hfss中文教程19.pdf

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00封面及申明

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01底面

微波|射频|仿真|通信|电子|EMC|天线|雷达|数值 ---- 专业微波工程师社区: http://bbs. eda.cn rf HFSS FULL BOOK v10 中文翻译版 568 页(原 801 页) (分节水印免费发布版) 微波仿真论坛 --组织翻译有史以来最全最强的 HFSS 中文教程版权申明: 此翻译稿版权为微波仿真论坛(bbs.rfeda.cn)所有. 分节版可以转载. 严禁转载 568 页完整版. 感谢所有参与翻译,校对,整理的会员推荐: EDA问题集合(收藏版) 之HFSS问题收藏集合  http://bbs.rfeda.cn/hfss.html Q: 分节版内容有删减吗? A:没有,只是把完整版分开按章节发布,免费下载.带水印但不影响基本阅读. Q: 完整版有什么优势? A:完整版会不断更新,修正,并加上心得注解.无水印.阅读更方便. Q: 本书结构? A: 前 200 页为使用介绍.接下来为实例(天线,器件,EMC,SI 等).最后 100 页为基础综述 Q: 完整版在哪里下载? A: 微波仿真论坛( http://bbs.rfeda.cn/read.php?tid=5454 ) Q: 有纸质版吗? A:有.与完整版一样,喜欢纸质版的请联系站长邮寄rfeda@126.com 无特别需求请用电子版 Q: 还有其它翻译吗? A:有专门协助团队之翻译小组.除 HFSS 外,还组织了 ADS,FEKO 的翻译.还有正在筹划中的任务! Q: 翻译工程量有多大? A:论坛 40 位热心会员,120 天初译,60 天校对.30 天整理成稿. 感谢他们的付出! Q: rfeda.cn 只讨论仿真吗? A:以仿真为主.微波综合社区. 论坛正在高速发展.涉及面会越来越广! 现涉及微波|射频|仿真|通信|电子|EMC| 天线|雷达|数值|高校|求职|招聘 Q: rfeda.cn 特色? A: 以技术交流为主,注重贴子质量,严禁灌水; 资料注重原创; 各个版块有专门协助团队快速解决会员问题; http://bbs.rfeda.cn --- 等待你的加入 RFEDA.cn rf---射频(Radio Frequency) eda---电子设计自动化(Electronic Design Automation)

微波|射频|仿真|通信|电子|EMC|天线|雷达|数值 ---- 专业微波工程师社区: http://bbs. eda.cn rf 致谢名单及详细说明 http://bbs.rfeda.cn/read.php?tid=5454 一个论坛繁荣离不开每一位会员的奉献多交流,力所能及帮助他人,少灌水,其实一点也不难打造国内最优秀的微波综合社区还等什么? 加入 RFEDA.CN 微波社区我们一直在努力微波仿真论坛 bbs.rfeda.cn RFEDA.cn rf---射频(Radio Frequency) eda---电子设计自动化(Electronic Design Automation)

原创:微波仿真论坛(http://bbs.rfeda.cn)—专业微波工程师社区 RFEDA 微波社区 --- 专业微波通信射频仿真论坛 --- 微波|射频|仿真|通信|电子|EMC|天线|雷达|数值欢迎您第十一章相关知识补充二边界与激励第一节边界和激励重要性一、为何边界和激励很重要？对于大多数的实际问题而言，为了求解麦克斯韦方程需要严格的矩阵方法，例如 Ansoft HFSS 使用的有限元素法（FEM）。 Ansoft HFSS 是用微分形式的麦克斯韦方程来求解波方程的。为了使这些微分表达式有效，前提是假设场矢量为：单一值有界限连续分布（沿着它们导数方向）而对于沿介质边界或者源端的前提假设则为：场矢量不连续场矢量导数没有意义边界条件是通过不连续边界来决定了场行为性质的。二、为什么我们关心它？因为它们迫使场沿着边界条件的定义来分布。作为一个用户，可能会问：关于场，边界条件做了一个怎样的假设？这些假设能够近似的被用于仿真的结构吗？在模型范围方面，为了把实际世界中的无限空间减少为有限的体积，Ansoft HFSS 自动在几何模型的周围表面应用边界——外部边界（Outer boundary），该默认边界为理想 E 边界（Perfect E）。在模型复杂性方面，为了减少模型的复杂性，可以通过应用边界条件进行改善：求解时间电脑资源配置如果不能理解边界条件，那么可能导致仿真结果和实际结果的不一致。三、Ansoft HFSS 边界条件的共同点激励方面：波端口（外部）集总端口（内部）表面近似方面：理想E或者理想H表面（Perfect E or Perfect H Surface）有限导体表面（Finite Conductivity Surface）阻抗表面（Impedance Surface）对称表面（Symmetry Surface）辐射表面（Radiation Surface）材料属性方面：微波仿真论坛组织翻译原创: RFEDA. 第 547 页 cn 拥有版权微波仿真论坛 (http://bbs.rfeda.cn) 协助团队 HFSS 小组 --- http://www.rfeda.cn http://bbs.rfeda.cn http://blog.rfeda.cn

原创:微波仿真论坛(http://bbs.rfeda.cn)—专业微波工程师社区 RFEDA 微波社区 --- 专业微波通信射频仿真论坛 --- 微波|射频|仿真|通信|电子|EMC|天线|雷达|数值欢迎您第十一章相关知识补充两种电介质之间的边界一个导体的有限导电性第二节、表面近似 Ansoft HFSS 对于表面的近似处理有以下几种方式：一）理想 E（Perfect E）理想 E 表面是迫使电场垂直于表面的近似方式，如右图。外部表面（Outer Surface）和理想导体材料属性（ PEC）都被默认处理为该表面。理想 E 表面通过消除导体损耗来减小模型复杂性。二）理想 H（Perfect H）理想 H 表面是迫使磁场相切于表面的近似方式，如右图。三）有限导体（Finite Conductivity）有限导体表面是有损电导体。它迫使电场在表面相切于 (SZ n H tan ) ，它的表面阻抗（ SZ ）等。有限导体表面通过消除导体厚度来减小模型复杂性。于(1 ) /j  四）阻抗表面（Impedance Surface）阻抗表面代表表面有一个已知阻抗。它迫使电场在表面相切于 (SZ n H tan ) ，它的表面阻抗（ SZ ）等于 s R jX （欧姆/平方，Ohms/Square）。阻抗表面分为：分层阻抗（Layered Impedance）， s 在多薄层结构中模型模拟为阻抗表面；集总 RLC（Lumped RLC），定义为 R、L、C 并联的表面，如下图。五）对称平面（Symmetry Planes）对称平面允许你只对结构的一部分进行建模。对称平面分为理想 E 或者理想 H 对称平面。此时表面必须暴露于外表面（outer surface），而且必须在一个平坦表面内定义。但是必须注意：几何对称不等于电性对称。对称平面通过消除部分求解体积来减小模型复杂性。下图是完整模型和对称面模型的示意图。微波仿真论坛组织翻译第 548 页原创: 微波仿真论坛 (http://bbs.rfeda.cn) http://www.rfeda.cn http://bbs.rfeda.cn http://blog.rfeda.cn 协助团队 HFSS 小组 --- RFEDA.cn 拥有版权

原创:微波仿真论坛(http://bbs.rfeda.cn)—专业微波工程师社区 RFEDA 微波社区 --- 专业微波通信射频仿真论坛 --- 微波|射频|仿真|通信|电子|EMC|天线|雷达|数值欢迎您第十一章相关知识补充六）辐射表面（Radiation Surface）辐射表面允许波辐射到无限远的空间中。且在辐射表面，边界会吸收波。辐射表面可以指定在任意表面上。辐射表面仿真精度依赖于：边界和辐射物体之间的距离，即辐射边界应该置于距离辐射体至少 1/4 波长的地方。如果你仿真一个没有辐射的结构体，边界可以置于少于 1/4 波长的地方（假设的有效性需要依据你的工程经验来判断）；入射角，即辐射边界将会反射大量的能量，这依赖于入射角。最佳性能是在垂直入射下得到，故应该避免入射角度大于 30 度。此外，辐射边界必须保留和入射波有关的凸面（convex）。七）理想匹配层（PML）理想匹配层允许波辐射到无限远的空间。但是这不是一个边界条件。PML 假设的材料会完全吸收碰撞上它们的电磁场，且这些材料是各向异性的。PML 的类型有：自由空间终端或者反射自由终端。 PML 仅仅能够被置于平坦表面。在模型复杂性方面，它们不会受到辐射边界距离或者入射角问题的影响，但是应该被置于至少距离强辐射体 1/10 波长的地方。八）无限地平面（Infinite Ground Planes）仿真无限地平面造成的影响。在后处理中，仅仅影响近场或者远场辐射的计算。无限地平面的类型有：理想 E，有限导体，或合阻抗表面。以下边界的参数可以使用包含频率（Freq）的表达式来赋值：有限导体边界，阻抗边界，集总 RLC 边界，层阻抗边界。而支持的频率扫描类型有：单点频率，离散频率扫描和插值频率扫描。第三节、激励端口是边界条件的唯一类型，它允许能量流进或者流出一个结构体，而且是定义在二维（2D）平坦表面上。任何端口解算器都是在假定的一个半无限长的波导上计算自然的场模式，且该波导与端口表面微波仿真论坛组织翻译第 549 页原创: 微波仿真论坛 (http://bbs.rfeda.cn) http://www.rfeda.cn http://bbs.rfeda.cn http://blog.rfeda.cn 协助团队 HFSS 小组 --- RFEDA.cn 拥有版权

原创:微波仿真论坛(http://bbs.rfeda.cn)—专业微波工程师社区 RFEDA 微波社区 --- 专业微波通信射频仿真论坛 --- 微波|射频|仿真|通信|电子|EMC|天线|雷达|数值欢迎您第十一章相关知识补充有相同截面和材料属性的。此外，端口解算器还将 2D 场模式作为全三维（3D）问题的边界条件。一、激励类型一）波端口（Wave Ports）——外部波端口推荐只应用于暴露在背景中的表面。它支持多模（例如耦合线）和端口平移（deembedding）方式，还计算频率依赖于特性阻抗（ 0Z ）的且在每个频率点都完全匹配的通用 S 参数。二）集总端口（Lumped Port）——内部集总端口建议只应用于几何模型内部的表面。它只支持单模（ TEM ）且没有端口平移（deembedding）。它使用用户定义的常数特征阻抗 0Z 进行归一化。二、波动方程波导中行波的场模式可以通过求解Maxwell方程获得。下面这个由2D解算器求解的方程，是直接由 Maxwell方程推出的。     1  r   E x y ( , )      r 2 0  E x y ( , ) 0  其中：  E x y ( , ) 是谐振电场的矢量表达式； 0 是自由空间的波数； r 是复数相对导磁率； r 是复数相对介电常数。  E x y 求解这个方程后，2D解算器得到一个矢量解 ( , ) 形式的激励场模式。这些矢量解与和无关， z t 只要在矢量解后面乘上 ze  ，它们就变成了行波。另外，我们需注意计算出的激励场模式只能在单一频率上有效。对于每一个感兴趣的频率，计算出的激励场模式会不一样。三、模式、反射和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包含由于高频结构不连续引起的高次模反射。如果这些高次模反射回激励源端口，或者传输到另一个端口，那么和这些高次模相关的 S 参数就必须被计算入内。如果高次模在传播到任何其它端口前，因损耗或者它是非传播模式而造成衰减，那么我们就可以不考虑这些高次模的 S 参数。四、波端口要求一定长度的同质交截部分微波仿真论坛组织翻译第 550 页 http://www.rfeda.cn http://bbs.rfeda.cn http://blog.rfeda.cn 原创: 微波仿真论坛 (http://bbs.rfeda.cn) 协助团队 HFSS 小组 --- RFEDA.cn 拥有版权

原创:微波仿真论坛(http://bbs.rfeda.cn)—专业微波工程师社区 RFEDA 微波社区 --- 专业微波通信射频仿真论坛 --- 微波|射频|仿真|通信|电子|EMC|天线|雷达|数值欢迎您第十一章相关知识补充 Ansoft HFSS 假定你所定义的每个端口都与一个半无限长波导相连，这个半无限波导具有与波端口相同的交截部分，如下图所示。五、波端口边界条件波端口的边界条件可以设置为以下几种：一）理想 E 或者有限导体边界 Ansoft HFSS 默认所有外边界都是理想 E 边界。波端口是在一个波导中定义的。对于闭合传输线（同轴或者波导）很方便的设置为波端口。对于非平衡或者非闭合传输线（微带，CPW，Slotline，等等）则很具挑战性。二）对称或者阻抗边界在端口边缘设置（Recognized）。三）辐射边界默认接口是理想E边界。六、集总端口边界条件集总端口的边界条件可以设置为以下几种：一）理想 E 或者有限导体在任何与导体或者另外一个端口交截的端口边缘设定，如右图所示。二）理想H 在其他所有残余的端口边缘设定，如右图所示。微波仿真论坛组织翻译第 551 页 (http://bbs.rfeda.cn) 协助团队 HFSS 小组 --- RFEDA.cn 拥有版权原创: 微波仿真论坛 http://www.rfeda.cn http://bbs.rfeda.cn http://blog.rfeda.cn

原创:微波仿真论坛(http://bbs.rfeda.cn)—专业微波工程师社区 RFEDA 微波社区 --- 专业微波通信射频仿真论坛 --- 微波|射频|仿真|通信|电子|EMC|天线|雷达|数值欢迎您第十一章相关知识补充七、激励校准为了保证结果的一致性，端口必须进行校正。校准时需考虑以下问题：场的方向性、极性和电压的计算。校准时有以下相关事项：一）求解类型: 驱动模式驱动模式是用波导模式的输入和反射功率来表示的。对于含有几个准TEM（quasi－TEM）模式的问题而言（耦合传输线或者多耦合传输线），该定义不是令人满意的。驱动模式是求解器最常用的求解类型。该求解类型的校准方式有：积分线校准和端口间的相位校准。电压模式积分路径有：Zpi（用功率和电流计算特性阻抗），Zpv（用功率和电压计算特性阻抗），Zvi（用电压和电流计算特性阻抗）。二）求解类型: 驱动终端驱动终端求解类型反映的是波端口节点电压和电流的线性叠加，是从模式解（Modal Solution）中完成等效转换。该求解类型的校准：终端线，极化,和节点电压积分路径。八、解算类型实例下图是解算类型的分解图示。九、边界条件的应用情况 1：微波仿真论坛组织翻译第 552 页原创: 微波仿真论坛 (http://bbs.rfeda.cn) http://www.rfeda.cn http://bbs.rfeda.cn http://blog.rfeda.cn 协助团队 HFSS 小组 --- RFEDA.cn 拥有版权

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