HFSS及其應(yīng)用

1、Ansoft HFSS電磁仿真電磁仿真及其應(yīng)用及其應(yīng)用一、一、HFSS簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 美國(guó)美國(guó)Ansoft公司開(kāi)發(fā)公司開(kāi)發(fā)的采用有限元法全波電磁的采用有限元法全波電磁仿真軟件，以其無(wú)與倫比仿真軟件，以其無(wú)與倫比的的仿真精度仿真精度和和可靠性可靠性、快快捷的仿真速度捷的仿真速度、方便易用方便易用的操作界面、穩(wěn)定成熟的的操作界面、穩(wěn)定成熟的自適應(yīng)網(wǎng)格剖分技術(shù)自適應(yīng)網(wǎng)格剖分技術(shù)成為成為業(yè)界公認(rèn)的三維電磁場(chǎng)設(shè)業(yè)界公認(rèn)的三維電磁場(chǎng)設(shè)計(jì)和分析的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)和分析的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。HFSS (High Frequency Structure Simulator)二、二、HFSS原理原理p有限元方法有限元方法 (Fini

2、te Element Method , FEM)p自適應(yīng)網(wǎng)格剖分技術(shù)自適應(yīng)網(wǎng)格剖分技術(shù)三、三、HFSS的應(yīng)用的應(yīng)用p 射頻和微波無(wú)源器件設(shè)計(jì)射頻和微波無(wú)源器件設(shè)計(jì)HFSS能夠快速精確地計(jì)算各種射頻能夠快速精確地計(jì)算各種射頻/微波無(wú)源器件的電磁特性，得到微波無(wú)源器件的電磁特性，得到S參參數(shù)、傳播常數(shù)、電磁特性，優(yōu)化器件的性能指標(biāo)，并進(jìn)行容差分析。數(shù)、傳播常數(shù)、電磁特性，優(yōu)化器件的性能指標(biāo)，并進(jìn)行容差分析。三、三、HFSS的應(yīng)用的應(yīng)用p 天線(xiàn)、天線(xiàn)陣列設(shè)計(jì)天線(xiàn)、天線(xiàn)陣列設(shè)計(jì)HFSS能夠快速精確地計(jì)算天線(xiàn)的各種性能，包括二維、三維遠(yuǎn)場(chǎng)能夠快速精確地計(jì)算天線(xiàn)的各種性能，包括二維、三維遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)輻射方向

3、圖、天線(xiàn)的方向性、增益、軸比、半功率波瓣寬度、和近場(chǎng)輻射方向圖、天線(xiàn)的方向性、增益、軸比、半功率波瓣寬度、內(nèi)部電場(chǎng)分布、天線(xiàn)阻抗、電壓駐波比、內(nèi)部電場(chǎng)分布、天線(xiàn)阻抗、電壓駐波比、S參數(shù)等。參數(shù)等。三、三、HFSS的應(yīng)用的應(yīng)用p 高速數(shù)字信號(hào)完整性分析高速數(shù)字信號(hào)完整性分析HFSS能夠自動(dòng)和精確地提取高速互聯(lián)結(jié)構(gòu)和版圖寄生效應(yīng)，結(jié)合能夠自動(dòng)和精確地提取高速互聯(lián)結(jié)構(gòu)和版圖寄生效應(yīng)，結(jié)合Ansoft Designer或其它電路仿真分析工具去仿真瞬態(tài)現(xiàn)象?；蚱渌娐贩抡娣治龉ぞ呷シ抡嫠矐B(tài)現(xiàn)象。三、三、HFSS的應(yīng)用的應(yīng)用p 電磁干擾和電磁兼容電磁干擾和電磁兼容(EMI/EMC)分析分析HFSS強(qiáng)大的場(chǎng)

4、后處理功能可以把整個(gè)空間的場(chǎng)分布以色標(biāo)圖的方式直強(qiáng)大的場(chǎng)后處理功能可以把整個(gè)空間的場(chǎng)分布以色標(biāo)圖的方式直觀地顯示出來(lái)，進(jìn)一步通過(guò)場(chǎng)計(jì)算器觀地顯示出來(lái)，進(jìn)一步通過(guò)場(chǎng)計(jì)算器(Field Calculator)可以給出電場(chǎng)可以給出電場(chǎng)/磁磁場(chǎng)強(qiáng)度的最強(qiáng)點(diǎn)，并能輸出詳細(xì)的場(chǎng)強(qiáng)值和坐標(biāo)值。場(chǎng)強(qiáng)度的最強(qiáng)點(diǎn)，并能輸出詳細(xì)的場(chǎng)強(qiáng)值和坐標(biāo)值。三、三、HFSS的應(yīng)用的應(yīng)用p 電真空器件設(shè)計(jì)電真空器件設(shè)計(jì)HFSS強(qiáng)大的本征模求解器結(jié)合周期性邊界條件，能夠準(zhǔn)確地仿真強(qiáng)大的本征模求解器結(jié)合周期性邊界條件，能夠準(zhǔn)確地仿真分析器件的色散特性，得到歸一化相速與頻率的關(guān)系以及結(jié)構(gòu)中的分析器件的色散特性，得到歸一化相速與頻率的關(guān)

5、系以及結(jié)構(gòu)中的電磁場(chǎng)分布，為這類(lèi)器件的設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的設(shè)計(jì)手段。電磁場(chǎng)分布，為這類(lèi)器件的設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的設(shè)計(jì)手段。 三、三、HFSS的應(yīng)用的應(yīng)用p 目標(biāo)特性研究和雷達(dá)散射截面目標(biāo)特性研究和雷達(dá)散射截面(RCS)仿真仿真HFSS中定義了平面波入射激勵(lì)，結(jié)合輻射邊界條件或中定義了平面波入射激勵(lì)，結(jié)合輻射邊界條件或PML邊界條邊界條件，可以準(zhǔn)確地分析復(fù)雜目標(biāo)的件，可以準(zhǔn)確地分析復(fù)雜目標(biāo)的RCS。三、三、HFSS的應(yīng)用的應(yīng)用p 比吸收率比吸收率(SAR)計(jì)算計(jì)算比吸收率比吸收率是單位質(zhì)量的人體組織所吸收的電磁輻射能量，它的是單位質(zhì)量的人體組織所吸收的電磁輻射能量，它的大小表明了電磁輻射對(duì)人體健康的

6、影響程度。大小表明了電磁輻射對(duì)人體健康的影響程度。HFSS可以準(zhǔn)確地計(jì)算出指定位置的局部可以準(zhǔn)確地計(jì)算出指定位置的局部SAR和平均和平均SAR。三、三、HFSS的應(yīng)用的應(yīng)用p 光電器件仿真設(shè)計(jì)光電器件仿真設(shè)計(jì)HFSS的應(yīng)用頻率（的應(yīng)用頻率（30MHz300GHz）達(dá)到光波波段，能夠精確仿）達(dá)到光波波段，能夠精確仿真光電器件的特性。真光電器件的特性。半導(dǎo)體熱器件：熱敏電阻半導(dǎo)體熱器件：熱敏電阻四、四、HFSS設(shè)計(jì)流程設(shè)計(jì)流程新建工程新建工程設(shè)置求解類(lèi)型設(shè)置求解類(lèi)型創(chuàng)建設(shè)計(jì)模型創(chuàng)建設(shè)計(jì)模型求解設(shè)置求解設(shè)置求解頻率、掃頻設(shè)置求解頻率、掃頻設(shè)置分配材料屬性分配材料屬性分配邊界條件分配邊界條件分配端口激

7、勵(lì)分配端口激勵(lì)網(wǎng)格剖網(wǎng)格剖分細(xì)化分細(xì)化求解求解結(jié)果是結(jié)果是否收斂否收斂是否需要是否需要掃頻分析掃頻分析掃頻分析掃頻分析數(shù)據(jù)后處理數(shù)據(jù)后處理查看查看S參數(shù)、參數(shù)、場(chǎng)分布圖等場(chǎng)分布圖等自適應(yīng)網(wǎng)格剖分和求解過(guò)程自適應(yīng)網(wǎng)格剖分和求解過(guò)程否否是是是是否否四、四、HFSS設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例工具欄工具欄工程管工程管理窗口理窗口工程樹(shù)工程樹(shù)屬性窗口屬性窗口信息管理窗口信息管理窗口模型窗口模型窗口進(jìn)程窗口進(jìn)程窗口四、四、HFSS設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例p 建立模型建立模型四、四、HFSS設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例p 分配材料屬性分配材料屬性系統(tǒng)集成材料庫(kù)系統(tǒng)集成材料庫(kù)四、四、HFSS設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例p 分配材料屬性分配材料屬性自定

8、義新材料自定義新材料各向同性各向同性各向異性各向異性四、四、HFSS設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例p 分配材料屬性分配材料屬性自定義新材料自定義新材料四、四、HFSS設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例p 周期性邊界條件周期性邊界條件 主從邊界條件（主從邊界條件（Master & Slave）可以模擬平面周期結(jié)構(gòu)，）可以模擬平面周期結(jié)構(gòu)，這對(duì)于模擬無(wú)限大平面及無(wú)限陣列非常有用！這對(duì)于模擬無(wú)限大平面及無(wú)限陣列非常有用！四、四、HFSS設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例p 激勵(lì)激勵(lì) Floquent端口專(zhuān)門(mén)用于平面周期結(jié)構(gòu)問(wèn)題，從本質(zhì)上說(shuō)，端口專(zhuān)門(mén)用于平面周期結(jié)構(gòu)問(wèn)題，從本質(zhì)上說(shuō)，F(xiàn)loquent模式是一類(lèi)平面波。模式是一類(lèi)平面波。四、四、HFSS設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例p 求解設(shè)置求解設(shè)置四、四、HFSS設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例p 計(jì)算信息查詢(xún)計(jì)算信息查詢(xún)四、四、HFSS設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例p 計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果S參數(shù)參數(shù)mmd325無(wú)金屬襯底無(wú)金屬襯底022fcd四、四、HFSS設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例p 計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果S參數(shù)參數(shù)1241240nfcndmmd325有金屬襯底有金屬襯底四、四、HFSS設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例 為提高仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，為提高仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，需要進(jìn)一步