基于HFSS分析波导腔体实例
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Field Overlays节点下加入该图，默认名为Mag_E1，在T 型接头的上表面显示场分布情况。
3. 修改三维场的绘制属性：在工程树中选择Field Overlays\ E Field节点，点右键选择Modify Attributes，则出现属性 对话框，可以设置场的显示类型、数量等参数。
则在工程树的Results项下加入该图表项，默认名为XY
Plot 1，在右侧窗口的矩形图中显示不同间隔S参数曲线， 结果如图所示。
第二步：创建一个场覆盖图 1. 定义间隔的位置：确定 Property 窗口已经打开，否则由主 菜单选择View\Property Window，显示Property窗口，在工 程树中选择TeeModel项，则在工程树下方出现Variables标 签页，在Offset变量的Value栏输入：0。
制端口，在绘图区该面的下边缘中部即（2,0,0)处点左键，确定端口
起始点，再选上边缘中部即(2,0,0.4)处，作为端口终点。 ④ 此时，弹出Wave Port对话窗，默认设置，点Next，点Finish结束。
⑤ 在工程树中选Teemode\Excitations\WavePort1项,可选中该端口，如图
注：HFSS 有以下几种解算类型： 1、模式驱动（Driven Model）：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 2、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。
Vacuum。
设置完毕后，同时按下ctrl 和D 键(ctrl+D)，将视图调整一下。
3. 定义波形端口：
① 按 F键转换到面选择状态，选中长方体平行于 yz 面、x=2 的平面；
② 单击右键，选择 Assign Excitation\Wave port项，弹出 Wave Port界面，
输入名称WavePort1； ③ 点Next按钮，点击积分线 (Integration Line) 下的 New line ，则提示绘
Optimetrics：优化。包括所有优化设置。
Result：结果。包括所有后处理生成的结果报告。 Port Field Display：显示模型的端口场分布。 Field Overlays：显示某物体、表面的基本或衍生的场
分布情况。
Radiation：设置近场、远场。
二．绘图历史树
绘图历史树包
没有定义offset变量，数据输入时要带上单位in），按下
Enter键，则弹出Add Variable对话窗，在Value项输入0in， 点OK，回到属性对话窗。 3. 调整长方体尺寸：仍然在Command页，在Xsize项输入 0.45，Ysize 项输入0.1，Zsize 项输入.04。
4. 命名：在 Attribute 标签页，在 Name 栏输入 Septum ， 其它不变，点确定完成。
3、本征模（Eignemode）：计算某一结构的本质模式或谐
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。
第四步：设置单位： 由主菜单选 3D Modeler\Units ，在 Set Model Units 对话 框中选中 in 项。
二、创建模型
第一步：创建长方体 1. 绘制长方体：在 Draw 菜单中，点击 Box 选项 按下 Tab 键切换到参数设置区（在工作区的右下角） 设置长方体的基坐标： x=0,y=-0.45,z=0 注意：在设置时不要在绘图区中点击鼠标。
第二步：确认设置
由主菜单选HFSS\Validation Check，则弹出确认检查窗口，
对设计进行确认。全部完成且没有错误时，点Close结束。
第三步：分析
由主菜单选HFSS\Analyze，对设计的模型进行三维场分 析求解。求解全部完成后，在信息管理区会出现确定信息。
第四步：移动间隔的位置 在工程树的 TeeModel 项上点右键，选择 Design
所示
第二步：复制长方体
1. 设置复制参数：
由主菜单选Tools\Options\ HFSS Options，在弹出对 话窗的General页，勾选 Duplicate boundaries with
geometry项，确定。
2. 复制长方体创建第二部分：展开绘图历史树的 Model\
Vacuum\Tee节点，右键点击Tee项，选择 Edit\Duplicate\ Around Axis，在弹出对话窗的Axis项选择Z，在Angel项 输入90deg，在 Total Number 项输入2，点OK，则复制、 添加一个长方体，默认名为TEE_1。
3. 复制长方体创建第三部分：重复以上步骤，在Angel项输 入-90，则添加第3个长方体，默认名Tee_2.
第三步：组合长方体
1. 检查设置：由主菜单选 Tools\Options\3D Modeler Options，
在弹出对话窗的Operation页，确定Clone tool objects before uniting项清空不选。
第二步：插入HFSS设计 由主菜单选 Project\ Insert HFSS Design，则一个新项目 自动加入到工程树中，默认名 HFSSModel1。同时，在工程
树的右侧出现绘图窗口。
在工程树中选择 HFSSModel1，点右键，选择 Rename项， 将设计命名为 TeeModel。
第三步：选择求解类型 由主菜单选 HFSS\Solution Type ，在弹出对话窗选择 Driven Model 项。
对话框的 Command 页里有我们刚才设置的几何尺寸，并且其数 值可以自由更改。因此在我们也可以先随意用鼠标建立一个长方体模 型后，然后在其属性对话框输入其尺寸要求即可。
单击 Attribute 页，在 Attribute 页我们可以为长方体设置名称、材 料、颜色、透明度等参数。这里，我们把这个长方体命名为Tee； 点击Transparent（透明度）将其设为0.8。Material（材料）保持为
Model：建立的模型。
Boundaries：边界条件。定义在问题区以及源自文库体表面 的边沿处的场特性，包括良导体表面、阻抗表面、辐 射表面、主表面、从表面、集总元件表面等。 Excitations：激励源。定义某物体或某表面的电磁场 的源以及电荷、电流、电压等情况，包括端口、集总 端口、入射端口、电压源、电流源等。 Mesh Operation：网格设置。定义网格的划分，即网 格晶元。 Analysis：分析。包括求解设置，定义软件如何计算 求解。
按下 Enter 键后输入长和宽：dx=2,dy=0.9,dz=0 注意: 在设定基点后，其后的位置都是相对应基点而言的， 因此，要选择相对坐标系。
再按下 Enter 键后输入高：dx=0,dy=0,dz=0.4
2. 定义长方体属性：如上设置完几何尺寸后，HFSS 系统会 自动弹出长方体属性对话框。
息、分析过程的设置信息等。
五．进程窗
进程窗在执行仿真时，监视仿真的进度，仿真的每一步都有显示。
第二部分 波导腔体内场分析
目标：建立一个T型波导模型，利用HFSS软件求解、分析、观
察T型波导的场分布情况
一、创建工程
第一步：打开HFSS并保存新工程 打开 HFSS 软件后，自动创建一个新工程： Project1。 由主菜单选 File\Save as ，保存在指定的文件夹内，命名为 Ex1_Tee。
2. 组合：按下 O 键切换到物体选择状态。选中第1个长方体， 按下 Ctrl键的同时选中第2、3个长方体，由主菜单选 3D Modeler\Boolean\Unite，则将三个长方体组合在一起，形成 了一个T型接头。
第四步：创建间隔 1. 绘制长方体：任意创建一个长方体。 2. 确定位置参数：在属性对话窗口的 Command 页，在 Position项输入-0.45in , offset-0.05in , 0in（注意：由于还
三、建立并求解
第一步：添加求解设置
在工程树中，找到 TeeModel\Analysis 节点，点右键 ，
选择Add Solution Setup ，弹出对话窗。在 General 标签页的
Solution 项输入10，默认单位为GHz，在 Adaptive Solutions 的 Maximum Number of Passes 项设为3，其它不变，点确定。 则在Analysis节点下添加一个求解设置项，默认名为Setup1。
2. 定义场分布：双击工程树中的TeeModel项，返回绘图窗 口，在绘图区点右键，选择Select Faces项，再点左键选 择 T 型接头的上表面。由主菜单选择 HFSS\Fields\Plot Fields\Mag_E，在弹出对话窗的 Solution 项选择Setup1：
LastAdaptive，其余默认，点 Done 完成。则在工程树的
四、比较结果
第一步：创建一个S参数的矩形曲线图 1. 创建结果图：在工程树中的Results项上点右键，选择
Create Report。在弹出对话窗的Report Type列选择Model
S Parameters，在Display Type列选择Rectangular Plot，点 OK完成，则弹出Traces对话窗。
5. 由 T 型接头中减去间隔：在历史树中选择 Tee 项，按下 Ctrl 键的同时再选中 Septum 项。由主菜单选 3D
Modeler\Boolean\Subtract ，在弹出对话窗口中，确定
Tee在Blank Parts列，Septum在Tool Parts列（即将间隔
从型接头中去掉），点OK完成。
添加频率扫描：在工程树中的Setup1项上点右键，选择 Add Sweep，在弹出对话窗中选择Interpolating项，其它 具体设置默认不变；在Type栏选择Linear Step，定义频
率范围为：8～10GHz，阶长0.05GHz，点OK完成。则在
Setup1节点下增加一个频率扫描项，默认名为Sweep1。
HFSS
纲要
第一部分 软件设计环境
第二部分 波导腔体内场分析 第三部分 波导腔体内场优化
第一部分
软件设计环境
绘图历史树 主菜单 工具条
绘图窗
工程树
属性窗
进程窗
信息窗
一．工程树
工程树包括所有打开的 HFSS 工程文件，每个工程文件一般包括几何 模型、模型的边界条件、材料定义、场的求解、后处理信息等。 工程树中的第一个节点是工程的名称，默认名一般为Projectn ，n代表 当前打开的第n个工程。 导入HFSS设计后，其下加入 HFSSModeln节点，n代表当前加入的第n 个设计，在该节点下包括模型的所有特定数据。
Properties项。在弹出对话窗的Local Variables标签页中选择
Value项，在Offset参数的Value框输入0.2（即Offset变量的 值为0.2)，点确定完成，则在绘图窗更新几何尺寸，如图所 示。
第五步：重新分析 在工程树的 Analysis 项点右键，选择 Analyze，重新进行 3D场分析求解。
2. 设置曲线：选中对话窗中部的Y标签页，在Category列选 择S parameter，在Quantity列，按下Ctrl键的同时，选择S
（Port1，Port1）、 S（Port1，Port2）、 S（Port1，Port3）
项，在Function列选择mag。在X标签页，选择Use Primary Sweep项。在Sweeps标签页，选择Sweep Design and Project variable values，其它默认，点Add Trace，则 在上方加入S11、S12、S13参数曲线，点Done完成。
括绘制的所有 的几何模式，
以及模型的编
辑、材料定义 等。绘图历史 树右侧是绘图 窗，在该区绘 制几何模型。
三．属性窗
属性窗显示在工程树、绘图历史树或绘图区中选中的某一项的属性，可以 进行编辑，在属性窗中可编辑的参数是不定的，其标签页的名称也不定，均由 所选中的项的类型决定。
四．信息窗
信息窗显示与工程创建过程相关的各种信息，例如工程设置的错误信
3. 修改三维场的绘制属性：在工程树中选择Field Overlays\ E Field节点，点右键选择Modify Attributes，则出现属性 对话框，可以设置场的显示类型、数量等参数。
则在工程树的Results项下加入该图表项，默认名为XY
Plot 1，在右侧窗口的矩形图中显示不同间隔S参数曲线， 结果如图所示。
第二步：创建一个场覆盖图 1. 定义间隔的位置：确定 Property 窗口已经打开，否则由主 菜单选择View\Property Window，显示Property窗口，在工 程树中选择TeeModel项，则在工程树下方出现Variables标 签页，在Offset变量的Value栏输入：0。
制端口，在绘图区该面的下边缘中部即（2,0,0)处点左键，确定端口
起始点，再选上边缘中部即(2,0,0.4)处，作为端口终点。 ④ 此时，弹出Wave Port对话窗，默认设置，点Next，点Finish结束。
⑤ 在工程树中选Teemode\Excitations\WavePort1项,可选中该端口，如图
注：HFSS 有以下几种解算类型： 1、模式驱动（Driven Model）：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 2、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。
Vacuum。
设置完毕后，同时按下ctrl 和D 键(ctrl+D)，将视图调整一下。
3. 定义波形端口：
① 按 F键转换到面选择状态，选中长方体平行于 yz 面、x=2 的平面；
② 单击右键，选择 Assign Excitation\Wave port项，弹出 Wave Port界面，
输入名称WavePort1； ③ 点Next按钮，点击积分线 (Integration Line) 下的 New line ，则提示绘
Optimetrics：优化。包括所有优化设置。
Result：结果。包括所有后处理生成的结果报告。 Port Field Display：显示模型的端口场分布。 Field Overlays：显示某物体、表面的基本或衍生的场
分布情况。
Radiation：设置近场、远场。
二．绘图历史树
绘图历史树包
没有定义offset变量，数据输入时要带上单位in），按下
Enter键，则弹出Add Variable对话窗，在Value项输入0in， 点OK，回到属性对话窗。 3. 调整长方体尺寸：仍然在Command页，在Xsize项输入 0.45，Ysize 项输入0.1，Zsize 项输入.04。
4. 命名：在 Attribute 标签页，在 Name 栏输入 Septum ， 其它不变，点确定完成。
3、本征模（Eignemode）：计算某一结构的本质模式或谐
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。
第四步：设置单位： 由主菜单选 3D Modeler\Units ，在 Set Model Units 对话 框中选中 in 项。
二、创建模型
第一步：创建长方体 1. 绘制长方体：在 Draw 菜单中，点击 Box 选项 按下 Tab 键切换到参数设置区（在工作区的右下角） 设置长方体的基坐标： x=0,y=-0.45,z=0 注意：在设置时不要在绘图区中点击鼠标。
第二步：确认设置
由主菜单选HFSS\Validation Check，则弹出确认检查窗口，
对设计进行确认。全部完成且没有错误时，点Close结束。
第三步：分析
由主菜单选HFSS\Analyze，对设计的模型进行三维场分 析求解。求解全部完成后，在信息管理区会出现确定信息。
第四步：移动间隔的位置 在工程树的 TeeModel 项上点右键，选择 Design
所示
第二步：复制长方体
1. 设置复制参数：
由主菜单选Tools\Options\ HFSS Options，在弹出对 话窗的General页，勾选 Duplicate boundaries with
geometry项，确定。
2. 复制长方体创建第二部分：展开绘图历史树的 Model\
Vacuum\Tee节点，右键点击Tee项，选择 Edit\Duplicate\ Around Axis，在弹出对话窗的Axis项选择Z，在Angel项 输入90deg，在 Total Number 项输入2，点OK，则复制、 添加一个长方体，默认名为TEE_1。
3. 复制长方体创建第三部分：重复以上步骤，在Angel项输 入-90，则添加第3个长方体，默认名Tee_2.
第三步：组合长方体
1. 检查设置：由主菜单选 Tools\Options\3D Modeler Options，
在弹出对话窗的Operation页，确定Clone tool objects before uniting项清空不选。
第二步：插入HFSS设计 由主菜单选 Project\ Insert HFSS Design，则一个新项目 自动加入到工程树中，默认名 HFSSModel1。同时，在工程
树的右侧出现绘图窗口。
在工程树中选择 HFSSModel1，点右键，选择 Rename项， 将设计命名为 TeeModel。
第三步：选择求解类型 由主菜单选 HFSS\Solution Type ，在弹出对话窗选择 Driven Model 项。
对话框的 Command 页里有我们刚才设置的几何尺寸，并且其数 值可以自由更改。因此在我们也可以先随意用鼠标建立一个长方体模 型后，然后在其属性对话框输入其尺寸要求即可。
单击 Attribute 页，在 Attribute 页我们可以为长方体设置名称、材 料、颜色、透明度等参数。这里，我们把这个长方体命名为Tee； 点击Transparent（透明度）将其设为0.8。Material（材料）保持为
Model：建立的模型。
Boundaries：边界条件。定义在问题区以及源自文库体表面 的边沿处的场特性，包括良导体表面、阻抗表面、辐 射表面、主表面、从表面、集总元件表面等。 Excitations：激励源。定义某物体或某表面的电磁场 的源以及电荷、电流、电压等情况，包括端口、集总 端口、入射端口、电压源、电流源等。 Mesh Operation：网格设置。定义网格的划分，即网 格晶元。 Analysis：分析。包括求解设置，定义软件如何计算 求解。
按下 Enter 键后输入长和宽：dx=2,dy=0.9,dz=0 注意: 在设定基点后，其后的位置都是相对应基点而言的， 因此，要选择相对坐标系。
再按下 Enter 键后输入高：dx=0,dy=0,dz=0.4
2. 定义长方体属性：如上设置完几何尺寸后，HFSS 系统会 自动弹出长方体属性对话框。
息、分析过程的设置信息等。
五．进程窗
进程窗在执行仿真时，监视仿真的进度，仿真的每一步都有显示。
第二部分 波导腔体内场分析
目标：建立一个T型波导模型，利用HFSS软件求解、分析、观
察T型波导的场分布情况
一、创建工程
第一步：打开HFSS并保存新工程 打开 HFSS 软件后，自动创建一个新工程： Project1。 由主菜单选 File\Save as ，保存在指定的文件夹内，命名为 Ex1_Tee。
2. 组合：按下 O 键切换到物体选择状态。选中第1个长方体， 按下 Ctrl键的同时选中第2、3个长方体，由主菜单选 3D Modeler\Boolean\Unite，则将三个长方体组合在一起，形成 了一个T型接头。
第四步：创建间隔 1. 绘制长方体：任意创建一个长方体。 2. 确定位置参数：在属性对话窗口的 Command 页，在 Position项输入-0.45in , offset-0.05in , 0in（注意：由于还
三、建立并求解
第一步：添加求解设置
在工程树中，找到 TeeModel\Analysis 节点，点右键 ，
选择Add Solution Setup ，弹出对话窗。在 General 标签页的
Solution 项输入10，默认单位为GHz，在 Adaptive Solutions 的 Maximum Number of Passes 项设为3，其它不变，点确定。 则在Analysis节点下添加一个求解设置项，默认名为Setup1。
2. 定义场分布：双击工程树中的TeeModel项，返回绘图窗 口，在绘图区点右键，选择Select Faces项，再点左键选 择 T 型接头的上表面。由主菜单选择 HFSS\Fields\Plot Fields\Mag_E，在弹出对话窗的 Solution 项选择Setup1：
LastAdaptive，其余默认，点 Done 完成。则在工程树的
四、比较结果
第一步：创建一个S参数的矩形曲线图 1. 创建结果图：在工程树中的Results项上点右键，选择
Create Report。在弹出对话窗的Report Type列选择Model
S Parameters，在Display Type列选择Rectangular Plot，点 OK完成，则弹出Traces对话窗。
5. 由 T 型接头中减去间隔：在历史树中选择 Tee 项，按下 Ctrl 键的同时再选中 Septum 项。由主菜单选 3D
Modeler\Boolean\Subtract ，在弹出对话窗口中，确定
Tee在Blank Parts列，Septum在Tool Parts列（即将间隔
从型接头中去掉），点OK完成。
添加频率扫描：在工程树中的Setup1项上点右键，选择 Add Sweep，在弹出对话窗中选择Interpolating项，其它 具体设置默认不变；在Type栏选择Linear Step，定义频
率范围为：8～10GHz，阶长0.05GHz，点OK完成。则在
Setup1节点下增加一个频率扫描项，默认名为Sweep1。
HFSS
纲要
第一部分 软件设计环境
第二部分 波导腔体内场分析 第三部分 波导腔体内场优化
第一部分
软件设计环境
绘图历史树 主菜单 工具条
绘图窗
工程树
属性窗
进程窗
信息窗
一．工程树
工程树包括所有打开的 HFSS 工程文件，每个工程文件一般包括几何 模型、模型的边界条件、材料定义、场的求解、后处理信息等。 工程树中的第一个节点是工程的名称，默认名一般为Projectn ，n代表 当前打开的第n个工程。 导入HFSS设计后，其下加入 HFSSModeln节点，n代表当前加入的第n 个设计，在该节点下包括模型的所有特定数据。
Properties项。在弹出对话窗的Local Variables标签页中选择
Value项，在Offset参数的Value框输入0.2（即Offset变量的 值为0.2)，点确定完成，则在绘图窗更新几何尺寸，如图所 示。
第五步：重新分析 在工程树的 Analysis 项点右键，选择 Analyze，重新进行 3D场分析求解。
2. 设置曲线：选中对话窗中部的Y标签页，在Category列选 择S parameter，在Quantity列，按下Ctrl键的同时，选择S
（Port1，Port1）、 S（Port1，Port2）、 S（Port1，Port3）
项，在Function列选择mag。在X标签页，选择Use Primary Sweep项。在Sweeps标签页，选择Sweep Design and Project variable values，其它默认，点Add Trace，则 在上方加入S11、S12、S13参数曲线，点Done完成。
括绘制的所有 的几何模式，
以及模型的编
辑、材料定义 等。绘图历史 树右侧是绘图 窗，在该区绘 制几何模型。
三．属性窗
属性窗显示在工程树、绘图历史树或绘图区中选中的某一项的属性，可以 进行编辑，在属性窗中可编辑的参数是不定的，其标签页的名称也不定，均由 所选中的项的类型决定。
四．信息窗
信息窗显示与工程创建过程相关的各种信息，例如工程设置的错误信