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簡介簡介 美國美國Ansoft公司開發(fā)公司開發(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，以其無與倫比仿真軟件，以其無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)界公認的三維電磁場設(shè)業(yè)界公認的三維電磁場設(shè)計和分析的工業(yè)標準。計和分析的工業(yè)標準。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 射頻和微波無源器件設(shè)計射頻和微波無源器件設(shè)計HFSS能夠快速精確地計算各種射頻能夠快速精確地計算各種射頻/微波無源器件的電磁特性，得到微波無源器件的電磁特性，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，并進行容差分析。數(shù)、傳播常數(shù)、電磁特性，優(yōu)化器件的性能指標，并進行容差分析。三、三、HFSS的應(yīng)用的應(yīng)用p 天線、天線陣列設(shè)計天線、天線陣列設(shè)計HFSS能夠快速精確地計算天線的各種性能，包括二維、三維遠場能夠快速精確地計算天線的各種性能，包括二維、三維遠場和近場輻射方向

3、圖、天線的方向性、增益、軸比、半功率波瓣寬度、和近場輻射方向圖、天線的方向性、增益、軸比、半功率波瓣寬度、內(nèi)部電場分布、天線阻抗、電壓駐波比、內(nèi)部電場分布、天線阻抗、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)字信號完整性分析高速數(shù)字信號完整性分析HFSS能夠自動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。或其它電路仿真分析工具去仿真瞬態(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強大的場

4、后處理功能可以把整個空間的場分布以色標圖的方式直強大的場后處理功能可以把整個空間的場分布以色標圖的方式直觀地顯示出來，進一步通過場計算器觀地顯示出來，進一步通過場計算器(Field Calculator)可以給出電場可以給出電場/磁磁場強度的最強點，并能輸出詳細的場強值和坐標值。場強度的最強點，并能輸出詳細的場強值和坐標值。三、三、HFSS的應(yīng)用的應(yīng)用p 電真空器件設(shè)計電真空器件設(shè)計HFSS強大的本征模求解器結(jié)合周期性邊界條件，能夠準確地仿真強大的本征模求解器結(jié)合周期性邊界條件，能夠準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)中的電磁場分布，為這類器件的設(shè)計提供了強有力的設(shè)計手段。電磁場分布，為這類器件的設(shè)計提供了強有力的設(shè)計手段。 三、三、HFSS的應(yīng)用的應(yīng)用p 目標特性研究和雷達散射截面目標特性研究和雷達散射截面(RCS)仿真仿真HFSS中定義了平面波入射激勵，結(jié)合輻射邊界條件或中定義了平面波入射激勵，結(jié)合輻射邊界條件或PML邊界條邊界條件，可以準確地分析復雜目標的件，可以準確地分析復雜目標的RCS。三、三、HFSS的應(yīng)用的應(yīng)用p 比吸收率比吸收率(SAR)計算計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人體健康的

6、影響程度。大小表明了電磁輻射對人體健康的影響程度。HFSS可以準確地計算出指定位置的局部可以準確地計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)計光電器件仿真設(shè)計HFSS的應(yīng)用頻率（的應(yīng)用頻率（30MHz300GHz）達到光波波段，能夠精確仿）達到光波波段，能夠精確仿真光電器件的特性。真光電器件的特性。半導體熱器件：熱敏電阻半導體熱器件：熱敏電阻四、四、HFSS設(shè)計流程設(shè)計流程新建工程新建工程設(shè)置求解類型設(shè)置求解類型創(chuàng)建設(shè)計模型創(chuàng)建設(shè)計模型求解設(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、勵分配端口激勵網(wǎng)格剖網(wǎng)格剖分細化分細化求解求解結(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)、場分布圖等場分布圖等自適應(yīng)網(wǎng)格剖分和求解過程自適應(yīng)網(wǎng)格剖分和求解過程否否是是是是否否四、四、HFSS設(shè)計實例設(shè)計實例工具欄工具欄工程管工程管理窗口理窗口工程樹工程樹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程窗口進程窗口四、四、HFSS設(shè)計實例設(shè)計實例p 建立模型建立模型四、四、HFSS設(shè)計實例設(shè)計實例p 分配材料屬性分配材料屬性系統(tǒng)集成材料庫系統(tǒng)集成材料庫四、四、HFSS設(shè)計實例設(shè)計實例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)計實例設(shè)計實例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)計實例設(shè)計實例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)，這對于模擬無限大平面及無限陣列非常有用！這對于模擬無限大平面及無限陣列非常有用！四、四、HFSS設(shè)計實例設(shè)計實例p 激勵激勵 Floquent端口專門用于平面周期結(jié)構(gòu)問題，從本質(zhì)上說，端口專門用于平面周期結(jié)構(gòu)問題，從本質(zhì)上說，F(xiàn)loquent模式是一類平面波。模式是一類平面波。四、四、HFSS設(shè)計實例設(shè)計實例p 求解設(shè)置求解設(shè)置四、四、HFSS設(shè)計實例設(shè)計實例p 計算信息查詢計算信息查詢四、四、HFSS設(shè)計實例設(shè)計實例p 計算結(jié)果計算結(jié)果S參數(shù)參數(shù)mmd325無金屬襯底無金屬襯底022fcd四、四、HFSS設(shè)計實例設(shè)計實例p 計算結(jié)果計算結(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)計實例設(shè)計實例 為提高仿真結(jié)果的準確性和可靠性，為提高仿真結(jié)果的準確性和可靠性，需要進一步