HFSS_Designer协同设计方法
ANSYS用于信号完整性分析的EDA工具
3ANSYS用于信号完整性分析的EDA软件3.1 ANSYS的EDA软件简介ANSYS 电子自动化设计（EDA）软件，来自于著名的Ansoft公司，提供业界唯一完整的系统、电路和电磁场全集成化设计平台，完成从部件设计、电路仿真优化到系统仿真验证的全过程。
作为ANSYS 电子设计产品中的电路与电磁场工具，实现了与ANSYS 仿真产品的无缝集成，可方便流畅地实现电磁场、电路、系统、流体、结构、热及应力的协同设计，全面仿真真实的物理世界，帮助用户实现创新性的设计，推动产品研发。
作为业界唯一完整的系统、电路和电磁场全集成化设计平台，ANSYS的EDA产品在高频和低频电磁场仿真、时域/频域非线性电路仿真、机电一体化设计技术等方面始终处于领导地位，广泛应用于各类高性能电子设备的设计，包括了航空、航天、电子、国防、集成电路、通讯、电机、汽车、船舶、石油、医疗仪器及机电系统设计，应用领域覆盖了网络设备与宽带部件，雷达、通信与电子对抗系统，集成电路（IC），印刷电路板（PCB），医疗电子系统，汽车电子系统，伺服与控制系统，供电系统和高低压电气，开关电源和电力电子系统，EMI/EMC 设计等多个方面。
ANSYS的EDA软件用于信号完整性分析的工具包括：HFSS：三维高频结构全波电磁场仿真，对高速信号通道中的PCB、过孔、封装、连接器、电缆等进行精确的全波仿真、设计与建模，仿真机箱/机柜的屏蔽效能、谐振特性和PCB系统的辐射特性。
SIwave：PCB板和封装信号完整性/电源完整性和EMI/EMC设计仿真工具，采用有限元法直接仿真复杂的PCB结构，得到PCB电源/地平面的谐振特性、完备的信号线传输模型、供电阻抗、直流压降、近场和远场辐射等特性。
Designer：高速系统设计和仿真环境，可以动态连接和直接调用三维电磁场仿真、PCB电磁场仿真、电路仿真及测试数据，进行高速信号通道和PCB工作特性仿真。
32 Q2D （SI2D ）/Q3D Extractor ：二维和三维结构准静态电磁场仿真工具（Q2D 以前称SI2D ），直接计算并抽取连接器、封装、电缆、线束结构的电阻、电容和电感参数，生成SPICE 等效电路模型，进行封装、电缆、线束和连接器的设计和模型抽取。
HFSS_和desiger_联合仿真
ANSYS, Inc. Proprietary © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.
1-9
Filter Realisation – Coupling Extraction
The key to the realisation of a synthesised prototype network:
1-6
Introduction – Modern Filter Synthesis (example)
Output from synthesis tool Is the Coupling Matrix
[1] [2] [3] [4] [5]
R.J. Cameron, "Advanced coupling matrix synthesis techniques for microwave filters", IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol 51, pp. 1-10, Jan 2003. R.J. Cameron, "General coupling matrix synthesis methods for Chebyshev filtering functions", IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol 47, pp. 433-442, Apr 1999. A.E Atia and A.E. Williams, "New types of bandpass filters for satellite transponders", "COMSAT Tech. Rev., vol 1, no. 1, pp. 21-43, Fall 1971. Cameron, Kudsia, Mansour, "Microwave Filters for Communication Systems", Wiley-Interscience, 2007 G. Macchiarella, S.C.D'Oro, "Design of Generalized Comb Filters With Asymmetric Transmission Zeroes Using Arbitrary Cascaded Triplet and Quadruplet Sections", 28th EUMC, Amsterdam 1998, pp. 179-183.
HFSS_Designer协同设计方法
Ansoft 协同设计方法－复杂波导系统设计2008-06-12 ANSOFT CORPORATION目录前言 (2)一、 Ansoft复杂无源器件仿真解决方案 (2)二、波导滤波器的设计 (4)(一) Iris 波导滤波器设计 (4)1) 在HFSS中进行的基本单元建模和仿真 (4)2) 建立HFSS与Ansoft Designer间的动态链接 (10)3) 在Ansoft Designer中求解 (14)4) 在Ansoft Designer中完成滤波器的优化设计 (15)5) 将Ansoft Designer中优化后的IRIS滤波器export到HFSS进行验证 (17)(二) Combline滤波器设计 (19)1) 在HFSS中进行基本单元的建模仿真 (19)在求解设置部分可参考前述IRIS波导滤波器的设置，所不同的是求解频率为0.4GHz (34)2) 在HFSS中进行基本单元的参数化扫描 (41)3) 建立HFSS与Ansoft Designer间的动态链接 (42)4) 在Ansoft Designer中完成滤波器的优化设计 (46)5) Ansoft Designer 与 HFSS的仿真结果对比与讨论 (48)前言HFSS精确可靠的三维电磁场仿真彻底改变了传统设计流程， 调试硬件原型的传统设计手段被对三维电磁场仿真模型的设计和优化所取代，大大地缩短了设计周期。
尽管如此，Ansoft仍不懈地致力于优化使用者的仿真设计流程，提高优化效率，从而进一步缩短设计周期。
现今对于滤波器或其他复杂波导器件的理论研究和设计技术已经非常成熟，但设计工作依旧面临很多问题。
电路仿真具有很高的速度，可快速的仿真出滤波器各个部件的集总电参数，但是在电磁场求解工具中设计真实的3D微波元件却需要花费数周的时间。
本文主要阐述了电路仿真器如何与3D场仿真器协同完成设计工作，从而使设计周期从原先的数周缩短为数日。
这种解决方案的核心是“场路结合、协同仿真”，优点是有效的结合了三维电磁场仿真的精度和电路仿真的速度，使微波无源器件的设计流程进入了新的时代。
HFSS与Designer协同仿真设计D波段分谐波混频器
HFSS 与Designer 协同仿真设计D 波段分谐波混频器王瀚卿，余世里，苏兴华，沈利江上海航天电子技术研究所，上海，201109摘要： 本文应用三维电磁场仿真软件HFSS ，对混频器各部分分别进行了建模仿真。
然后利用HFSS 与Designer 的协同仿真，实现了D 波段分谐波混频器的仿真设计和优化。
仿真结果表明，该混频器在12GHz 频带内单边带变频损耗（SSB ）小于7dB 。
关键词： D 波段 变频损耗 HFSS 和Designer 协同仿真Simulation and Design of D band sub-harmonic mixerby using HFSS and DesignerWanghan Qing Yushi Li Suxing Hua Shenli JiangShanghai astronavigation electronic technology instituteShanghai 201109Abstract : This paper presents the modeling and simulation of the components of mixer with the optimization of HFSS software. Then, using co-simulation between HFSS and Designer, the performance result of D-band mixer has been obtained and analyzed. The result indicates that, the conversion loss of the mixer is less than 7dB within 12 GHz.Keywords : D band conversion loss co-simulation between HFSS and Designer1. 引言由于太赫兹技术已成为倍受各国政府支持和重视的先进科学技术，毫米波、亚毫米波混频器的应用日渐广泛, 国内外许多研究机构和科研院所都在积极开发结构合理、性能卓越的混频器，来满足各应用领域的需求。
hfss9操作指南(中文版)
滤波器单腔仿真
一般来说一个单腔由矩形腔，谐振杆螺 杆组成。选择以坐标原点为起点在 x-y 平面内拖动鼠标既产生一个矩形，再沿 z轴正方向拖动即画出所需要的矩形腔。
起始点坐标
画长方体结束，将跳 出以下属性窗口
长方体的长宽高
注意：如果此时将他们定义为 变量，那么在驱动模求解 时有可能无法定义端口
在HFSS下拉菜单中选择Analysis Setup=>Add Solution Setup进行 求解条件设置
在跳出的Solution Setup窗口 中进行设置
输入最小频率（小于单腔谐振频率） 对每一种本征模求解设置, 定义求解结
果的本征模树目如果你输入5, 那么 将计算出最小频率以上的五个本征 模数.本征模求解可以获得达20个本
Wave port
HFSS默认所有的三维物体的界面和背景是完美的电场边界，经由它没有能量可以 输入或者输出，Wave Ports被特定的放置在这些界面上来提供一个窗口把模型装 置和外部世界连接在一起。 HFSS假设你所定义的每个Wave Port与一个非无穷长度的波导所连接并且具有和 这个端口相同的交界部分和材料属性。当要解决S参数问题，HFSS假定这种结构 被正常场模式所激励，与交界部分相关联。二维场问题的产生是为了每个Wave Port提供相同端口，如同这些端口在三维问题中的边界条件。这种最终场问题的解 决必须同二维场模式的每个端口相匹配。 HFSS有一种解决方法，通过分别激励每个Wave Port。每种模式的端口包括一w的 功率输入。端口1被1个1w的信号所激励，另一个端口被设置为0w，求解一次之后 端口2被设置为1w，另一个端口被设置为0w并且如此往返进行。 在三维模型中，一个终端端口可以通过一个集总端口来实现。集总端口在端口处直 接计算s参数。s参数可以重新标准化（enormalizing）Y参数和Z参数也可以计算出 来，集总参数断口具有用户自己定义的特性阻抗。
2024版HFSS高级教程
HFSS高级教程•HFSS软件概述•HFSS软件基本操作•HFSS软件高级建模技术•HFSS软件高级仿真技术目录•HFSS软件后处理技术•HFSS软件在电磁兼容领域的应用01 HFSS软件概述1 2 3随着计算电磁学的发展，电磁仿真技术在工程设计中的应用越来越广泛，HFSS作为其中的代表软件，具有重要地位。
电磁仿真技术的发展HFSS软件自问世以来，不断升级和完善，逐渐成为电磁仿真领域的标准工具之一。
HFSS软件的发展历程HFSS软件以有限元法为基础，具有高精度、高效率、易操作等特点，适用于复杂电磁问题的求解。
HFSS软件的特点材料库管理HFSS 软件内置丰富的材料库，支持用户自定义材料属性，满足不同电磁问题的需求。
三维建模功能HFSS 软件提供强大的三维建模功能，支持多种CAD 数据格式导入，方便用户建立复杂的电磁模型。
网格剖分技术HFSS 软件采用先进的网格剖分技术，能够自动生成高质量的有限元网格，提高计算精度和效率。
后处理功能HFSS 软件提供丰富的后处理功能，包括场分布、S 参数、辐射方向图等结果的查看和分析。
求解器技术HFSS 软件提供多种求解器技术，包括直接求解、迭代求解等，适用于不同规模和复杂度的电磁问题。
HFSS 软件可用于设计和优化通信设备中的天线、滤波器、功分器等无源器件。
通信领域电子领域航空航天领域国防领域HFSS 软件可用于分析和优化电子系统中的电磁兼容、信号完整性等问题。
HFSS 软件可用于设计和分析航空航天器中的雷达、导航等系统的电磁性能。
HFSS 软件可用于分析和优化军事装备中的电磁辐射、散射等问题，提高装备的作战性能。
HFSS 软件应用领域02 HFSS软件基本操作包括菜单栏、工具栏、项目管理器、属性管理器、状态栏等部分，提供用户与软件交互的基本功能。
主界面专门用于创建和编辑三维模型的界面，提供丰富的建模工具和命令。
建模界面用于设置求解参数和边界条件的界面，用户可以根据需求进行详细的求解设置。
hfss耦合器仿真设计范例-概述说明以及解释
hfss耦合器仿真设计范例-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在HFSS耦合器仿真设计范例这篇文章中，我们将介绍HFSS耦合器的原理和仿真设计步骤。
HFSS（High Frequency Structure Simulator）是一种电磁场仿真软件，广泛应用于高频电磁场仿真领域。
耦合器作为一种重要的电路元件，在无线通信和微波领域具有广泛的应用。
通过仿真设计，我们可以模拟和优化耦合器的性能，以满足实际工程需求。
本篇文章的主要目的是通过以HFSS为工具，详细介绍耦合器的仿真设计过程。
首先，我们将在理论背景部分介绍一些基本的电磁场理论知识，包括电磁波的传输和耦合原理。
随后，在HFSS耦合器的原理部分，我们将重点讲解HFSS软件在耦合器仿真中的应用。
接下来，我们将详细介绍HFSS耦合器的仿真设计步骤。
这包括建立仿真模型、设置边界条件和材料属性、定义仿真参数等。
我们还将介绍如何通过改变耦合器的几何参数来优化性能，如改变耦合间隙、调整导体尺寸等。
通过仿真结果的分析和对比，我们可以评估不同设计参数对耦合器性能的影响，并提出设计优化建议。
最后，在结论部分，我们将对实验结果进行分析和总结。
通过对仿真数据的分析，我们可以得出一些结论，如耦合器的带宽、传输损耗等。
同时，我们也会给出一些建议，如如何改善耦合器性能或进一步优化仿真设计。
通过本文的学习，读者将了解到HFSS耦合器的原理和仿真设计步骤，并能够利用HFSS软件进行仿真设计。
这不仅对于从事无线通信和微波领域研究的工程师和学者有重要意义，同时也对于对电磁场仿真感兴趣的读者有一定的参考价值。
在实际工程应用中，通过仿真设计可以节省成本和时间，同时提高产品性能和可靠性。
因此，熟练掌握HFSS耦合器的仿真设计方法对于工程实践具有重要的指导意义。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下信息：文章结构部分的主要目的是介绍整篇文章的组织方式，以及各个章节的内容概述。
通过对文章结构的明确介绍，读者可以更好地理解整篇文章的逻辑架构，有助于他们更好地理解和接受文章的内容。
HFSS 3D LAYOUT 用户手册
HFSS 3D LAYOUT用户手册ANSYS CHINA目录手册说明 (4)(一)第一章HFSS 3D LAYOUT概述 (4)1.1什么是HFSS 3D LAYOUT (4)1.2HFSS 3D LAYOUT与HFSS对比一览 (4)(二)第二章HFSS 3D LAYOUT界面 (6)2.1整体布局 (6)2.2Project Manager窗口 (7)2.3Layout Edit窗口 (8)2.4Layers窗口 (9)2.5Components窗口 (10)2.6Nets窗口 (11)2.7Properties 窗口 (12)(三)第三章HFSS 3D LAYOUT模型导入与修改 (14)3.1PCB导入与切割 (14)3.2Layer Stack修改 (15)3.3过孔和焊盘的修改 (16)3.4建立新的Layout元素 (18)3.5使用参数化变量 (18)3.6在HFSS 3D LAYOUT中使用S参数模型 (20)(四)第四章HFSS 3D LAYOUT边界条件与端口 (23)4.1空气盒子与辐射边界 (23)4.2Layer Stack中的边界条件设置 (24)4.3HFSS 3D LAYOUT端口概述 (25)4.4Edge类型端口设置详解 (27)4.5同轴类型端口设置详解 (32)4.6Circuit端口设置 (35)(五)第五章HFSS 3D LAYOUT求解设置 (37)5.1Analysis Setup详解 (37)5.2Mesh方法设置 (42)5.3HPC并行计算设置 (43)(六)第六章HFSS 3D LAYOUT结果查看与后处理 (45)6.1查看仿真状态 (45)6.2显示电磁场和网格 (46)6.3设置差分对 (48)6.4查看和导出S参数 (48)6.5S参数质量检查 (50)(七)第七章HFSS 3D LAYOUT操作实例视频 (53)手册说明本手册旨在为具备一定电磁场理论基础和HFSS使用经验的用户，提供HFSS 3D LAYOUT的使用说明。
HFSS_Designer_cosimulationV1
Ansoft 协同设计方法－复杂波导系统与滤波器设计ANSOFT CORPORATION目录前言 (2)一、Ansoft复杂无源器件仿真解决方案 (2)二、波导滤波器的设计 (4)(一) Iris 波导滤波器设计 (4)1) 在HFSS中进行的基本单元建模和仿真 (4)2) 建立HFSS与Ansoft Designer间的动态链接 (10)3) 在Ansoft Designer中求解 (14)4) 在Ansoft Designer中完成滤波器的优化设计 (15)5) 将Ansoft Designer中优化后的IRIS滤波器export到HFSS进行验证 (17)(二) Combline滤波器设计 (19)1) 在HFSS中进行基本单元的建模仿真 (19)在求解设置部分可参考前述IRIS波导滤波器的设置，所不同的是求解频率为0.4GHz (34)2) 在HFSS中进行基本单元的参数化扫描 (41)3) 建立HFSS与Ansoft Designer间的动态链接 (42)4) 在Ansoft Designer中完成滤波器的优化设计 (46)5) Ansoft Designer 与HFSS的仿真结果对比与讨论 (48)前言HFSS精确可靠的三维电磁场仿真彻底改变了传统设计流程，调试硬件原型的传统设计手段被对三维电磁场仿真模型的设计和优化所取代，大大地缩短了设计周期。
尽管如此，Ansoft仍不懈地致力于优化使用者的仿真设计流程，提高优化效率，从而进一步缩短设计周期。
现今对于滤波器或其他复杂波导器件的理论研究和设计技术已经非常成熟，但设计工作依旧面临很多问题。
电路仿真具有很高的速度，可快速的仿真出滤波器各个部件的集总电参数，但是在电磁场求解工具中设计真实的3D微波元件却需要花费数周的时间。
本文主要阐述了电路仿真器如何与3D场仿真器协同完成设计工作，从而使设计周期从原先的数周缩短为数日。
这种解决方案的核心是“场路结合、协同仿真”，优点是有效的结合了三维电磁场仿真的精度和电路仿真的速度，使微波无源器件的设计流程进入了新的时代。
HFSS 教程 第3章 Ansoft HFSS使用介绍
第三章 Ansoft HFSS 使用介绍3．1 工作环境介绍要应用Ansoft HFSS 软件来分析高频电磁场问题，首先要熟悉HFSS 的工作环境。
Ansoft HFSS 软件的典型工作环境如图1所示。
该工作环境窗口由菜单栏、工具栏、状态栏、工程管理窗口、特性窗口、进度窗口和信息管理窗口几部分组成。
菜单栏工具栏状态栏3D 模型窗口信息管理窗口进度窗口3．1．1 菜单栏菜单栏中包含了File 、Edit 、View 、Project 、Draw 、3D Model 、HFSS 、 Tools 、Windows 、Help 等下拉菜单，这些下拉菜单包含了所有的HFSS 操作和命令。
1.1.1 File 菜单：管理HFSS 工程文件以及打印操作。
新建工程打开工程最近打开的文件打印操作关闭工程退出存盘操作1.1.2 Edit 菜单:修正3D 模型及撤销和恢复等操作。
（1）Undo:撤销操作。
（2）Redo:恢复操作。
（3）Cut:剪贴操作。
（4）Copy:复制操作。
（5）Delete:删除操作。
（6）Copy To Clipboard:复制到剪贴板。
（7）Select All Visible:选择在3D模型窗口中的所有可见模型。
（8）Select All:选择在3D模型窗口中的所有模型。
（9）Select:设置选择方式，可以设置模型的体选择、表面选择、边选择、顶点选择等方式。
（10）Deselect All:取消在3D模型窗口中对所有模型的选择。
（11）Arrange:模型的移动操作，包含有平移、旋转、镜像移动和偏移操作。
（12）Duplicate:模型的复制操作，包含有平移复制、旋转复制和镜像复制三种。
（13）Scale:对于选中的模型，可以通过设置x、y、z轴的缩放因子使得该模型沿x、y、z轴进行伸缩。
（14）Properties:显示选中模型的属性对话框。
1.1.3 View菜单：选择显示工作环境中的子窗口，还包含3D模型窗口中模型显示的相关操作。
基于SIwave和Designer的某航行灯PCB仿真设计与分析
712021年第2期 安全与电磁兼容引言近年来，电子设备的工作频率越来越高，体积越来越小，其电磁兼容问题愈发严重。
产品的电磁兼容性不仅影响产品的性能，同时也影响着产品的稳定性。
一般通过控制干扰源来改善电磁兼容问题。
但在屏蔽室内往往只能得到EUT 是否超标及超标的频段，无法锁定PCB 板上的噪声源。
电磁兼容仿真主要在产品设计初期，借助于电磁仿真软件对电子元件、线缆、电子设备乃至整个系统进行电磁兼容的建模与分析，以便将电磁场可视化[1]。
本文主要基于Designer 和SIwave 模块，对某航行灯PCB 进行谐振分析来改善整板谐振效应、场路协同仿真分析EMI 噪声在PCB 上的传播途径，这种研究方法可供所有PCB 板级的EMC 设计参考。
1 机外航行灯的工作原理图1是某型号的机外航行灯，其PCB 系统结构图如图2所示。
该航行灯具备“友好模式”驱动电路、“隐蔽模式”驱动电路、调光电路、模式控制电路、光源亮灭检测电路等几个模块。
28 V DC 电源经前置防护和滤波电路后，采用了两路恒流驱动电路驱动相应的LED 光源；模式控制电路检测到“友好”/“隐蔽”切换信号后，启动或关断相摘要为了优化某航行灯PCB 的电磁兼容性问题，提出了基于ANSYS 的仿真试验。
通过对PCB 进行噪音成因分析，并依托SIwave 和Designer 模块进行场路协同仿真，分析恒流模块的EMI 噪声。
随后采用阻抗匹配、去耦滤波等方式优化PCB 板的谐振问题和近场辐射问题。
实测结果表明，整改后，PCB 板的近场辐射水平显著降低。
关键词场路协同仿真；近场辐射；S 参数；激励推送AbstractIn order to optimize the EMC of a navigation lamp PCB, a simulation test based on ANSYS is proposed. By analyzing the cause of PCB noise, and relying on SIwave and Designer module for field-path co-simulation, the EMI noise of constant current module is analyzed. Then impedance matching and decoupling filtering are used to optimize the resonance and near-field radiation of PCB. The measured results show that the near-field radiation level of PCB is significantly reduced after rectification.Keywordsfield-path co-simulation; near-field radiation; S parameters; incentive push基于SIwave 和Designer 的某航行灯PCB仿真设计与分析PCB Simulation Design and Analysis of a Navigation Light Based on SIwave and Designer上海航空电器有限公司 刘超 龙余图1 某型号的机外航行灯外形图图2 某型号的机外航行灯PCB 系统结构图应的恒流驱动电路，相应的LED随即点亮，完成模式切换；光源亮灭检测电路通过检测LED的工作状态判断产品是否正常工作，将亮灭信号发送到控制面板，提供其工作状态指示信号。
在HFSS中完成PCB与三维器件的联合仿真
HFSS 3D Layout的优势
• EDA操作风格 • 快速的网格生成 • 确保S参数的因果性和无源性 • 所有LAYOUT元素均为参数化模型 • 智能化端口设置 • 简洁的边界条件设置
HFSS 3D Layout在R17中的新功能
• 与HFSS项目的动态链接 • 三维器件布局 • LAYOUT显示优化
支持SIWAVE求解技术
• 完成大尺寸PCB的仿真 • Layout检查
• 线性网络协同仿真 • 网络分组 • 器件建模
三维器件布局演示
Agenda
• 3D Components • HFSS 3D LAYOUT • Layout Driven System Verification
Layout Driven System Verification
需要怎么样系统级电磁仿真？ 将三维实体器件，基于模型的器件与LAYOUT版图放在一起 各部分使用最合适的求解技术（HFSS, HFSS 3D LAYOUT或者SIWAVE） 基于自动化电路技术捕捉系统的整体效应
实施Layout Driven System Verification的步骤
Ansoft LLC 0.00
self ind S Plot 1
plane hole 4hfss
-2.50
-5.00
S Parameter in db
-7.50
-10.00
-12.50
Curve Info
dB(S(P1,P2)) self ind
dB(S(STRIPLINE_SYMMETRIC_PERFORATED_PLANE_A_0_T1,STRIPLINE_SYMMETRIC_PERFORATED_PLANE_A_0_T2)) Import1
HFSS设计一般步骤
HFSS设计一般步骤Ansoft HFSS 提供了一个直观、易于使用、用于建立任意三维无源器件模型的界面。
创建一个设计包括以下几个步骤：1）FileNew，然后点击ProjectInsert HFSS Design，新建一个Project。
当然可以通过FileOpen，打开一个已经存在的Project。
2）HFSSSolution Type，设置解算类型，确定如何激励和收敛。
HFSS 有三种解算类型，第一种是模式驱动（Driven Modal），根据波导模式的入射和反射功率表示S 参数矩阵的解；第二种是终端驱动（Driven Terminal），根据传输线终端的电压和电流表示S 参数矩阵的解；第三种是本征模（Eignemode），求解物理结构的谐振频率以及这些谐振频率下的场模式。
3）创建互连结构模型。
HFSS 拥有强大的全参数三维模型创建功能，简单的实体建模中，直接使用HFSS 中提供的基本图形（主菜单Draw）即可，当创建复杂的物体时，可以用布尔运算操作（3D ModelerBoolean）完成挖洞、切开或连接等功能。
4）在创建每一个基本结构单元时，HFSS 都会提示确定其属性，如介电常数等，默认的材料特性是真空（Vacuum）。
5）指定平面设置边界条件（HFSSBoundariesAssign）。
HFSS 有多种边界条件，在高速设计中最常用的有，理想电边界（Perfect E）表示电场垂直于表面。
任何与背景相关联的物体表面和任何被赋值为PEC（理想电导体）的物体表面将被自动地设置为PerfectE 边界；理想磁边界（Perfect H）是指电场方向与表面相切；阻抗边界（ImpEDAnce）用解析公式计算场行为和损耗的电阻性表面；辐射边界（Radiation）也被称为吸收边界，用来模拟开放的表面；完美匹配层边界（PML）用一种非实际的、阻抗与自由空间相匹配吸收层来模拟开放空间。
6）指定端口设置激励（HFSSExcitationsAssign）。
微波仿真论坛_应用Designer和HFSS对微波滤波器的协同仿真
7
些模型导入电路模块中 。在电路形式下 ,每个部分 被抽象成一个多端口器件 ,将这些多端口器件按逻 辑关系联结起来组成一个电路模型 ,这些电磁结构 模型被导入到电路模块中 ,它们仍保持其独立性 。 这样划分的理由是谐振杆处场的分布是对称的 ,切 面是理想电壁对称面 ,划分并不改变场的分布 ,对称 面的应用加快了求解速度 。图 4 为划分结构示意图 和电路端口连接模型 。
图 6 三种结构电路仿真结果
虽然都可得到近似的结果 ,但其中的原理有区 别 ,也说明了划分面选取的重要性 。
场模型中激励端口的模式数对应于电路模型中 的端口网络节点 ,为求解的准确 ,可增加设置模式 数 。对于波导和给定横截面的传输线 ,存在给定频 率下的一系列基本场模式 ,在波导中 ,场是这些模式 的线性组合 。仿真分析时不可能考虑所有的模式 , 而必须在一定的模式数处将场的级数求和式加以截 断 。由一个给定模式激励信号产生的场包含因结构 的不连续性而产生的高阶模式的反射 。这些高阶模 式被反射回激励端口或传输到另一端口 ,计算 S 参 数时必须考虑到这些模式 。所取模式数目的不同 , 求取精度就不同 。模式数太多 ,计算时间会增加 ,求 解精度不会显著提高 ,只需计算结果收敛即可 。
传统的等效电路法将复杂的场问题近似为一些简化 的级联公式可类似推导 。
的等效电路模型 ,其具有简单易行的特点 ,精度依赖
HFSS的协同仿真
Port1
1:1
2:1
1:1
2:1
1:1
2:1
1:1
2:1
Port2 1:1
A=a B=b
2:1
1:1
A=a B=b
2:1
1:1
A=a B=b
2:1
A=a
A=a
A=a
B=b
B=b
B=b
Designer端口设置
Designer仿真设置
仿真结果
Y1
0.00 -10.00 -20.00 -30.00 -40.00 -50.00 -60.00 -70.00 -80.00
-80.00 14.50
15.00
15.50
16.00
16.50
Freq [GHz]
17.00
HFSSDesign1 ANSOFT
Curve Info
dB(S(1,1)) Setup1 : Sw eep
dB(S(2,1)) Setup1 : Sw eep
17.50
18.00
CST 2011
Simulation Result
新技术讲座（一）
滤波器协同仿真实例
电子科技大学 贾宝富 博士
矩形波导的基本理论
波导中电场的波动方程
其中， kc2 k 2 2
T2 E(x, y) kc2E(x, y) 0 j
截止波数
真空传播常数 波导传播常数
kc2 k 2
kc2
m
a
2
n
b
2
k 2 2 f C
如果， kc2 k 2 截止状态 ， kc2 k 2
14.50
15.00
15.50
XY Plot 1
HFSS经典讲义HFSS教程
HFSS经典讲义HFSS教程HFSS软件基础与应用一、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 StructureSimulator, 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。
状态栏（Status bar）位于HFSS界面底部，显示当前执行命令的信息。
属性窗口（Properties window）显示在工程树、历史树和3D 模型窗口中所选条目的特性或属性。
HFSS经典教程,超好的参考资料
临时模式：临时模式用的比较少，是近来版本才加入 的求解模式
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设置单位 设置本工程的默认长度单位为in
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创建一个简单模型，并将如图高亮的三个面分别设置为 波端口激励
A击右键，从快捷菜单 中选择【Assign Excitation】→【Wave Port】,打开波端口设 置框，在Name项输入端口名称port1，单机【下一步】设置 积分校准线
在Solution Frequency项输入10，其它项默认不变
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添加扫频设置
展开Analysis节点，右键单击前面添加的Setup1，在 弹出的菜单中点击【Add Frequency Sweep…】,打开 如下对话框，设置如图
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至此，一个简单的模型建立起来，点击【HFSS】→ 【Validation Check】检验设计的完整性和正确性，如果各 项前都是绿色的勾则表示设计没有错误。如下图所示
5场分布除上面说到的众多功能hfss软件还有一个重要的功能就是对设计模型进行优化分析优化分析的之前要进行参数扫面分析以确定参数的变化范围在这个范围之内进行优化才能尽量接近最后结果下面介绍一下优化的设置方法在projectmanager窗口中的optimetrics节点上点击右键从菜单中选择addparametrics打开setupsweepanalysis对话框单击对话框的add按钮打开addeditsweep在variable项选择变量offsetoffset是设计模型中间凹槽的位置作为扫描变量其设置如下点击ok按钮完成
Hfss学习笔记
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打开软件界面
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Ansoft 协同设计方法－复杂波导系统设计2008-06-12 ANSOFT CORPORATION目录前言 (2)一、 Ansoft复杂无源器件仿真解决方案 (2)二、波导滤波器的设计 (4)(一) Iris 波导滤波器设计 (4)1) 在HFSS中进行的基本单元建模和仿真 (4)2) 建立HFSS与Ansoft Designer间的动态链接 (10)3) 在Ansoft Designer中求解 (14)4) 在Ansoft Designer中完成滤波器的优化设计 (15)5) 将Ansoft Designer中优化后的IRIS滤波器export到HFSS进行验证 (17)(二) Combline滤波器设计 (19)1) 在HFSS中进行基本单元的建模仿真 (19)在求解设置部分可参考前述IRIS波导滤波器的设置，所不同的是求解频率为0.4GHz (34)2) 在HFSS中进行基本单元的参数化扫描 (41)3) 建立HFSS与Ansoft Designer间的动态链接 (42)4) 在Ansoft Designer中完成滤波器的优化设计 (46)5) Ansoft Designer 与 HFSS的仿真结果对比与讨论 (48)前言HFSS精确可靠的三维电磁场仿真彻底改变了传统设计流程， 调试硬件原型的传统设计手段被对三维电磁场仿真模型的设计和优化所取代，大大地缩短了设计周期。
尽管如此，Ansoft仍不懈地致力于优化使用者的仿真设计流程，提高优化效率，从而进一步缩短设计周期。
现今对于滤波器或其他复杂波导器件的理论研究和设计技术已经非常成熟，但设计工作依旧面临很多问题。
电路仿真具有很高的速度，可快速的仿真出滤波器各个部件的集总电参数，但是在电磁场求解工具中设计真实的3D微波元件却需要花费数周的时间。
本文主要阐述了电路仿真器如何与3D场仿真器协同完成设计工作，从而使设计周期从原先的数周缩短为数日。
这种解决方案的核心是“场路结合、协同仿真”，优点是有效的结合了三维电磁场仿真的精度和电路仿真的速度，使微波无源器件的设计流程进入了新的时代。
下面我们将以几个具体的例子来说明这套通过“场路结合、协同仿真”来设计复杂无源器件的解决方案。
一、 Ansoft复杂无源器件仿真解决方案当电磁场仿真被设计者广泛接受后，我们进一步需要把这种技术应用到各种需要精确仿真求解的更大规模的设计问题中。
这里就产生了一对速度与精度之间的矛盾，因为我们知道电路仿真速度是很快的，传统的仿真方法一般都是基于等效电路的。
我们希望有一种切实可行的解决方案：能提供快速、具有电磁精度、且求解问题的规模不受限制。
因为作为工程设计软件，仅仅解决求解精度问题是不够的，更重要的是能够提供一种高效率的、可操作性强的设计流程。
“场路结合、协同仿真”的思路就是基于这种实际工程中的需求而产生的。
Ansoft提供的这套复杂无源器件仿真的解决方案如下图所示：首先，一个复杂的无源器件被拆分成若干基本单元，对于每个基本单元在HFSS 中建立三维模型进行电磁场仿真和参数化扫描。
参数化扫描的目的是为了后面将要进行的自动优化设计提供基本数据。
在经过合理的划分基本单元之后，每个单元通常都是结构简单且电尺寸小。
对于这样的结构，在HFSS 中很容易就能得到收敛的仿真结果。
在这一步，我们充分利用了场仿真的精度为后面提供了精确的基础数据源。
接着，HFSS 中的基本单元通过场到路的“协同仿真”链接到Ansoft Designer 的电路设计原理图中。
这样以来，整个复杂器件的导波特性由电路仿真完成，电路原理图中的元件即为HFSS 中的基本单元。
然而，如果“协同设计”仅仅停留在拟合S 参数文件进行电路仿真的层面上，就只能用于设计验证，而不能用作设计。
因为当仿真结果达不到设计指标时，我们无法对模型进行优化—显然在电路仿真层面上，只剩下基本元件的S 参数，所有三维结构信息全部都丢失了，因而想要无法实现了对整个结构进行电路级的优化――如果应用不同厂家的电磁场仿真器和电路仿真器就必然面临这种情况。
Ansoft “协同设计软件包“的最大优势在于它同时包含强大的三维电磁场仿真工具HFSS 和电路仿真工具Ansoft Designer，当HFSS 中的基本单元以元件的形式插入Ansoft Designer 的电路设计原理图时，除了S 参数之外，所有的变量（如尺寸、材料特性）和参数化扫描结果都可被动态链接进来，从而为基于电路仿真的优化设计提供基础数据。
在Ansoft Designer 从Ansoft Designer 中的原理图场 路场中进行优化时，即使是HFSS中参数化扫描没有的点，也可以由插值算法得到，整个器件的优化过程可以直接在电路级进行。
在电路级完成整个器件的优化后，原理图还可以通过脚本直接输出到HFSS进行验证，从HFSS中输出三维模型到机械CAD软件。
并且，针对几种波导器件类型，如Iris波导滤波器、腔体滤波器和分支线耦合器，Anosft 还可提供给Ansoft Designer用户波导器件库。
器件库不仅包含所有元件的HFSS模型，还有帮助实现设计自动化的脚本文件，并且支持DOE【1】的设计方法。
接下来我们看几个应用这种解决方案设计复杂无源器件的实例。
二、 波导滤波器的设计(一)Iris 波导滤波器设计Iris滤波器经常被用作窄带滤波器的设计。
一个带宽很窄的滤波器要求的求解精度是很高的，因为每次自适应求解后滤波器的工作频带都会微微地向高频处漂移，加之S12曲线的斜率十分陡峭，因此通常需要较多的求解次数才能收敛。
然而，当将Iris波导滤波器拆分成单元后，每个单元的频响都不会呈现出带通的特性，就不存在收敛难的问题了。
在这种设计上应用场路结合的解决方案十分划算。
详细的设计步骤可总结如下：1)在HFSS中进行的基本单元建模和仿真如下图2 (a)所示为一个典型的Iris波导滤波器。
根据这样的外形，我们可以轻易地将它分解为图2 (b) 和 (c) 两种基本单元。
基本单元(b)表示的是滤波器的IRIS部件；对于电特性来说，(b) 应该只包含IRIS隔膜部分，但是由于高次模的问题在建模的时候不能这样处理，我们必须包含两段连续的波导。
通过HFSS中waveport的deembed 功能可将S参数的参考平面推到IRIS隔膜的根部。
（a）(De-embed)（b）(c)图 2波导采用WR-90标准波导，波导截面的长和宽分别为a和b，侧边的倒角采用HFSS 中的Fillet功能：选中需要倒角的边（一次可同时选中多条边），3D Modeler-> Fillet。
IRIS 具体尺寸如下：接下来，我们将对这两种基本单元建模并求解。
首先，波导结构的求解可使用“Driven Model”求解类型；如图2（b）所示，波导插入膜片处采用的倒园角的工艺。
在这些倒角处可配合相应的手动网格剖分。
选定波导结构，右键选择“Assign Mesh Operation”中的“Surface Approximation”，指定“Normal deviation”为5度（90度的角共切18个面）。
波导器件的求解设置可参照以下步骤：i.插入一个新的求解设置，以这个波导滤波器为例，如果需扫频频带为8～12GHz的话，选择12GHz为求解频率；ii.为了避免与后面在Ansoft Designer中的仿真产生累积误差，在HFSS中需设置较高的求解精度：i.Maximum Number Of Passes（最大迭代次数） = 20ii.Maximum Delta S（S参数矢量差的最坏值） = 0.01iii.Maximum Refinement Per Pass （每次迭代最多增加的网格量占上一次网格量的百分数）= 30iv.Minimum Number Of Passes（最小迭代次数） = 3v.Port Field Accuracy （端口求解精度）= 0.1%扫频设置：i.考虑到后面要使用与Ansoft Designer的协同仿真，每个求解设置下必须只包含一个扫频设置（在HFSS单独使用时，扫频设置的数目不受限制），并且扫频设置使用默认名称“Sweep1”ii.对于波导结构来说推荐使用快速扫频；只有当仿真的频段达到波导的截至频率时，才推荐使用插值扫频；取消“Save Fields”前面的勾选可减少硬盘空间的需求；端口设置：i.使用波端口（waveports）ii.仅求解一个模式(主模)iii.在每个基本单元的两个端口上都定义积分线，这样可以避免求解出的电场相位有180度的相差；iv.这样以来，在每个端口处都只求解主模；我们知道在波导内部，IRIS的存在会产生高次模（消逝模式）；然而，这些模式会迅速呈指数衰减，当波端口距离iris足够远时，这些高次模还没反射到端口处就已经衰耗到很小的数量级（通常小于－20dB时，高次模可被忽略不计），工程上可忽略不计；在IRIS 基本单元中，我们可以设置波导长为2*a，a为波导截面的宽；v.在这个例子中，我们把波导壁简化为理想导体，可无需画出波导壁，HFSS 会默认仿真物体与背景交界的面为PEC，这将不考虑金属损耗；vi.如果结构中存在两个放置很近的IRIS，这种情况下可能除了主模以外的少数几个高次模在到达波端口之前还没有得到很好的衰减，那么你需要将两个IRIS一并当作一个基本单元在HSS中仿真；2)建立HFSS与Ansoft Designer间的动态链接当对HFSS中的基本单元求解和参数化扫描完成后，就可以着手建立HFSS到Ansoft Designer的动态链接了。
在Ansoft Designer中插入一个电路设计，Project－> insert circuit design，Layout technology选择none。
我们现插入IRIS基本单元，下图为IRIS基本单元的HFSS project。
如下图所示，在project manager中，右键 circuit，插入一个HFSS子电路。
这样HFSS中的设计会以N端口元件的形式插入到Ansoft Designer的电路设计中来。
接着，你会看到一个动态连接设置的窗口“Dynamic NPort import”。
“File”栏，通过路径查找选中需要链接进来的HFSS基本单元project；“Design”栏用来选择具体是哪个design，因为一个HFSS project中可以同时管理多个design，（Tips：我们可以将所有HFSS基本单元的设计都存放在一个HFSS project 下，然后给每个基本单元的设计做不同的命名，这样便于查找）；“Solution”栏，当一个design中包含多个求解设置（solution setup）时（比如分多个频段求解），在这里可以选择某一个求解及扫频设置。