HFSS电磁仿真设计从入门到精通 易迪拓培训 李明洋 刘敏 编著 著 专业科技 文轩网

目  录 上篇  基础篇 第 1章  HFSS概述  2 1.1  HFSS简介  2 1.2  启动HFSS  4 1.3  HFSS工程的通用设置  5 1.3.1  设置工程文件的默认路径  5 1.3.2  新建设计文件设置  5 1.4  HFSS设计流程  6 第 2章  入门实例——T形波导的内场分析和优化设计  7 2.1  设计概述  7 2.2  T形波导内场分析  8 2.2.1  新建工程设置  8 2.2.2  创建T形波导模型  8 2.2.3  分析求解设置  16 2.2.4  运行仿真分析  18 2.2.5  查看分析计算结果  19 2.2.6  保存设计并退出HFSS  21 2.3  T形波导的优化分析  21 2.3.1  新建一个优化设计工程  21 2.3.2  参数扫描分析设置和仿真分析  21 2.3.3  查看参数扫描分析结果  24 2.3.4  优化设计  25 2.3.5  查看优化结果  27 2.3.6  保存并退出HFSS  28 第3章  HFSS工作界面  29 3.1  HFSS工作界面  29 3.1.1  主菜单栏  30 3.1.2  工具栏  38 3.1.3  工程管理窗口  39 3.1.4  属性窗口  39 3.1.5  三维模型窗口  39 3.1.6  信息管理窗口  40 3.1.7  进程窗口  40 3.1.8  状态栏  41 3.2  栅格显示和栅格平面  41 3.3  显示坐标系  41 3.4  本章小结  42 第4章  HFSS中的建模操作  43 4.1  创建长方体模型  43 4.1.1  创建长方体模型的操作步骤  44 4.1.2  物体属性对话框的详细解释  46 4.2  HFSS中的基本模型及其创建  47 4.2.1  鼠标光标的移动模式  47 4.2.2  捕捉模式(Snap Mode)  47 4.2.3  物体的基本模型  48 4.3  物体的材料属性  51 4.3.1  编辑物体材料库  52 4.3.2  设置物体模型的材料  53 4.4  改变视图  54 4.4.1  改变视图的操作命令  54 4.4.2  显示和隐藏物体模型  56 4.5  选择模式与操作  56 4.5.1  选择模式  56 4.5.2  选择操作  57 4.5.3  多重选择  58 4.6  物体模型的几何变换  58 4.7  物体模型的布尔运算操作  61 4.8  HFSS中的坐标系  64 4.8.1  相对坐标系  65 4.8.2  面坐标系  66 4.9  建模相关选项的设置  67 4.10  本章小结  68 第5章  边界条件和激励  69 5.1  概述  69 5.2  边界条件的类型和设置  70 5.2.1  理想导体边界条件  70 5.2.2  理想磁边界条件  71 5.2.3  有限导体边界条件  72 5.2.4  辐射边界条件  73 5.2.5  对称边界条件  75 5.2.6  阻抗边界条件  77 5.2.7  集总RLC边界条件  78 5.2.8  分层阻抗边界条件  79 5.2.9  无限地平面边界条件  80 5.2.10  主从边界条件  80 5.2.11  理想匹配层  83 5.3  激励的类型和设置  83 5.3.1  波端口激励  83 5.3.2  波端口激励的设置步骤  86 5.3.3  集总端口激励  90 5.3.4  Floquet端口激励  93 5.3.5  入射波激励  94 5.3.6  电压源激励  94 5.3.7  电流源激励  95 5.3.8  磁偏置激励  95 5.4  本章小结  95 第6章  HFSS求解器和求解分析设置  96 6.1  求解器和求解类型  96 6.1.1  HFSS求解器  97 6.1.2  HFSS-IE求解器  98 6.2  自适应网格剖分  99 6.2.1  收敛标准  99 6.2.2  收敛精度  100 6.2.3  自适应网格剖分频率的选择  100 6.3  求解设置  101 6.3.1  添加和定义求解设置  101 6.3.2  修改和删除已添加的求解设置  105 6.4  扫频分析  105 6.4.1  扫频类型  106 6.4.2  添加和定义扫频设置  107 6.4.3  修改和删除已添加的扫频项  110 6.5  设计检查和运行仿真分析  110 6.5.1  设计检查  110 6.5.2  运行仿真分析  111 6.6  本章小结  111 第7章  HFSS中的变量和Optimetrics  112 7.1  变量  112 7.1.1  变量类型  112 7.1.2  变量定义  113 7.1.3  添加、删除和使用变量  114 7.2  Optimetrics模块  117 7.3  参数扫描分析  117 7.4  优化设计  119 7.4.1  初始设计  119 7.4.2  定义优化变量  119 7.4.3  构造目标函数  120 7.4.4  优化算法  121 7.5  调谐分析  124 7.6  灵敏度分析  124 7.7  统计分析  124 7.8  Optimetrics应用实例  125 7.8.1  定义变量  126 7.8.2  参数扫描分析举例  128 7.8.3  优化设计举例  131 7.8.4  调谐分析举例  135 7.8.5  灵敏度分析举例  136 7.8.6  统计分析举例  139 7.9  本章小结  142 第8章  HFSS的数据后处理  143 8.1  求解信息数据  143 8.2  数值结果  145 8.2.1  数值结果的显示方式  145 8.2.2  数值结果的类型  146 8.2.3  输出变量  147 8.2.4  查看数值结果的操作步骤  148 8.2.5  编辑图形显示结果报告  150 8.3  场分布图  151 8.3.1  绘制场分布图的操作步骤  153 8.3.2  场分布的动态显示  154 8.4  天线辐射问题的后处理  155 8.4.1  定义远区场辐射表面  156 8.4.2  天线方向图  157 8.4.3  天线参数  159 8.4.4  HFSS中天线阵的处理  162 8.5  本章小结  166 下篇  实践篇 第9章  HFSS环形定向耦合器设计实例  168 9.1  环形定向耦合器简介  168 9.2  使用HFSS设计环形定向耦合器概述  169 9.2.1  耦合器的理论计算  169 9.2.2  HFSS设计简介  170 9.2.3  HFSS设计环境概述  170 9.3  新建HFSS工程  170 9.4  创建环形定向耦合器模型  171 9.4.1  设置默认的长度单位  171 9.4.2  建模相关选项设置  171 9.4.3  定义变量length  172 9.4.4  添加新材料  173 9.4.5  创建带状线介质层模型  174 9.4.6  创建带状线金属层模型  176 9.5  分配边界条件和激励  180 9.6  求解设置  183 9.6.1  求解设置  183 9.6.2  扫频设置  183 9.7  设计检查和运行仿真分析  184 9.7.1  设计检查  184 9.7.2  运行仿真分析  184 9.8  查看仿真分析结果  185 9.8.1  查看S参数扫频结果  185 9.8.2  查看4GHz频点的S矩阵  186 9.9  结果讨论  187 9.9.1  重新仿真验证S矩阵结果  187 9.9.2  使用端口平移功能验证S矩阵结果  188 9.10  本章小结  190 第 10章  HFSS微带天线设计实例  191 10.1  微带天线简介  191 10.1.1  微带天线结构  192 10.1.2  微带天线的辐射机理  192 10.1.3  微带天线的馈电  192 10.1.4  矩形微带天线的特性参数  193 10.2  设计指标和天线几何结构参数计算  195 10.3  HFSS设计和建模概述  195 10.3.1  微带天线建模概述  196 10.3.2  HFSS设计环境概述  197 10.4  新建HFSS工程  197 10.5  创建微带天线模型  198 10.5.1  设置默认的长度单位  198 10.5.2  建模相关选项设置  198 10.5.3  添加和定义设计变量  198 10.5.4  创建介质基片  199 10.5.5  创建辐射贴片  201 10.5.6  创建参考地  202 10.5.7  创建同轴馈线的内芯  203 10.5.8  创建信号传输端口面  203 10.6  设置边界条件和激励  205 10.6.1  设置边界条件  205 10.6.2  设置端口激励  207 10.7  求解设置  208 10.7.1  求解频率和网格剖分设置  208 10.7.2  扫频设置  208 10.8  设计检查和运行仿真分析  209 10.8.1  设计检查  209 10.8.2  运行仿真分析  209 10.9  查看天线回波损耗  210 10.10  参数扫描分析  211 10.10.1  分析谐振频率随辐射贴片长度L0的变化关系  211 10.10.2  分析谐振频率随辐射贴片宽度W0的变化关系  212 10.10.3  输入阻抗和同轴线馈电点位置的变化关系  214 10.11  优化设计  216 10.11.1  设置优化变量  217 10.11.2  添加优化设计  217 10.11.3  运行优化设计查看优化结果  219 10.12  查看优化后的天线性能  219 10.12.1  重新运行仿真分析  220 10.12.2  查看天线性能  220 10.13  本章小结  225 第 11章  HFSS阵列天线分析  226 11.1  HFSS设计概述  226 11.1.1  阵元模型  227 11.1.2  HFSS设计环境概述  228 11.2  新建工程  228 11.3  创建阵元模型  228 11.3.1  设置默认的长度单位  228 11.3.2  建模相关选项设置  229 11.3.3  创建波导阵元  229 11.3.4  创建阵元外的自由空间模型  231 11.4  分配边界条件和激励  232 11.4.1  设置CellBox左右两侧表面为一对主从边界条件  232 11.4.2  设置CellBox前后表面为一对主从边界条件  235 11.4.3  为阵元波导底面分配波端口激励  236 11.4.4  为CellBox上表面分配Floquet端口激励  236 11.5  求解设置  239 11.6  设计检查和运行仿真分析  239 11.6.1  设计检查  239 11.6.2  运行仿真分析  240 11.7  查看仿真分析结果  240 11.7.1  定义辐射表面  241 11.7.2  查看天线阵元场强方向图  242 11.7.3  查看天线阵列的场强方向图  244 11.8  本章小结  246 第 12章  HFSS差分信号分析实例  247 12.1  HFSS设计概述  247 12.1.1  HFSS求解类型和建模简述  248 12.1.2  求解频率和扫频设置  249 12.1.3  HFSS设计环境概述  249 12.2  新建工程  249 12.3  创建带状线差分对模型  250 12.3.1  设置默认的长度单位  250 12.3.2  建模相关选项设置  250 12.3.3  创建差分信号线模型  250 12.3.4  创建FR4介质层  253 12.3.5  添加和使用变量  255 12.4  分配端口激励  256 12.4.1  创建波端口激励表面  256 12.4.2  分配波端口激励和差分信号对  258 12.4.3  设置差分信号线  258 12.4.4  端口平移  259 12.5  求解设置  260 12.5.1  求解频率设置  260 12.5.2  扫频设置  260 12.6  设计检查和运行仿真分析  261 12.6.1  设计检查  261 12.6.2  运行仿真分析  262 12.7  数据后处理  262 12.7.1  差模信号的S参数扫频分析结果  262 12.7.2  共模信号的S参数扫频分析结果  263 12.7.3  端口的差模阻抗和共模阻抗  264 12.7.4  端口处差模信号和共模信号的电场分布  264 12.8  本章小结  266 第 13章  HFSS谐振腔体分析实例  267 13.1  圆柱形腔体谐振器简介  267 13.2  HFSS设计概述  269 13.2.1  HFSS建模和求解简介  269 13.2.2  HFSS设计环境概述  270 13.3  新建工程  270 13.4  创建圆形谐振腔模型  271 13.4.1  设置默认的长度单位  271 13.4.2  建模相关选项设置  271 13.4.3  创建圆形谐振腔体模型  271 13.5  边界条件和激励  273 13.6  求解设置  274 13.7  设计检查和运行仿真分析  274 13.7.1  设计检查  274 13.7.2  运行仿真分析  275 13.8  结果分析  275 13.8.1  谐振频率和品质因数Q  275 13.8.2  腔体内部电磁场的分布  276 13.9  参数扫描分析  279 13.9.1  定义设计变量  279 13.9.2  创建介质圆柱体  280 13.9.3  添加参数扫描分析设置  282 13.9.4  运行参数扫描分析  283 13.9.5  参数扫描分析结果  283 13.10  本章小结  284 第 14章  HFSS计算SAR工程实例  285 14.1  设计背景  285 14.2  HFSS设计概述  286 14.2.1  建模概述  286 14.2.2  HFSS设计环境概述  287 14.3  新建工程  287 14.3.1  运行HFSS并新建工程  287 14.3.2  设置求解类型  287 14.3.3  设置默认长度单位  288 14.3.4  建模相关选项设置  288 14.4  创建偶极子天线模型  288 14.4.1  创建相对坐标系  288 14.4.2  创建偶极子天线模型  289 14.4.3  给偶极子天线分配集总端口激励  292 14.5  创建外壳和脑组织液模型  294 14.5.1  创建第 一个球体  294 14.5.2  创建第 二个球体  297 14.5.3  生成外壳和脑组织液模型  299 14.6  创建SAR的计算线  300 14.7  分配辐射边界条件  301 14.8  求解设置  302 14.9  设计检查和运行仿真分析  303 14.9.1  设计检查  303 14.9.2  运行仿真分析  303 14.10  查看分析结果  304 14.10.1  SAR计算结果  304 14.10.2  BrainFluid模型内部的电场分布  305 14.11  本章小结  306 第 15章  HFSS雷达散射截面分析实例  307 15.1  雷达散射截面介绍  307 15.2  HFSS设计及其设计环境概述  309 15.3  新建HFSS工程  309 15.4  设计建模  311 15.4.1  创建长方体模型  311 15.4.2  设置PML边界条件  312 15.5  求解设置  314 15.6  双站RCS分析  314 15.6.1  定义入射波激励  314 15.6.2  设计检查并运行仿真分析  315 15.6.3  查看双站RCS分析结果  316 15.7  单站RCS分析  318 15.7.1  定义入射波激励  318 15.7.2  运行仿真分析  319 15.7.3  查看单站RCS分析结果  319 15.8  本章小结  320 第 16章  HFSS时域求解器应用实例  321 16.1  HFSS时域求解器和TDR分析  321 16.1.1  HFSS时域求解器简介  321 16.1.2  TDR分析介绍  321 16.2  HFSS设计概述  322 16.3  新建HFSS工程  323 16.4  设计建模  325 16.4.1  创建同轴线结构模型  325 16.4.2  设置端口激励  331 16.5  求解设置  333 16.6  设计检查和运行仿真分析  334 16.7  查看TDR分析结果  335 16.8  本章小结  337 第 17章  HFSS-IE求解器应用实例  338 17.1  HFSS-IE求解器介绍  338 17.2  HFSS设计及其设计环境概述  339 17.3  新建HFSS工程  340 17.4  设计建模  341 17.4.1  创建曲线  341 17.4.2  创建纺锤形金属体  342 17.5  设置平面波激励  343 17.6  求解设置  344 17.7  设计检查和运行仿真分析  344 17.7.1  设计检查  344 17.7.2  运行仿真分析  345 17.8  查看分析结果  345 17.9  本章小结  347