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1、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
2、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
3、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。 进度窗口（Progress window）监视运行进度，以图像方式表示进度完成比例。 信息管理（Message Manage）窗口
4、显示工程设置的错误信息和分析进度信息。 2、设置求解模式在菜单栏中点击HFSS，选择Solution Type.会出现下面的对话框：（1）激励求解：用HFSS计算无源、高频结构的S参数时，可选择激励求解类型，例如微带、波导、传输线结构。S矩阵解被表示为波导的入射功率及反射波功率。（2）激励终端求解：用HFSS计算多导体传输线端口的S参数时，可以选择激励终端求解类型。S矩阵解将由终端电压和电流来描述。（3）本征模求解：计算结构的本征模或谐振时，可选择本征模求解类型。本征模解法可算出结构的谐振频率及在这些谐振频率处对应的场，也可计算谐振腔体的无载Q值。3、设置单位在菜单栏里点击3D Modeler
5、选择Unites:4、绘制图形一维的有直线、折线、曲线。也可以创建由曲线方程画出所需要的图形。二维的有：在这里也能画出由某个曲面方程所要求的面。三维最基本的有：5、图形的变换当然，实际需要中所遇到的不止限于以上模型，我们也可以通过很多变换的手法来画出我们需要的3D图形。单击菜单栏的EditArrange Move Translates the structure along a vectorRotate Rotates the shape around a coordinate axis by an angleMirror Mirrors the shape around a specifie
6、d planeDuplicate Along Lines Create multiple copies of an object along a vectorAround Axis Create multiple copies of an object rotated by a fixedangle around the x, y, or z axisMirror - Mirrors the shape around a specified plane and creates aduplicate6图形的布尔操作几种布尔操作：Unite combine multiple primitivesS
7、ubtract remove part of a primitive from anotherSplit break primitives into multiple parts 操作前 操作后Intersect keep only the parts of primitives that overlapSweep turn a 2D primitive into a solid by sweeping: Along a Vector,Around an Axis, Along a Path 操作前 操作后Connect connect 2D primitives. Use Cover Sur
8、faces to turn theconnected object into a solid 操作前 操作后Section generate 2D cross-sections of a 3D object7、视角的变换用以下命令你在创建模型的过程中，可以随时改变视角Rotate The structure will be rotated around the coordinate systemPan The structure will be translated in the graphical areaDynamic Zoom Moving the mouse upwards will
9、increase the zoom factor while moving the mouse downwards will decrease the zoom factorZoom In/Out In this mode a rubber band rectangle will be defined bydragging the mouse. After releasing the mouse button the zoom factor willbe applied.快捷键：ALT + Drag = RotateShift + Drag =PanALT + Shift + Drag = D
10、ynamic Zoom另外，用鼠标在3D窗口中右点击也可以实现视角的转变。在模型创建完毕后，我们为了方便以后的调试，可以对模型设置变量并进行优化,对它的具体操作我们会在下面的仿真实例中详细讲解。三、 HFSS实例讲解以上的内容我们讲的是HFSS软件的最基本操作，下面我们以一个单极子天线的实例来学习软件的功能性。首先了解基本任务操作步骤包括： （1）画模型（Draw a geometric model）； （2）修改项目设计参数（Modify a models design parameters）； （3）确定模型设计参数的变量（Assign variables to a models desi
11、gn parameters）； (4)指定设计的解设置（Specify solution settings for a design）； (5)验证设计设置（Validate a designs setup）； (6)运行HFSS模拟（Run an HFSS simulation）； (7)创建2D散射参数的直角坐标曲线（Create a 2D x-y plot of S-parameter results）。 1、 创建工程（1） 运行HFSS后，自动创建一个新工程：Project1由主菜单选FileSave as,保存并命名danjizi.（2）插入HFSS设计由主菜单选ProjectIn
12、sert 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 Model（4）设置单位从3D Modeler菜单选择cm2、 创建模型（1）绘制贴片选择绘图平面，这里的单极子贴片在YZ面上，因此我们将工作平面改为YZ面。选择“Cylinder”命令创建带厚度的圆形贴片。输入圆心坐标（-0.02，0，3.9），按下回车，继续输入半径dx（0.04）,dy(3.8),dz(0); 按下回车，会出现如下属性对话框选择Attibute标签页，将name改为patch，点击Transp
13、arent项的数值条，在弹出窗口移动滑条使其值为0.8。设置完毕后，按下Ctrl+D键，将图形显示适中。（2）绘制地板将工作平面切换到XY面绘制一个矩形：由主菜单选Draw/Rectangle；按下Tab键依次输入参数（-20，-20，0），（40，40，0），全部设好后按下回车，出现属性对话框，将Name项改为groud,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。（3）绘制馈电探针绘制圆柱体：按同样的步骤输入圆心坐标（0.04，0，0），按下回车，继续输入半径dx（0.02），dy(0)，dz(0)；按下回车，最后输入厚度dx（0）
14、，dy(0)，dz(0.15)，最后出现属性对话框，将name改为feed，点击Transparent项的数值条，在弹出窗口移动滑条使其值为0.8。设置完毕后，按下Ctrl+D键，将图形显示适中。（4）绘制端口绘制圆形：由主菜单选Draw/circle,按下Tab键切换到参数区，设置圆心坐标为（0.04，0，0），输入半径为（0.06，0，0），即半径为0.06，按下回车。定义属性：Name改为port，Transparent为0.8。在接地板中截去端口：在绘图历史树中选groud,按下Ctrl同时再选中port，有主菜单选3D ModelerBooleanSubstrate,做到以下（5）绘
15、制空气腔由主菜单选Draw/Box,按下Tab键切换到参数区,起点坐标为（-28.2，-28.2，-8.2），三边的长度（56.4，56.4，20.3）；Name设为air, Transparent为0.8, 设置完毕后，按下Ctrl+D键，将图形显示适中。3、设置变量（1）在接地板中设置变量在绘图历史树中，展开groud节点，选择CreatRectangle项，点右键选择Properties.将弹出的属性窗口中的Position项由（-20，-20，0），改为(gndstart, gndstart,0)，按下回车，在弹出的新窗口定义变量gndstart的数值为-20mm ,点击OK关闭。再在原属性窗口，将Xsize,Ysize都改为gndsize,同样定义它的大小为40mm（2）将贴片设置为变量在
