01.HFSS基础培训教程(中文版)

HFSS 10.0中文基础培训教程
（一）
快速范例－T 型同轴
HFSS －高频结构仿真器
全波3D 场求解
任意体积内的场求解
启动HFSS
点击
Start > Programs > Ansoft > HFSS 10 > HFSS 10 或者双击桌面 HFSS10.0 图标
添加一个设计（
design ）
当你第一次启动HFSS 时，一个含新的设计（design ）的项目（project ）将自动添加到项目树（project Tree ）中，如下图所示：
Toolbar: 插入一个 HFSS Design
在已存在的项目（project ）中添加新的设计（design ），选择菜单（menu ）中的 Project > Insert HFSS Design
手动添加一个含新设计的新项目，选择菜单中的 File > New.
Ansoft 桌面
Ansoft 桌面－Project Manager （项目管理器） 每个项目多个设计
每个视窗多个项目 完整的优化设置 菜单栏
项目管理器
信息管理器 状态栏
坐标输入区
属性窗口
进程窗口
3D 模型窗口
工具栏
Ansoft 桌面– 3D Modeler（3D模型）
项目管理窗口
项目
自动设计：
参数
优化
灵敏度
统计
设计
设计设置
设计结果
3D模型窗口
模型
画图区域
3D模型设计树
画图域的右键菜单选项
棱边
顶点
CS坐标系
坐标原点
面
平面
设置求解器类型
选择 Menu 菜单
HFSS > Solution Type 求解类型窗口
1. 选择 Driven Modal
2. 点击 OK 按钮
HFSS －求解器类型
Driven Modal （驱动模式）：计算基于S 参数的模型。

根据波导模式的入射和反射能量计算S 矩阵
通用
S 参数
Driven Terminal （终端驱动）：计算基于多导体传输线端口的终端S 参数。

根据终端电压和电流计
算S 矩阵 Eigenmode （本征模）：计算结构的本征模，谐振。

本征模求解器将寻找到结构的谐振频率并计算
这些谐振频率上的场
Convergence （收敛）
Driven Modal －模型S 参数
的ΔS
Driven Terminal －单个末端或者微分节点的模型S 参数
的ΔS Eigenmode －ΔF 设置模型单位
1. 选择菜单 3D Modeler > Units
2. 点击 OK 按钮 设置默认的材料特性
1. 使用3D 模型材料工具栏，选择 Select
2. Select 定义窗口
1. 在 Search by Name 中输入 Pec
2. 点击 OK
3D 模型－简单范例
坐标输入
域允许输入方程获得坐标值，但不允许输入变量
例如：2*5, 2+6+8, 2*cos(10*(pi/180)) 注：三角函数必须以弧度的形式输入 3D 模型－物体属性
Command 命令窗口 网格平面
底部矩形
坐标输入域
属性
命令
Attributes
属性窗口
3D 模型－属性
设置网格平面
选择 menu 菜单 3D Modeler > Grid Plane > YZ 创建同轴探针
1. 选择 menu 菜单 Draw > Cylinder
2. 在坐标输入域，输入中心坐标：X: 0.0, Y: 0.0, Z: 0.0，并按center 回车键
3. 在坐标输入域中继续输入圆柱半径：dX: 0.0, dY: .86.0, dZ: 0.0，并按下回车键
4. 最后在坐标输入域中输入圆柱高度：dX: 6.0, dY: 0.0 dZ: 0.0，按下回车键完成操作
高度参数化 1. 在 properties 窗口中选择 command 2. height ：H 3. 按下 Tab 键
4.
在Add variable 窗口中： value ：6mm ，点击ok 按钮
设置名字
1.在 properties 窗口中选择 attribute
2.在 name 中输入：Coax_pin 设置颜色
1.在 properties 窗口中选择 attribute
2.点击 Edit 按钮
设置透明度
1.在 properties 窗口中选择 attribute
2.在 name 中输入：Coax_pin 完成物体属性编辑 点击 OK 按钮 适合窗口显示
选择 menu 菜单View > Fit All > Active View 或者使用快捷键：Ctrl ＋D
3D
模型－查看、浏览
View > Modify Attributes >
Orientation – 内置/自定义
查看角度 Lighting – 控制灯光颜色，角
度，强度 Projection –
控制透视图视角
Background Color – 控制 3D －模型的背景颜色
View > Active View Visibility －显示控制：3D 模型物体、颜色、背景、激励、场图 View > Options －立体模式、拖拉最佳化、默认颜色、默认旋转
View > Render > Wire Frame （F6，线框显示）， Smooth Shaded (默认F7，平滑阴影显示)
View > Coordinate System > Hide or Small (Large) 坐标系隐藏或者显示小坐标系（大坐标系） View > Grid Setting －控制网格显示
显示和隐藏网格
改变视图、视角
沿当前轴旋转
放大、缩小 被选物体最佳视窗
平移
围绕模型 中心旋转
围绕屏幕 中心旋转
动态缩放
所有物体最佳视窗
相关右键菜单选项 内置视角
快捷键：因为改变视角是一个经常使用的操作，下面介绍一些常用的快捷键，这里按下适当的键并拖
拉鼠标完成相应的操作 ALT + Drag －旋转
另外，还有9个预先定义好的查看视角，你可以通过按下 ALT ＋鼠标双击 查看 Shift + Drag － 平移
ALT + Shift + Drag － 动态缩放
设置默认材料
使用3D 模型材料工具栏，选择 vacuum
创建同轴电缆
创建同轴
1. 选择 menu 菜单 Draw > Cylinder
2. 在坐标输入域输入中心位置：X: 0.0, Y: 0.0, Z: 0.0, 并按 Enter 键
3. 在坐标输入域输入圆柱半径：dX: 0.0, dY: 2.0, dZ: 0.0,并按 Enter 键
4. 在坐标输入域输入圆柱高度：dX: 6.0, dY: 0.0 dZ: 0.0,并按
Enter 键
高度参数化 height
在properties 属性窗口选择 command 标签，在height 中输入 H ，点击ok
按钮。

设置名字属性
在properties 属性窗口选择 attribute 标签，在name 中输入： coax ，点击
ok 按钮
最佳视窗显示
按下Ctrl ＋D ，或者使用menu 菜单 View > Fit All > Active View
创建
激励
选择面
选择 menu 菜单 Edit > Select > Faces ，移动鼠标，使同轴电缆上表面高亮显示，单击鼠标左键选中该面 设置激励
选择 menu 菜单 HFSS > Excitations > Assign > Wave Port
1. Wave Port : General
1. Name: p1
2.点击Next 按键
2. Wave Port : Modes
1. 点击Next 按键
3. Wave Port : Post Processing
1. Renormalize All Modes: Checked
2. Full Port Impedance: 50 Ohm 4. 单击 Finish 按钮完成定义
复制几何边界
所有的边界和激励都将复制
选择 menu 菜单Tools > Options > HFSS Options 打开 HFSS options 窗口，单击 General 标签，在下面两项打钩 1. Use Wizards for data entry when creating new boundaries: Checked 2. Duplicate boundaries with geometry: Checked
点击 OK
例如：在物体的一个表面赋予激励，当将物体沿着一个轴被复制三次时，那么激励也被自动的复制
选择物体
选择 menu 菜单 Edit > Select > Objects 创建T 形头
2. 选择 menu 菜单 Edit > Duplicate > Around Axis.
1. Axis: Z
2. Angle: 90
3. Total Number: 3
4.点击ok
3. 最佳视窗显示
选择 menu 菜单 View > Fit All > Active View.
合并导体部分 1. 选择导体
选择menu 菜单 Edit > Select > By Name 选择物体
窗口弹出。

选中 Coax_Pin, Coax_Pin_1, Coax_Pin_2 单击ok 按钮 2. 合并物体
选择 menu 菜单 3D Modeler > Boolean > Unite
合并同轴部分
1. 选择同轴
选择menu 菜单 Edit > Select > By Name 选择物体
窗口弹出。

选中 Coax, Coax_1, Coax_2，单击ok 按钮 2. 合并物体
选择 menu 菜单 3D Modeler > Boolean > Unite
HFSS －求解设置
创建一个求解分析设置
选择 menu 菜单 HFSS > Analysis Setup > Add Solution Setup
求解设置窗口弹出，选择 General 标签并在 Solution Frequency: 10.0 GH z 点击
Ok 按钮
选择求解频率
请参见 用户向导第二章
添加频率扫描
选择 menu 菜单 HFSS > Analysis Setup > Add Sweep
1. Select Solution Setup: Setup1
2. 单击 OK 键
弹出 Edit Sweep 窗口，完成下面的操作
1. Sweep Type: Fast
2. Frequency Setup Type: Linear Step Start: 1.0 GHz Stop: 10.0 GHz Step: 0.1 GHz
Save Fields:
Checked 3. 点击 OK 键
HFSS －频率扫描
Discrete – 在每个频点使用适应网格求解
扫描中每个频点都记录相应的矩阵数据和场
Fast - ALPS
扫描中每个频点都记录相应的矩阵数据和场
Interpolating – 使用适应网格确定一些离散的点求解
扫描中记录每个频点的矩阵数据，但只记录最后一次求解的场
保存项目
在ANSOFT HFSS 窗口中选择 menu 菜单 File > Save As. 在 Save As 窗口中输入文件名字：
hfss_coax_tee ，并点击 save 按钮
分析 模型确认
选择 menu 菜单 HFSS > Validation Check 点击 close 按钮
注：在信息管理器中查看模型错误或警告信息 分析求解
选择menu
菜单 HFSS > Analyze All
创建报告
1. 选择 menu 菜单 HFSS > Results > Create Report ，Create Report 窗口弹出： 1. Report Type: Modal S Parameters
点击 ok 2. Traces Window :
1. Solution: Setup1: Sweep1
2. Domain: Sweep
3. 点击 Y 标签
1. Category: Terminal S Parameter
2. Quantity: S(p1,p1), S(p1,p2), S(p2,p3)
3. Function: dB
4. 点击 Add Trace 按钮
3. 点击 Done 按钮
查看场图
1. 选择一个要显示场图的物体
1. 选择 menu 菜单 Edit > Select > By Name
2. Select Object 对话框 1. 选择物体名字: Coax 2. 点击 OK
2. 选择 menu 菜单 HFSS > Fields > Fields > E > Mag_E
3. Create Field Plot 窗口弹出
1. Solution: Setup1 : LastAdaptive
2. Quantity: Mag_E
3. In Volume: All
4. 单击 Done 更改场图属性t:
1. 选择 menu 菜单 HFSS > Fields > Modify Plot Attributes
1. 选择: E Field
2. 单击 OK
3. E-Field 窗口:
1. 单击 Scale 标签 1. 选择Use Limits
2. Min: 5
3. Max: 25000
4. Scale: Log 2. 单击 Plot 标签
1. IsoValType: IsoValSurface
2. 单击 Apply 4. 单击 Close
HFSS 是什么？
HFSS －高频结构仿真
任意3D 模型的全波场求解
ANSOFT 桌面
1. 基于建模的高级 ACIS
2. 真正的参变量技术－动态编辑
3. 强大的报告功能
4. 动态场显示
5. 自动控制的设计流程
Optimetrics/Ansoft Designer/AnsoftLinks
先进的材料类型
1. 基于频率变化的材料
2. 非线性材料
3. 各向异
性材料 先进的边界条件
1. 辐射和最佳匹配层（PML ）
2. 对称、有限传导率、无限平面、RLC 和分层阻抗
3. 主/被动－元胞单元（
unit cells ） 先进的求解技术
1. 自动生成正四面体网格
2. 自适应网格生成
4. ALPS 快速频率扫描（Fast Frequency Sweep ）
5. 本征模求解 HFSS
一般应用
天线
1. 面天线：贴片天线、偶极子天线、喇叭天线、手机天线、螺旋天线
2. 波导：圆形/矩形波导、喇叭
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 ）、光子带隙（PBG ）
5. 雷达反射界
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/EMI ：屏蔽罩、近场－远场辐射
3. 连接器：同轴连接器、SFP/XFP 、底板、过渡
4. 波导：波导滤波器、波导谐振器、波导过渡、波导连接器
5.
Silicon/GaSa ：螺旋电感器、
变压器
信号完整性/高速数字电路分析 1. Package Modeling – BGA, QFP, Flip-Chip 2. PCB 板：功率/接地 面、网格接地，底板
3. Connectors – SFP/XFP, VHDM, GBX, NexLev, 同轴
4.
连接器：微分/Single-ended Vias
使用HFSS 可以获取哪些信息
矩阵数据
模式/终端/微分的： S 、Y 、Z 参数和VSWR 激励：复杂的传播系数（伽马：磁场强度单位） 全波Spice 1. 全波段：宽带模拟
2. 集中（总）RLC ：低频模拟
3. 局部片段操作：matlab
4.
导出格式：HSPICE, PSPICE, Cadence Spectre, 和 Maxwell SPICE
显示模式：直角坐标系、极坐标系、Smith 圆图，数据表格 通用输出格式
1. Neutral Models Files (NMF) (仅在优化时使用)参数结果
3. 图表 –
Windows 剪切板
相关的场
模式/终端/微分的：电场、磁场、电流（体/面电流）、功率、SAR
辐射：2D/3D 近场－远场图，组合（规则或用户自定义设置），RCS 场计算器：使用定义的场计算器
显示方式：体积，表面，矢量，2D 报告（直角坐标，极坐标，辐射模式）
输出格式：动画（AVI ，GIF ），数据表格，图标（windows 剪贴板，BMP ，GIF ，JPG ，TIFF ，VRML ）
某空间内的场求解
类型：Full-wave
求解方法：3D 有限元法（FEM ） 精度：如果没有矩阵大小和计算机字长的限制，那么对于FEM 的计算精度也就没有任何限
制了 网格类型：
等角的 网格单元
：正四面体
网格抛分形式：自适应网格（收敛：生成大量网格，改变 S 参数（ΔS ）） 激励：
端口求解
求解
方法：2D-FEM 网格抛分形式：自适应
频率扫描
F ast Frequency Sweep: ALPS －在扫描中将记录每个频点的矩阵数据和相应的场（单次计算可以支持的扫描点多达10000
个数据点）
Interpolating Sweep －适应曲线的自适应离散扫描（最大支持扫描点10000数据点，离散求解点的数量随响应的不同而变化）
自适应网格加密将自动调整网格以适应设备的电性能，从而确保首次仿真的正确性 网格收敛：每次自适应求解实时的更新性能（矩阵数据，和场） 求解步骤如下：
首次求解如下所示 设计
求解类型 参数模型 几何/材料 边界条件
激励设置
分析
分析： 求解设置 频率扫描设置 网格操作
网格加密
求解
收敛
否 是
结束
求解循环
更新
结果：
2D 报告 场
3D 模型－模型树（model Tree ）
选择 menu 菜单 3D Modeler > Group by Materia3D Material
初始网格 单频 λ加密 端口求解（自适应）
全空间求解（S 参数/电场） 仅端口&频率扫描 无自适应网格
频率扫描
检查是否收敛（ΔS ）
全空间求解（S 参数/电场）
自适应网格循环 加密网格（单频的电场梯度）
材料
物体
创建物体历史菜单
3D 模型－命令窗口（
Command ）
参变量技术：
1.动态编辑（改变参数尺寸）
2.添加变量
1. 全局变量（Global ）和局部变量（Local ）
2. 实时更新几何模型
3. 包括单位也可以参数化。

默认单位为米（m ）
并支持单位的混合使用
3D 模型－基本形状
2D 物体：线、样条曲线、基于方程的曲线，矩形，椭圆形，圆，规则多边形，基于方程的曲面 3D 物体：立方体、圆柱体、规则多面体、圆锥、球、圆环面、螺旋、焊接线
剖分V 物体相减
两个或两个以上物体表面重叠相交，执行物体剖分命令，以更好的捕捉物体 1. 将坐标系移动到期望的点 2. 选择多个物体剖分
3. 选择3D Modeler > Boolean > Spli3D Split
4. 选择期望剖分的平面如：XY 等
3D
模型－选择操作
选择类型：物体（object ）、面（face ）、棱边（edge ）、顶点（vertex ）
选择模式：All Objects （所有物体）、All Visible Object （所有可视物体）、By Name （通过
名字选择）
使物体高亮显示：默认情况下，移动鼠标指针滑过物体时，物体将被高亮显示
1. 选择多个物体：按住Ctrl 键用鼠标选中多个物体即可
2. 选择下一个物体：为了选择在一个物体后面的物体，先选择前 面的物体，然后按下 b 键，选中下一个物体。

3. 不使用这项功能：选中 menu 菜单
Tools > Options > 3D Modeler Options ，在display 标签中不要
选中Highlight selection dynamically
3D 模型－四周移动
3D 模型－坐标系
可以参数化，当前坐标系可以是全局坐标系，也可以是局部坐标系
全局坐标系：系统默认的固定坐标系 相对坐标系（用户定义的坐标系） 1. offset 偏移 2. Rotate 旋转
3. 或两
者交叉使用
面坐标系 Face CS ：在3D 模型选项中自动转换到面坐标系
HFSS －
矩阵数据
HFSS > Results > Solution DatHFSS Data
导出：NMF, Touchstone, data table, Citifile, MATLAB (*.m)
注: 导出前，如果仿真设置了频率扫描，自适应求解只导出单频点的数据 等价电路输
出：HSPICE, PSPICE, Spectre, Maxwell SPICE
步骤1：选择面 步骤2：选择原点
步骤3：设置X 轴 步骤4：新的工作坐标系
在面坐标系中建立圆锥
改变Box 尺寸 圆锥自动的定 位于上表面 不受Box 尺寸 的变化影响
结果－数据管理
HFSS > Results > Browse SolutionHFSS Solutions 求解的模型变化将被保留，除非HFSS 告知有新的数据
HFSS > Results > Clean Up Solutions
HFSS > Results > Import Solutions
结果－创建报告
H FSS > Results > Create ReporHFSS Report 输出变量：用户自定义方程 场
选择物体、表面，线以便显示场图
HFSS > Fields > Plot Fields >
Modify Plot – Solution/Frequency/Qty Plot Attributes
画图属性 Edit Sources – 改变激励
网格显示：选择一个物体，选择menu 菜单HFSS > Fields > Plot MeHFSS Mesh
菜单结构
1. Draw – 基本作图
2. 3D Modeler – 常用设置和布尔运算操作
3. Edit – 镜像等操作, 复制
4. HFSS – 边界条件、激励设置、网格操作、分析设置，结果处理
测量
3D Modeler > Measure >
1. Position – Points and Distance （点间距离）
2. Length – Edge Length （棱长）
3. Area – Surface Area （表面积）
4. Volume – Object Volume （物体体积）
Options – General
1.Tools > Options > General Option
2.Tools Options
Temp Directory （临时文件夹） – 求解过程中临时使用的文件夹，务必确保有至少512MB 的空 余磁盘空间. 3. Options - HFSS
1.Number of Processors （处理器个数） – 需要额外的license
2.Desired RAM Limit （期望的RAM 容限） – 无需选中让其自动检测
3.Maximum RAM Limit （最大RAM 容限） –无需选中让其自动检测
4.Process Priority – 由高到低的设置仿真优先级别
在HFSS10.0中导入旧版本的HFSS 项目（9.0以前版本） 选中menu 菜单 File > Open 在open 对话框中： 1.文件类型：Ansoft Legacy EM Projects (.cls)
2.浏览已存在的项目，并选择 .cls 文件 单击open 按钮
转换了哪些信息呢？
1. 转换了整个模型包含材料、几何模型、边界和源的设置
2. 求解、优化项目和宏没有被转换，需要手动设置 继承license
使用HFSS 9.2.1的正式客户您将收到HFSS 10.0的新延续使用的license ，该license 允许同时您使用v9.2.1和v10.0两个版本。

如果不能继续使用，请充值您的账户 注：一旦被HFSS10.0打开的项目将不能在被v9打开 HFSS10.0 的改进
从复杂模型的输入到分析都是一个多进程，且每一步都扮演着关键角色。

import _healing _ meshing _ model resolution _ analysis 包含以下方面的应用：
几何模型修复
Auto/Manual Import Healing
3D Model Analysis （3D 模型分析）– 3D 模型/分析 1. 面、物体、基于用户输入的区域分析 2. 问题列表 (面、棱、顶点)
3. 自动放大并进入存在问题的区域
4. 移除面、棱、长条、顶点
复杂连接器
高速PCB 板 微波设备
改善网格生成
1. 主要改善网格生成算法
2. 模型网格改进前后对比
在 Designer / Nexxim / SIWave 和 HFSS 之间增加了新的动态链接
新的入射波：球形、柱面、线性偶极子、高斯波束等
分布式计算
1. 作图用户界面使用户可以选择计算机地址进行分布
式计算分析
2. 自动剖分器管理和数据重组
3. 参数表格
4. 基于discrete, fast, and interpolating 的频率扫描
5. 每个license 最多允许用户在10台计算机上并行计算分
析，这使计算时间近乎成线性减少
改进前： 184675 改进后： 24691
Length ＝0.1mm 入射高斯波束 总场
推荐计算配置（仅限于PC 机）
Microsoft Windows XP - SP2 或者更高
Microsoft Windows 2000 – SP4 或者更高 更新驱动程序
1. 更新你的DirectX drivers 到 ver9.0c 版本
2. 将你的 video driver 更新到最新（可以使用即可） 内存分配
在 HFSS v9.2 中，单机最大可以使用3GB 内存，而在HFSS v10.0的64位操作系统中，理论上没有任何限制，但受硬件的影响，一般最大可以使用32GB 的内存容量 UNIX 操作系统
1. HPUX 11.0
2. Solaris 2.8 and 2.9
注：需要 OpenGL ，在CD 光盘中的readme 文件中查看系统需求信息 Common Desktop (CDE)（通用桌面）
有一个小的问题就是：HFSS 对话框移到主窗口之后就会出错，那么下面的措施可以避免这样的错误，选择 Select Tools > Desktop ControlTools Controls ，选择 Window Style Manager ，在Style Manager 窗口中，不要选中 Allow Primary Windows on Top
项目文件
关于项目的信息都存储在 ascii 文件内 1. File: <项目名称>.hfss
2. 双击windows 资源管理器内将打开并启动HFSS v10.0 结果和网格信息存储在 <项目名称>.hfssresults 文件夹内
锁定文件： <项目名称>.lock.hfss （项目打开的时候就会生成）
自动保存文件：<项目名称>.hfss.auto （重新启动软件时，只检查日期，如果自动保存过程中出错，
在恢复对话框中看看文件
大小）
宏（脚本语言）
在HFSS v10.0 中默认的脚本（宏）语言是 VBS （
visual Basic Script ） 远程求解（仅限Windows 操作系统）
Tools > Options > General Options >Analysis Options 使用 DCOM
Ansoft Designer SV
Ansoft Designer ™ SV 是 Ansoft 公司推出的商用分布式设计的子产品，它包含了全部线性高频电路仿真。

在易于使用的开发环境中，综合schematic 和 layout 设计输入、强大的设计和后处理功能。

同时也包含了所有线性分布式传输线模型，连续性，寄生元件部分和理想电路单元。

Ansoft Designer
滤波、TRL 分析合成和Smith 圆图匹配。

后处理包含直角坐标图形、Smith 圆图、极坐标图形以及数据表格。

可以说 Ansoft Designer SV 符合真实世界的例子模拟。

你可以免费下载该软件：
/ansoftdesignersv
技术支持
下面的链接将直接指引你进入ANSOFT 技术支持页面，在该页面内提供相关的文档、培训以及应用范例。

网址
：/support.cfm 北美应用工程师咨询热线
下面的名称和号码更新将不另行通知： 9-4 EST:
Pittsburgh, PA 匹兹堡、巴拿马 ( 412) 261-3200 x0 – 寻求技术支持 Burlington, MA 伯灵顿、摩洛哥 (781) 229-8900 x0 – 寻求技术支持 9-4 PST:
San Jose, CA 圣何塞(美国城市)，加拿大 (408) 261-9095 x0 – 寻求技术支持 Portland, OR 波特兰
(503) 906-7944 or (503) 906-7947 El Segundo, CA
(310) 426-2287 – 寻求技术支持
第二章 边界条件和激励
这一章主要介绍边界条件的基本知识。

边界条件使你能够控制物体之间的平面、表面或交界面处的特性。

边界条件对理解麦克斯韦方程是非常重要，同时也是求解麦克斯韦方程的基础。

为什么边界条件和激励那么重要？
大多数的实际问题，求解麦克斯韦方程需要一种严格的矩阵求解方法比如Ansoft HFSS 所使用的有限元法（FEM ）就是其中一种。

Ansoft HFSS 求解波方程是基于微分形式的麦克斯韦方程，在假定场矢量是单值、有界，并且在空间沿其导数方向连续分布时，麦克斯韦方程才是有效的。

沿着介质或场的边界处场矢量是不连续的，这时，场矢量的导数也就失去了意义。

因此，边界条件决定了跨越不连续边界处场的特性。

为什么我们如此关注？
1. 因为边界条件的定义决定场，因此我们必须时刻询问自己对于要求解的场哪些边界条件是合适
的，对结构的适当假设是否可以正确的完成仿真？
2. 为了将真实世界的无限空间在有限空间内模拟，Ansoft HFSS 自动在环绕几何模型外表面赋予
边界条件（外部边界、默认边界『Perfect E 』）
3. 使用边界条件可以减小模型复杂度，改善求解时间，减小计算机资源
因此，不能正确的理解边界条件，将导致错误或矛盾的结果
Ansoft HFSS 中一般的边界条件有哪些？
有三种类型的边界条件。

其中1、2是多数用户能确定的并可以正确的使用的边界条件。

而材料边界条件对用户来说是非常明确的。

1、 激励源
波端口（外部） 集中端口（内部） 2、 表面近似
理想电 / 磁表面 有限电导率表面 阻抗表面 对称面 辐射表面 3、 材料特性
两种电介质之间的边界 具有有限电导的导体
理想电边界Perfect E －电场垂直物体表面
1. 外部空间：默认边界
2. PEC / 理想导体 材料属性
3. 模型复杂性：通过去掉导体损耗降低复杂度 理想磁边界Perfect H －电场和物体表面相切
有限电导率－有损电导体
1.表面的切相电场： ，表面阻抗 Z s ＝
2.模型复杂性：通过减少导体厚度降低复杂度 阻抗表面
1. 表面的切相电场： 表面阻抗 Z s ＝
2. 分层阻抗：将结构中的多薄层模型作为阻抗表面
3. 集中 RLC ：并联结构 对称平面－可以模拟局部
1. 理想电或磁对称面（必须暴露在外部空间，且在一个平面上。

切记：几何对称并不意味着电对
称）
2. 模型复杂性：通过减少部分求解空间降低复杂度
辐射表面－允许波辐射到无限远空间
1. 在辐射表面分界处吸收波
2. 可以放置在任意表面处
3. 精度主要依赖于：
1. 辐射物体和边界的距离：辐射边界离离辐射物体至少四分之一波长的距离，如果你仿真
的结构不辐射，说明边界条件离辐射物体小于四分之一波长，这些边界条件有效设定需要一定的工程经验来判断
2. 入射角度：不同的入射角，边界条件将反映出能量的变化，最佳的情况就是正常入射，
确保入射角小于30度，另外，辐射边界相对入射波必须保证表面弯曲
理想匹配层（PML ）允许波辐射到无限远空间
PML 并不是边界条件，而是一种假想能够完全吸收入射过来的电磁波、复杂的、各项异性材料。

其包含自由空间终端和反射自由终端两种，而且必须放置在平面结构上。

其辐射边界不受入射角度和距离的影响，但必须放置在离辐射体至少十分之一波长的距离 无限地平面
无限地平面对模拟的影响：仅影响后处理中的近场、远场辐射计算。

其包含 理想E 面、有限电
导率和阻抗表面三种类型 依赖于边界条件的频率
下面的边界参量可的设定与频率相关
有限电导率、阻抗、分层阻抗、集中RLC 元件，并且他们支持频率单点single 、离散discrete 以
激励
1. 端口是边界条件的一种独特形式，其允许能量进入和流出几何结构，并定义在二维平面上。

2. 任意端口求解器都将计算自然的场模式
1. 在半无限长的波导中，端口表面具有和波导相同的横截面以及材料特性
2. 用二维场模式模拟三维问题的边界条件
3. 激励类型
1. 波 / 波导端口－外部
仅在端口表面暴露在背景中的情况下使用，其支持多模激
励（如耦合线）。

计算广义S 参数（依赖于特性阻抗的频率且在每一点完全匹配） 2. 集中端口－内部
仅在端口表面位于几何结构内部时使用，支持单模激励（如 TEM 波），用户定义的归一化阻Z O
4. 波动方程：通过求解麦克斯韦方程获取波导中行波的场模式，直接由麦克斯韦方程组导出基于2D
求解器的下列方程
其中：
(,)E x y
是谐振电场的矢量表达式； 0κ是自由空间的波数； r µ是复数相对导磁率； r ε是复数相对介电常数。

求解该方程，二维解算器得到一个矢量解 形式的激励场模式。

这些矢量解与z 和t 无关，只要在矢量解后面乘上z e γ−，它们就变成了行波。

另外要注意，该激励场模式计算仅在单频点有效，在每个感兴趣的频点上，可能得到不同的激励场模式
5. 模式、反射、传播
在单一模式的信号激励下，三维场的解算结果中仍然可能存在由于高频结构不连续性引起的高次模反射。

如果这些高次模反射回激励源端口，或者传输到下一个端口，那么和这些高次模相关的S 参数就必须考虑在内。

如果高次模在到达任何端口前，已经得到衰减（这些衰减由金属损耗或者因为是非传播的凋落模式波），那么我们就可以不考虑这些高次模的S 参数。

6. 端口要求一定长度的均匀横截面
Ansoft HFSS 假定你定义的每个端口和一个与半无限长、具有相同截面的波导相连
7. 波端口边界条件
1.理想电边界或有限电导率
默认：所有外部边缘都是理想电边界
端口定义在波导内部，对附着的传输线来说比较方便（同轴或波导）而对非平衡或非附着线
（微带、CPW 共面波导、开缝等）来说则具有很大的挑战性 2.对称或阻抗：在端口边缘处识别 3.辐射：默认分界面是理想电边界
8. 集中端口边界条件
1.理想电边界或有限电导率
任何边缘和导体相接的或和另一个端口边缘相接 2. 理想磁边界
所有剩余端口都将被赋予理想磁边界
激励－校准
1.端口必须校准以确保结果的一致性，主要由下面的因素决定： 1. 场的方向和极化
2. 电压计算
2.求解类型：驱动模式driven modal 1.由波导模式的入射和反射功率决定
我们不期望出现多个准TEM 模式的问题如耦合/多耦合传输线等 2.通常由用户使用 3.校准：积分线
端口之间的向量、模式电压积分路径（Zpi 、Zpv 、Zvi ） 3.求解类型：终端驱动
1.波端口处的节点电压和电流的线性合并具有和模式求解相同的功效
2.校准：终端线（极性、节点电压积分路径）。