完全包围着，并把准TEM 模当作纯TEM 模看待，并设L 和C 分别为微带线单位长度上的电感和电容，则特性阻抗为zc ＝C L ＝Cv p 1 相速v p 为 v p ＝LC 1＝εr v 0但实际上的微带线是含有介质和空气的混合介质系统，因此不能直接套用上面的公式求特性阻抗。
为了求出实际的微带线的特性阻抗z c 和相速度v p ，而引入了等效相对介电常数的概念。
如果微带线的结构现状和尺寸不变，当它被单一的空气介质所包围着时，其分布电容为C 0。
实际微带线是由空气和相对介电常数为εr 的介质所填充，它的电容为C 1，那么，等效相对介电常数εre 的定义为εre ＝C C 01 这样，实际微带线的特性阻抗即可表示为z c ＝εre c z 0z c 0为在同样形状和结构尺寸的情况下，填充介质全部是空气时微带线的特性阻抗z c 0＝C v 001我们假定已成形的导体的厚度t 与基片厚度h 相比可以忽略h （005.0<h t ）。
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讲义1
HFSS软件基础与应用这节课我们主要介绍三个方面的内容：一、简单介绍HFSS软件二、介绍HFSS软件的基本操作三、通过实例的讲解，介绍利用HFSS软件怎样实现天线的仿真一、关于HFSS在学习这个软件之前，我们首先对生产这个软件的公司有个大致的了解。
Ansoft公司是全球最大的提供以电磁技术为核心的专业EDA厂商，成立于1984年，总部设于美国宾西法尼亚州的匹兹堡市。
Ansoft 公司自1997年进入中国市场后，先后在北京、上海和成都开设了办事处；并在北京理工大学、西安电子科技大学和北京航空航天大学设立三个培训中心。
Ansoft公司高频软件包是一个功能非常强大的设计工具，可应用于迅猛发展的无线技术、宽带通信网络、天线系统、航空航天电子等领域，进行系统分析、电路设计、电磁仿真和物理设计。
高频产品包括：Ansoft Designer、HFSS等。
Ansoft HFSS 高频结构电磁场仿真软件，采用切向矢量有限元法求解任意三维无源结构的电磁场，得到特征阻抗、传播系数、辐射场、天线方向图等结果，利用周期性边界条件，可解决：(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。
二、 HFSS软件介绍与操作这节课我们主要是学习HFSS（High Frequency Structure Simulator, 高频结构仿真器）的操作和使用。
1、启动软件软件界面菜单栏（Menu bar）由文件、编辑、视图、工程、绘图、3D模型、HFSS、工具和帮助等下拉式菜单组成。
工程管理（Project Manage）窗口显示所以打开的HFSS工程的详细信息，包括边界、激励、剖分操作、分析、参数优化、结果、端口场显示、场覆盖图和辐射等。
3D模型窗口（3D Modeler Window）是创建几何模型的区域，包括模型视图区域和历史树。
hfss 阻抗计算
HFSS（高频结构仿真器）是一款用于模拟和分析电磁场和微波器件的高频软件。
在HFSS 中，计算阻抗主要涉及到以下几个方面：
1. 创建模型：首先需要根据实际器件的尺寸、结构和材料属性创建模型。
在HFSS中，可以使用内置的物理模型或者自定义模型。
2. 设置边界条件：为了计算阻抗，需要为模型设置合适的边界条件。
常见的边界条件有完美电导体（PEC）边界、完美磁导体（PML）边界、吸收边界等。
3. 设置求解器：根据问题类型和需求，选择合适的求解器进行求解。
常见的求解器有模式匹配（MM）、频域有限元（FDFE）、时域有限元（TDFE）等。
4. 计算阻抗：在完成模型创建、边界条件和求解器设置后，运行仿真并计算阻抗。
在HFSS中，可以通过提取S参数、Z参数或者Y参数等方法获得阻抗信息。
5. 分析结果：根据计算得到的阻抗值，分析器件的性能和匹配情况。
同时，可以通过改变模型结构、参数等方法优化设计，以实现更好的阻抗匹配和性能提升。
利用HFSS计算微带线的特性阻抗
学生实验报告一、实验目的和任务1、 了解微带线的特性阻抗计算公式；2、 通过计算微带线的特性阻抗，熟悉二、实验原理介绍a.导带厚度为零时以w e / h 代替w/h 代入前述零厚度特性阻抗计算公式，即可得非零厚度特性阻抗。
(2) HFSS 软件是一个基丁有限元法计算电磁结构的交互软件包。
它将几何结构自动剖分成大 量的四面体，计算模拟器包括在分析电磁结构细节问题时的后续处理命令。
使用 Ansoft HFSS, 你可以计算：♦基本电磁场量和开边界问题的辐射近远场 ♦端口特性阻抗和传输常数♦ S 参数和相应端口阻抗的归一化 S 参数♦一种结构的本征模或谐振解经过二十多年的发展，HFS 羽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HFSSBM 设计。
(1)微带线的特性阻抗公式:Z oZ °a8h w59.952ln(), w/h 1w 4h119.904w/ h 2.42 0.44h/w(1 6,w/h 1h/w)61 (112h)其中w 是微带的导带宽度,b.导带厚度不为零时r1 2 (1h 是介质基片的厚度。
w 20.041(1 ) ,w/h 1h12,w/h 1 12h )w et h (1 t1 h2h w ln t ), h ,4 w w ln , t h1 212作界面，稳定成熟的自适应网格部分技术使其成为高频结构设计的首选工具和行业标准，已经广泛地应用丁航空、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，增强党争力。
三、实验内容和数据记录1、令w 1mm,h 0.6mm, r 4.4或「2.2 ,其中t 0或t 0.05mm代入上面公式分别求出特性阻抗。
2、利用HFSS求微带线的特性阻抗(1) 进入执行命令窗口，选择单位mm(2) 画介质基片：点击solids box 选择x 0, y 0, z 0 Enter z 在Enter box size 命令下x 10, y 20,z 0.6 ,在Nam命令下写box1 Enter;点击图标Sel box1 ok Arrange / Move 在Enter vector 命令下x 5, y 0, z 0 Enter (3)画微带线：点击solids box 选择x 0, y 0, z 0 Enter z 在Enter box size 命令下x 1,y 20, z 0.05，在Nam命令下写box2 Enter ;占八、、击图标Sel box2 ok Arrange / Move 在Enter vector 命令下x 0.5, y 0,z 0.6 Enter(4) 画仿真区域:点击solids box 选择x 0, y 0, z 0 Enter z 在Enter box size 命令下 x 10, y 20, z 10 ，在Nam命令下写box3 Enter ；点击图标Sel box3 ok Arrange / Move 在Enter vector 命令下x 5, y 0,z 0 Enter(5) 点击File / Save Exit , 乂回到命令窗口，在Draw后打勾，表示完成Draw(6) Setup Materials:点击Setup Materials ,选择box1 , D 在materials 中选择FR4_epoxy Assign ;选择box2,在Materials 中选择Per conductor Assign ;选择box3,在Material 中选择vacumm Assign ;Exit 在Save changes before closing? 命令下ok(7) Setup Boundaries/Sources: 点击Setup Boundaries/Sources 选择 source port1 点击红色网格的面Assign 单击右键 Rotate 旋转物体 选择source port 2 选择与port1相对应的面为红色网格 Assign , 点击File / Save Exit , 乂回到命令窗口 (8)Setup solution: 按如下设置, (9) solve:即PC 机进入计算 (10) Post Process:post processpost process (Port:m1,port:m1 (11)在 Setup Materials 然后点击ok Matrix Data S Matrix 和 Port ZO plot New plot Data Type ( S matrix ) ,Quantity VSWR Plot Matrix ),component(Magnitude) 在将box1选择为Teflon,其它不变再进行计算解答过程： 1、a.导带厚度为零时 w/h 1.67 1 所以: a ZO w/ h 119.904 119.904所以: 2.42 0.44h/w (1 h/w)61.672.42 0.44R 98.350.6 (1 0.6)6 4.4时,e22 Z Z !Z 0e98.35 3.29 2.2 时， r 1 r 1r 所以:e 2 Z o a 2 (1 r 1 1 (1 12h ) w 54.22 12h、 —) w ZO98.35 1.809573.11 b.导带厚度不为零时 w/h 1.67 1/2（即导带厚度为0.16 所以: w e w h hln2ht1 0.6w e / h 1.78084.4 122.2 12 0.05)0.05 0.64.4 1 2(112 0.6)1123.292.2 1212 0.6) 1121.8095ln 2 °.6 0.051.7808以w e/h代替w/h代入前述零厚度特性阻抗计算公式,得:Z°a119.904 119.904所以: 所以: w e/h 2.42 0.44h/w e (1 h/w e)6 1.7808 2.42 0.44 0.5615 (1---------- 695.0510.5615)4.4时,r 1M(112h)w4.4 1 4.4 1 12 0.5615、『1 ^)12 3.311Z。
hfss教程
hfss教程Ansoft高级培训班教材ISM天线射频特性的Ansoft HFSS分析李磊谢拥军编著西安电子科技大学Ansoft培训中心目录第一章序言第二章创建项目第三章构造模型第四章优化第一章序言本讲义主要是引导学员学习使用Ansoft HFSS的优化功能进行微波工程设计。
随着越来越多的民用科研产品集中在ISM频段，这一频段的微波元器件设计也就越来越受到射频工程师的关注。
对于民用产品来说，微带天线适应了其集约化、小型化的需求，从而成为产品设计中的关键。
Ansoft HFSS提供的优化设计功能，特别适合于微波产品的优化设计。
在这一优化功能中，结构参数、媒质本构常数等可以作为待优化的参数，元件的S参数、本征值和场分布等都可以作为优化的目标函数。
学员通过可以本讲义的练习，熟悉这一功能。
这本手册的后边部分描述将引导你如何使用软件去建立、仿真和优化一个ISM天线的axial ratio（轴比）。
本例假设使用者已经学习过并理解指南中的“The Getting Started”的内容。
备注：如果你对该内容不熟悉，请翻看指南中“Using the 3D Solid Modeler”部分。
该天线是一个右手圆极化天线（RHCP），工作在2.4GHz的ISM频率 (Bluetooth, 802.11b, etc. )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HFSS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5分钟。
一.打开HFSS并保存一个新项目1.双击桌面上的HFSS9图标，这样就可以启动HFSS。
启动后的程序工作环境如图：图2－1 HFSS工作界面1．打开File选项(alt+F),单击Save as。
2．找到合适的目录，键入项目名hfopt_ismantenna。
图2－2 保存HFSS项目二.加入一个新的HFSS设计1．在Project菜单，点击insert HFSS Design选项。
HFSS的天线课程设计
图1：微带天线的结构一、 实验目的●利用电磁软件Ansoft HFSS 设计一款微带天线。
◆微带天线要求：工作频率为2.5GHz ，带宽 (回波损耗S11<-10dB)大于5%。
●在仿真实验的帮助下对各种微波元件有个具体形象的了解。
二、 实验原理1、微带天线简介微带天线的概念首先是由Deschamps 于1953年提出来的，经过20年左右的发展，Munson 和Howell 于20世纪70年代初期制造出了实际的微带天线。
微带天线由于具有质量轻、体积小、易于制造等优点，现今已经广泛应用于个人无线通信中。
图1是一个简单的微带贴片天线的结构，由辐射源、介质层和参考地三部分组成。
与天线性能相关的参数包括辐射源的长度L 、辐射源的宽度W 、介质层的厚度h 、介质的相对介电常数r ε和损耗正切δtan 、介质层的长度LG 和宽度WG 。
图1所示的微带贴片天线是采用微带天线来馈电的，本次将要设计的矩形微带贴片天线采用的是同轴线馈电，也就是将同轴线街头的内心线穿过参考地和介质层与辐射源相连接。
对于矩形贴片微带天线，理论分析时可以采用传输线模型来分析其性能，矩形贴片微带天线的工作主模式是TM10模，意味着电场在长度L 方向上有2/g λ的改变，而在宽度W 方向上保持不变，如图2（a ）所示，在长度L 方向上可以看做成有两个终端开路的缝隙辐射出电磁能量，在宽度W 方向的边缘处由于终端开路，所以电压值最大电流值最小。
从图2（b ）可以看出，微带线边缘的电场可以分解成垂直于参考地的分量和平行于参考地的分量两部分，两个边缘的垂直电场分量大小相等、方向相反，平行电场分量大小相等，方向相反；因此，远区辐射电场垂直分量相互抵消，辐射电场平行于天线表面。
（a ）俯视图 （b ）侧视图图2 矩形微带贴片天线的俯视图和侧视图2、天线几何结构参数推导计算公式假设矩形贴片的有效长度设为e L ，则有2/g e L λ= 式中，g λ表示波导波长，有 e g ελλ/0= 式中，0λ表示自由空间波长，e ε表示有效介电常数，且21)121(2121-+-++=W h r r e εεε 式中，r ε表示介质的相对介电常数，h 表示介质层厚度，W 表示微带贴片（1-1）（1-2）（1-3）的宽度。
微带线阻抗计算
1、打开APPCAD软件
2、在左边选PASSIVE CIRCUITS 进入无源器件计算项.
3点选进入Microstrip 微带线计算项(此计算项只是在不考虑地平面影响的情况下微带线的计算，实际当离微带线足够近铺地的话，对微带线的阻抗是有影响的，这个数据我们已经通过ADS仿真过了，当铺地距离微带线大于50mil时就不会产品影响。
所以，用此微带线计算的阻抗在实际布板时是必须保证要在50mil以外才能铺地的条件。
3、在微带线计算项下需要对一下项进行设置。
一、选定所用的板材的介电常数Er（如我们一般的是FR4）。
二、输入工作频率Frequency
三、输入计算时的单位Length Units 四、输入铜皮的厚度T（一般的要是1OZ的厚度是
0.035mm）五、输入板材的介质厚度H（注：此处的厚度不是整个电路板的尺寸，指的是微带线到其下一层地平面之间介质的厚度）
输入以上项后点计算项Calculate Z0（F4）
通过更改线宽使其阻抗Z0=50欧姆
4 带状线计算
H 上下层之间的厚度T 铜皮厚度。
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学生实验报告
系别
电子工程系
课程名称
《微波技术与天线》实验
班级
实验名称
利用HFSS计算微带线的特性阻抗
姓名
实验时间
学号
指导教师
报 告 内 容
一、实验目的和任务
1、了解微带线的特性阻抗计算公式；
2、通过计算微带线的特性阻抗，熟悉HFSS仿真设计。
二、实验原理介绍
（1）微带线的特性阻抗公式： ；
点击图标 在Enter vector命令下
（4）画仿真区域：点击 选择 在Enter box size命令下 ，在Name命令下写 ；
点击图标 在Enter vector命令下
（5）点击 ，又回到命令窗口，在Draw后打勾，表示完成Draw
（6）Setup Materials:点击Setup Materials，选择box1，D在materials中选择 ;选择box2，在Materials中选择 ;选择box3,在Material中选择 ;
在Save changes before closing?命令下
（7）Setup Boundaries/Sources:点击 选择 点击红色网格的面
单击右键 旋转物体 选择 选择与port1相对应的面为红色网格 ，点击 ，又回到命令窗口
（8）Setup solution:按如下设置，然后点击ok
（9）solve:即PC机进入计算
（10）Post Process:post process Matrix Data S Matrix和Port ZO
post process Matrix plot New plot Data Type（S matrix）,Quantity（Port:m1,port:m1）,component(Magnitude) VSWR Plot
(11)在Setup Materials在将box1选择为Teflon,其它不变再进行计算
解答过程：
1、a.导带厚度为零时
所以：
当 时，
所以：
当 时，
所以：
b.导带厚度不为零时（即导带厚度为0.05）
所以：
以 代替 代入前述零厚度特性阻抗计算公式，得：
当 时，
所以：
当 时，
所以：
2、利用HFSS求微带线的特性阻抗
三、实验内容和数据记录
1、令 或 ，其中 或 代入上面公式分别求出特性阻抗。
2、利用HFSS求微带线的特性阻抗
（1）进入执行命令窗口，选择单位
（2）画介质基片：点击 选择 在Enter box size命令下 ，在Name命令下写 ；
点击图标 在Enter vector命令下
（3）画微带线：点击 选择 在Enter box size命令下 ，在Name命令下写 ；
２.实验数据全面，调试步骤准确，结果正确。很好（ ）较好（）一般（ ） 否（ ）
３.实验报告格式规范，图表清晰。很好（ ）较好（）一般（ ） 否（ ）
成绩
教师签名
批改时间
年月日
a.导带厚度为零时
其中w是微带的导带宽度，h是介质基片的厚度。
b.导带厚度不为零时
以 代替 代入前述零厚度特性阻抗计算公式，即可得非零厚度特性阻抗。
（2）HFSS软件是一个基于有限元法计算电磁结构的交互软件包。它将几何结构自动剖分成大量的四面体，计算模拟器包括在分析电磁结构细节问题时的后续处理命令。使用Ansoft HFSS，你可以计算：
◆基本电磁场量和开边界问题的辐射近远场
◆端口特性阻抗和传输常数
◆S参数和相应端口阻抗的归一化S参数
◆一种结构的本征模或谐振解
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。
当 时：
由以上两图可以读出微带线的特性阻抗：
特性阻抗为：
四、实验结论与心得
通过本次试验，我对HFSS计算微带线的特性阻抗的过程有了一定的了解。感觉在电脑上用程序来计算还是有待提高，相信在进一步的练习中，会加大练习力度，尽快对HFSS程序熟悉。
五、实验评价(教师)
１.实验步骤正确，完成了本实验的全部内容。很好（ ）较好（）一般（ ） 否（ ）