HFSS電磁仿真設計從入門到精通（簡體書）

目錄

上篇基礎篇

第1章HFSS概述2
1．1 HFSS簡介2
1．2 啟動HFSS 4
1．3 HFSS工程的通用設置5
1．3．1 設置工程文件的默認路徑5
1．3．2 新建設計文件設置5
1．4 HFSS設計流程6

第2章入門實例——T形波導的內場分析和優化設計7
2．1 設計概述7
2．2 T形波導內場分析8
2．2．1 新建工程設置8
2．2．2 創建T形波導模型8
2．2．3 分析求解設置16
2．2．4 運行仿真分析18
2．2．5 查看分析計算結果19
2．2．6 保存設計並退出HFSS 21
2．3 T形波導的優化分析21
2．3．1 新建一個優化設計工程21
2．3．2 參數掃描分析設置和仿真分析21
2．3．3 查看參數掃描分析結果24
2．3．4 優化設計25
2．3．5 查看優化結果27
2．3．6 保存並退出HFSS 28

第3章HFSS工作界面29
3．1 HFSS工作界面29
3．1．1 主菜單欄30
3．1．2 工具欄38
3．1．3 工程管理窗口39
3．1．4 屬性窗口39
3．1．5 三維模型窗口39
3．1．6 信息管理窗口40
3．1．7 進程窗口40
3．1．8 狀態欄41
3．2 柵格顯示和柵格平面41
3．3 顯示坐標系41
3．4 本章小結42

第4章HFSS中的建模操作43
4．1 創建長方體模型43
4．1．1 創建長方體模型的操作步驟44
4．1．2 物體屬性對話框的詳細解釋46
4．2 HFSS中的基本模型及其創建47
4．2．1 鼠標光標的移動模式47
4．2．2 捕捉模式(Snap Mode) 47
4．2．3 物體的基本模型48
4．3 物體的材料屬性51
4．3．1 編輯物體材料庫52
4．3．2 設置物體模型的材料53
4．4 改變視圖54
4．4．1 改變視圖的操作命令54
4．4．2 顯示和隱藏物體模型56
4．5 選擇模式與操作56
4．5．1 選擇模式56
4．5．2 選擇操作57
4．5．3 多重選擇58
4．6 物體模型的幾何變換58
4．7 物體模型的布爾運算操作61
4．8 HFSS中的坐標系64
4．8．1 相對坐標系65
4．8．2 面坐標系66
4．9 建模相關選項的設置67
4．10 本章小結68

第5章邊界條件和激勵69
5．1 概述69
5．2 邊界條件的類型和設置70
5．2．1 理想導體邊界條件70
5．2．2 理想磁邊界條件71
5．2．3 有限導體邊界條件72
5．2．4 輻射邊界條件73
5．2．5 對稱邊界條件75
5．2．6 阻抗邊界條件77
5．2．7 集總RLC邊界條件78
5．2．8 分層阻抗邊界條件79
5．2．9 無限地平面邊界條件80
5．2．10 主從邊界條件80
5．2．11 理想匹配層83
5．3 激勵的類型和設置83
5．3．1 波端口激勵83
5．3．2 波端口激勵的設置步驟86
5．3．3 集總端口激勵90
5．3．4 Floquet端口激勵93
5．3．5 入射波激勵94
5．3．6 電壓源激勵94
5．3．7 電流源激勵95
5．3．8 磁偏置激勵95
5．4 本章小結95

第6章HFSS求解器和求解分析設置96
6．1 求解器和求解類型96
6．1．1 HFSS求解器97
6．1．2 HFSS-IE求解器98
6．2 自適應網格剖分99
6．2．1 收斂標準99
6．2．2 收斂精度100
6．2．3 自適應網格剖分頻率的選擇100
6．3 求解設置101
6．3．1 添加和定義求解設置101
6．3．2 修改和刪除已添加的求解設置105
6．4 掃頻分析105
6．4．1 掃頻類型106
6．4．2 添加和定義掃頻設置107
6．4．3 修改和刪除已添加的掃頻項110
6．5 設計檢查和運行仿真分析110
6．5．1 設計檢查110
6．5．2 運行仿真分析111
6．6 本章小結111

第7章HFSS中的變量和Optimetrics 112
7．1 變量112
7．1．1 變量類型112
7．1．2 變量定義113
7．1．3 添加、刪除和使用變量114
7．2 Optimetrics模塊117
7．3 參數掃描分析117
7．4 優化設計119
7．4．1 初始設計119
7．4．2 定義優化變量119
7．4．3 構造目標函數120
7．4．4 優化算法121
7．5 調諧分析124
7．6 靈敏度分析124
7．7 統計分析124
7．8 Optimetrics應用實例125
7．8．1 定義變量126
7．8．2 參數掃描分析舉例128
7．8．3 優化設計舉例131
7．8．4 調諧分析舉例135
7．8．5 靈敏度分析舉例136
7．8．6 統計分析舉例139
7．9 本章小結142

第8章HFSS的數據後處理143
8．1 求解信息數據143
8．2 數值結果145
8．2．1 數值結果的顯示方式145
8．2．2 數值結果的類型146
8．2．3 輸出變量147
8．2．4 查看數值結果的操作步驟148
8．2．5 編輯圖形顯示結果報告150
8．3 場分佈圖151
8．3．1 繪製場分佈圖的操作步驟153
8．3．2 場分佈的動態顯示154
8．4 天線輻射問題的後處理155
8．4．1 定義遠區場輻射表面156
8．4．2 天線方向圖157
8．4．3 天線參數159
8．4．4 HFSS中天線陣的處理162
8．5 本章小結166

下篇實踐篇

第9章HFSS環形定向耦合器設計實例168
9．1 環形定向耦合器簡介168
9．2 使用HFSS設計環形定向耦合器概述169
9．2．1 耦合器的理論計算169
9．2．2 HFSS設計簡介170
9．2．3 HFSS設計環境概述170
9．3 新建HFSS工程170
9．4 創建環形定向耦合器模型171
9．4．1 設置默認的長度單位171
9．4．2 建模相關選項設置171
9．4．3 定義變量length 172
9．4．4 添加新材料173
9．4．5 創建帶狀線介質層模型174
9．4．6 創建帶狀線金屬層模型176
9．5 分配邊界條件和激勵180
9．6 求解設置183
9．6．1 求解設置183
9．6．2 掃頻設置183
9．7 設計檢查和運行仿真分析184
9．7．1 設計檢查184
9．7．2 運行仿真分析184
9．8 查看仿真分析結果185
9．8．1 查看S參數掃頻結果185
9．8．2 查看4GHz頻點的S矩陣186
9．9 結果討論187
9．9．1 重新仿真驗證S矩陣結果187
9．9．2 使用端口平移功能驗證S矩陣結果188
9．10 本章小結190

第10章HFSS微帶天線設計實例191
10．1 微帶天線簡介191
10．1．1 微帶天線結構192
10．1．2 微帶天線的輻射機理192
10．1．3 微帶天線的饋電192
10．1．4 矩形微帶天線的特性參數193
10．2 設計指標和天線幾何結構參數計算195
10．3 HFSS設計和建模概述195
10．3．1 微帶天線建模概述196
10．3．2 HFSS設計環境概述197
10．4 新建HFSS工程197
10．5 創建微帶天線模型198
10．5．1 設置默認的長度單位198
10．5．2 建模相關選項設置198
10．5．3 添加和定義設計變量198
10．5．4 創建介質基片199
10．5．5 創建輻射貼片201
10．5．6 創建參考地202
10．5．7 創建同軸饋線的內芯203
10．5．8 創建信號傳輸端口面203
10．6 設置邊界條件和激勵205
10．6．1 設置邊界條件205
10．6．2 設置端口激勵207
10．7 求解設置208
10．7．1 求解頻率和網格剖分設置208
10．7．2 掃頻設置208
10．8 設計檢查和運行仿真分析209
10．8．1 設計檢查209
10．8．2 運行仿真分析209
10．9 查看天線回波損耗210
10．10 參數掃描分析211
10．10．1 分析諧振頻率隨輻射貼片長度L0的變化關係211
10．10．2 分析諧振頻率隨輻射貼片寬度W0的變化關係212
10．10．3 輸入阻抗和同軸線饋電點位置的變化關係214
10．11 優化設計216
10．11．1 設置優化變量217
10．11．2 添加優化設計217
10．11．3 運行優化設計查看優化結果219
10．12 查看優化後的天線性能219
10．12．1 重新運行仿真分析220
10．12．2 查看天線性能220
10．13 本章小結225

第11章HFSS陣列天線分析226
11．1 HFSS設計概述226
11．1．1 陣元模型227
11．1．2 HFSS設計環境概述228
11．2 新建工程228
11．3 創建陣元模型228
11．3．1 設置默認的長度單位228
11．3．2 建模相關選項設置229
11．3．3 創建波導陣元229
11．3．4 創建陣元外的自由空間模型231
11．4 分配邊界條件和激勵232
11．4．1 設置CellBox左右兩側表面為一對主從邊界條件232
11．4．2 設置CellBox前後表面為一對主從邊界條件235
11．4．3 為陣元波導底面分配波端口激勵236
11．4．4 為CellBox上表面分配Floquet端口激勵236
11．5 求解設置239
11．6 設計檢查和運行仿真分析239
11．6．1 設計檢查239
11．6．2 運行仿真分析240
11．7 查看仿真分析結果240
11．7．1 定義輻射表面241
11．7．2 查看天線陣元場強方向圖242
11．7．3 查看天線陣列的場強方向圖244
11．8 本章小結246

第12章HFSS差分信號分析實例247
12．1 HFSS設計概述247
12．1．1 HFSS求解類型和建模簡述248
12．1．2 求解頻率和掃頻設置249
12．1．3 HFSS設計環境概述249
12．2 新建工程249
12．3 創建帶狀線差分對模型250
12．3．1 設置默認的長度單位250
12．3．2 建模相關選項設置250
12．3．3 創建差分信號線模型250
12．3．4 創建FR4介質層253
12．3．5 添加和使用變量255
12．4 分配端口激勵256
12．4．1 創建波端口激勵表面256
12．4．2 分配波端口激勵和差分信號對258
12．4．3 設置差分信號線258
12．4．4 端口平移259
12．5 求解設置260
12．5．1 求解頻率設置260
12．5．2 掃頻設置260
12．6 設計檢查和運行仿真分析261
12．6．1 設計檢查261
12．6．2 運行仿真分析262
12．7 數據後處理262
12．7．1 差模信號的S參數掃頻分析結果262
12．7．2 共模信號的S參數掃頻分析結果263
12．7．3 端口的差模阻抗和共模阻抗264
12．7．4 端口處差模信號和共模信號的電場分佈264
12．8 本章小結266

第13章HFSS諧振腔體分析實例267
13．1 圓柱形腔體諧振器簡介267
13．2 HFSS設計概述269
13．2．1 HFSS建模和求解簡介269
13．2．2 HFSS設計環境概述270
13．3 新建工程270
13．4 創建圓形諧振腔模型271
13．4．1 設置默認的長度單位271
13．4．2 建模相關選項設置271
13．4．3 創建圓形諧振腔體模型271
13．5 邊界條件和激勵273
13．6 求解設置274
13．7 設計檢查和運行仿真分析274
13．7．1 設計檢查274
13．7．2 運行仿真分析275
13．8 結果分析275
13．8．1 諧振頻率和品質因數Q 275
13．8．2 腔體內部電磁場的分佈276
13．9 參數掃描分析279
13．9．1 定義設計變量279
13．9．2 創建介質圓柱體280
13．9．3 添加參數掃描分析設置282
13．9．4 運行參數掃描分析283
13．9．5 參數掃描分析結果283
13．10 本章小結284

第14章HFSS計算SAR工程實例285
14．1 設計背景285
14．2 HFSS設計概述286
14．2．1 建模概述286
14．2．2 HFSS設計環境概述287
14．3 新建工程287
14．3．1 運行HFSS並新建工程287
14．3．2 設置求解類型287
14．3．3 設置默認長度單位288
14．3．4 建模相關選項設置288
14．4 創建偶極子天線模型288
14．4．1 創建相對坐標系288
14．4．2 創建偶極子天線模型289
14．4．3 給偶極子天線分配集總端口激勵292
14．5 創建外殼和腦組織液模型294
14．5．1 創建第一個球體294
14．5．2 創建第二個球體297
14．5．3 生成外殼和腦組織液模型299
14．6 創建SAR的計算線300
14．7 分配輻射邊界條件301
14．8 求解設置302
14．9 設計檢查和運行仿真分析303
14．9．1 設計檢查303
14．9．2 運行仿真分析303
14．10 查看分析結果304
14．10．1 SAR計算結果304
14．10．2 BrainFluid模型內部的電場分佈305
14．11 本章小結306

第15章HFSS雷達散射截面分析實例307
15．1 雷達散射截面介紹307
15．2 HFSS設計及其設計環境概述309
15．3 新建HFSS工程309
15．4 設計建模311
15．4．1 創建長方體模型311
15．4．2 設置PML邊界條件312
15．5 求解設置314
15．6 雙站RCS分析314
15．6．1 定義入射波激勵314
15．6．2 設計檢查並運行仿真分析315
15．6．3 查看雙站RCS分析結果316
15．7 單站RCS分析318
15．7．1 定義入射波激勵318
15．7．2 運行仿真分析319
15．7．3 查看單站RCS分析結果319
15．8 本章小結320

第16章HFSS時域求解器應用實例321
16．1 HFSS時域求解器和TDR分析321
16．1．1 HFSS時域求解器簡介321
16．1．2 TDR分析介紹321
16．2 HFSS設計概述322
16．3 新建HFSS工程323
16．4 設計建模325
16．4．1 創建同軸線結構模型325
16．4．2 設置端口激勵331
16．5 求解設置333
16．6 設計檢查和運行仿真分析334
16．7 查看TDR分析結果335
16．8 本章小結337

第17章HFSS-IE求解器應用實例338
17．1 HFSS-IE求解器介紹338
17．2 HFSS設計及其設計環境概述339
17．3 新建HFSS工程340
17．4 設計建模341
17．4．1 創建曲線341
17．4．2 創建紡錘形金屬體342
17．5 設置平面波激勵343
17．6 求解設置344
17．7 設計檢查和運行仿真分析344
17．7．1 設計檢查344
17．7．2 運行仿真分析345
17．8 查看分析結果345
17．9 本章小結347