高频结构仿真软件HFSS
HFSS的后处理及场计算器的使用
HFSS的后处理及场计算器的使用HFSS（High Frequency Structural Simulator）是一种高频结构仿真器，用于解决电磁场问题。
在HFSS中，用户可以进行电磁场计算和后处理分析。
本文将介绍如何使用HFSS后处理和场计算器。
首先，我们来了解HFSS的后处理功能。
HFSS后处理是通过对仿真结果的分析和可视化来帮助用户了解电磁场的分布和性质。
HFSS的后处理功能包括以下几个主要工具：1.器件导出：通过器件导出功能，用户可以将HFSS仿真结果导出为其他软件所支持的格式，如DXF、IGES、SAT等。
这样，用户可以将仿真结果与其他工具进行进一步分析。
2. 短路分析：在HFSS中，用户可以通过短路分析工具来诊断可能的短路问题，并找到解决办法。
短路分析工具可以进行多种类型的短路检测，如Inductance、Capacitance、Resistance等。
3.集总参数提取：HFSS后处理可以将仿真结果提取为集总参数，如S参数、Y参数等。
这些参数可以用于进一步分析和设计。
4.等效电路提取：HFSS后处理可以根据仿真结果提取等效电路模型。
这可以方便用户在其它电磁场仿真软件中使用。
5.散货分析：在HFSS中，用户可以进行散货分析，了解电磁场在散货上的分布。
用户可以通过可视化工具，如散射截面、散货图等，来评估散货的效果。
6.功率分析：HFSS可以进行功率分析，用于评估电磁场的功率密度和功率损耗。
通过功率分析，用户可以了解设备的能耗和效率。
以上是HFSS的一些主要后处理工具，用户可以根据自己的需求进行选择和使用。
现在，我们将重点介绍HFSS的场计算器（Field Calculator）工具，它是HFSS的核心功能之一场计算器是HFSS中用于计算电磁场参数的工具。
通过场计算器，用户可以计算并分析电磁场的各种参数，如电场、磁场、功率流密度等。
用户可以选择感兴趣的区域进行计算，并将计算结果可视化，便于分析和比较。
HFSS经典讲义HFSS教程
参数设置
根据具体问题和模型特点，合理设置求解器参数， 如网格划分精度、收敛标准、迭代次数等。这些参 数的设置直接影响求解结果的准确性和计算资源的 消耗。
频率扫描和参数扫描设置
频率扫描
通过设置扫描频率范围和步长，可以 分析模型在不同频率下的性能表现。 频率扫描有助于了解模型的频域特性 和谐振点等信息。
04
结果分析与优化调 整
微带天线辐射特性分析
01
02
03
04
微带天线基本结构与工 作原理
辐射特性参数定义及计 算方法
HFSS仿真模型建立与求 解设置
辐射特性结果展示与讨 论
天线阵列综合与优化方法探讨
01
02
03
04
天线阵列基本概念及布阵方式
阵列综合方法介绍与比较
优化算法在天线阵列设计中的 应用
HFSS在天线阵列综合中的实 践案例
HFSS在雷达系统中的应用
阐述使用HFSS进行雷达系统微波组件设计的方法和步骤，包括天线设计、收发模块仿 真等。
应对策略与实例分析
分享针对雷达系统微波组件设计挑战的应对策略，并结合实际工程案例进行分析和讨论 ，如高性能天线设计、低噪声放大器优化等。
06
高级功能应用与拓展学习建议
Chapter
时域仿真功能介绍及案例分析
HFSS仿真分析
阐述使用HFSS对耦合器和功分器进行仿真分析 的方法和步骤，包括模型建立、激励设置、求解 和后处理等。
优化策略
提供针对耦合器和功分器性能优化的有效策略， 如结构优化、材料选择、电磁场调控等。
传输线效应在微波器件中的影响研究
传输线效应概述
简要介绍传输线效应的概念及其 在微波器件中的重要性，包括微 带线、共面波导等传输线的特性
Ansoft-HFSS-软件原理及应用
Ansoft HFSS 软件的基本原理及应用一、简介（Brief Introduction）Ansoft HFSS （全称High Frequency Structure Simulator, 高频结构仿真器）是Ansoft公司推出的基于电磁场有限元方法（FEM）的分析微波工程问题的三维电磁仿真软件，可以对任意的三维模型进行全波分析求解，先进的材料类型，边界条件及求解技术，使其以无以伦比的仿真精度和可靠性，快捷的仿真速度，方便易用的操作界面，稳定成熟的自适应网格剖分技术使其成为高频结构设计的首选工具和行业标准，已经广泛地应用于航空、航天、电子、半导体、计算机、通信等多个领域，帮助工程师们高效地设计各种高频结构，包括：射频和微波部件、天线和天线阵及天线罩，高速互连结构、电真空器件，研究目标特性和系统/部件的电磁兼容/电磁干扰特性，从而降低设计成本，减少设计周期，增强竞争力。
Ansoft HFSS的应用领域：天线1. 面天线：贴片天线、喇叭天线、螺旋天线2. 波导：圆形/矩形波导、喇叭、波导缝隙天线3. 线天线：偶极子天线、螺旋线天线4. 天线阵列：有限阵列天线阵、频率选择表面（FSS）、5. 雷达散射截面（RCS）微波1. 滤波器：腔体滤波器、微带滤波器、介质滤波器2. EMC（Electromagnetic Compatibility）/EMI（Electromagnetic Intergerence ）：屏蔽罩、近场－远场辐射3. 连接器：同轴连接器\底板、过渡4. 波导：波导滤波器、波导谐振器、波导连接器5. Silicon/GaAs：螺旋电感器、变压器通过HFSS可以获取的信息：1．矩阵数据：S、Y、Z参数和VSWR（匹配）2．相关的场：2D/3D近场－远场图电场、磁场、电流（体/面电流）、功率、SAR辐射3．某空间内的场求解求解类型：Full-wave求解原理：3D有限元法（FEM）网格类型：等角的网格单元：正四面体网格剖分形式：自适应网格(Adaptive Meshing)4．激励：端口求解求解原理：2D-FEM形式：自适应网格（边界条件）HFSS软件的求解原理总体来说，HFSS软件将所要求解的微波问题等效为计算N端口网络的S 矩阵，具体步骤如下：●将结构划分为有限元网格（自适应网格剖分）●在每一个激励端口处计算与端口具有相同截面的传输线所支持的模式●假设每次激励一个模式，计算结构内全部电磁场模式●由得到的反射量和传输量计算广义S矩阵图1 求解流程图自适应网格剖分是在误差大的区域内对网格多次迭代细化的求解过程，利用网格剖分结果来计算在求解频率激励下存在于结构内部的电磁场。
hfss仿真 实验报告
hfss仿真实验报告
标题：HFSS仿真实验报告
HFSS（High Frequency Structure Simulator）是一款专业的电磁场仿真软件，广泛应用于微波、射频和毫米波领域。
本文将通过HFSS仿真实验报告，介绍其
在电磁场仿真方面的应用和优势。
首先，HFSS具有强大的建模能力，可以对各种复杂结构进行精确的建模和仿真。
通过HFSS，用户可以快速准确地分析电磁场的分布、波导传输特性和天线辐射特性等。
这为工程师提供了强大的工具，帮助他们在设计阶段快速验证和优化
设计方案。
其次，HFSS具有高度的计算精度和稳定性。
在仿真过程中，HFSS能够准确地
计算电磁场的分布和传输特性，确保仿真结果的准确性和可靠性。
这对于工程
设计和产品研发来说至关重要，可以有效减少实验测试的成本和时间。
此外，HFSS还具有友好的用户界面和丰富的仿真分析功能。
用户可以通过简单直观的操作界面，快速地构建模型、设置仿真参数，并进行仿真分析和结果展示。
同时，HFSS还提供了丰富的仿真分析工具，如S参数分析、模态分析、频率扫描等，满足不同领域的仿真需求。
综上所述，HFSS作为一款专业的电磁场仿真软件，具有强大的建模能力、高度的计算精度和稳定性，以及丰富的仿真分析功能，在微波、射频和毫米波领域
有着广泛的应用前景。
相信随着科技的不断发展，HFSS将在电磁场仿真领域发挥越来越重要的作用。
HFSS软件系统介绍
目录第1篇HFSS软件系统介绍 (2)1 3D窗口简介 (2)2 软件系统文件的基本介绍 (5)3 3D建模概述 (6)4 视图窗口的操作 (7)5 应用结构的变换 (9)6局部坐标系 (10)7 几何参数设置 (12)第2篇T型波导腔体内场分析 (14)1 创建工程 (14)2 创建模型 (15)3 建立并求解 (20)4 比较结果 (23)第3篇感想和体验 (25)第1篇HFSS软件系统介绍HFSS（High Frequency Structrue Simulator）软件由美国Ansoft公司开发，是三维电磁场仿真软件。
它应用切向矢量有限元法，可求解任意三维射频、微波器件的电磁场分布，计算由于材料和辐射带来的损耗。
可直接得特征阻抗、传播系数、S参数及电磁场、辐射场、天线方向图、特定吸收率等结果。
广泛地应用于天线、馈线、滤波器、多工器、功分器、环行器、光电器件、隔离器的设计和电磁兼容、电磁干扰、天线布局和互耦等问题的计算。
1 3D窗口简介Ansoft HFSS 3D 模型编辑器使用简便、灵活，并具有全参数化建模的强大功能，无需编辑复杂的宏/模型来实现。
在此主要介绍HFSS 的3D 建模过程。
通过对这些基本概念的理解，我们可以快速利用3D 参数建模器提供的所有特色功能。
HFSS软件的3D界面如下图所示：1.1 主菜单与工具条主菜单在软件主窗口的顶部，包括File、Edit、Project、Draw、3D Modeler、HFSS、Tools、Window、Help这些下拉菜单。
工具条在主菜单的下一行，是一些常用设置的图标。
1.2 工程树工程树包括所有打开的HFSS工程文件，每个工程文件一般包括几何模型、模型的边界条件、材料定义、场的求解、后处理信息等。
工程树中第一个节点是工程的名称，默认名一般为Project n，n代表当前加入的第n个设计，在该节点下包括模型的所有特定数据。
包括：Model:建立的模型。
hfss仿真实验报告
hfss仿真实验报告HFSS仿真实验报告引言：HFSS（High Frequency Structure Simulator）是一款电磁仿真软件，广泛应用于高频电磁场分析和设计。
本篇报告将介绍一次使用HFSS进行的仿真实验，并对实验结果进行分析和讨论。
实验目的：本次实验的目的是通过HFSS仿真软件，对一个电磁场问题进行模拟和分析，以验证其在理论上的正确性。
通过仿真实验，可以更好地理解电磁场的行为规律，并为实际应用提供参考依据。
实验步骤：1. 建立模型：根据实验需求，首先在HFSS中建立相应的电磁场模型。
模型的建立需要考虑几何形状、材料特性等因素，以确保仿真结果的准确性。
2. 设置边界条件：在模型建立完成后，需要设置边界条件，即模型与外界的交互方式。
边界条件的设置对于仿真结果的准确性至关重要，需要根据实际情况进行选择和调整。
3. 定义材料特性：根据实际材料的电磁特性，对模型中的材料进行定义和设置。
材料的特性包括介电常数、磁导率等参数，对于仿真结果的准确性起到重要作用。
4. 设定激励源：在模型中添加激励源，即对电磁场进行激励的源头。
激励源的设置需要考虑频率、功率等参数，以确保仿真结果与实际情况相符。
5. 运行仿真：完成上述设置后，即可运行仿真。
HFSS将根据模型和设置的参数，计算并输出电磁场的分布情况。
实验结果与分析：通过HFSS仿真软件进行实验后，我们得到了电磁场的分布情况。
根据仿真结果，我们可以对电磁场的特性进行分析和讨论。
首先，我们可以观察到电磁场的强度分布情况。
根据模型的不同特点，电磁场的强度在不同区域呈现出不同的分布规律。
通过分析电磁场的分布情况，可以更好地理解电磁场的行为规律，并为实际应用提供指导。
其次，我们可以通过仿真结果来评估不同材料对电磁场的影响。
在模型中，我们可以设置不同材料的特性参数，通过仿真实验来观察不同材料对电磁场的吸收、反射等影响。
这对于材料的选择和设计具有重要的参考价值。
HFSS场计算器的使用心得
HFSS场计算器的使用心得HFSS（High-Frequency Structural Simulator）是一款由Ansys开发的电磁场仿真软件，用于计算和模拟高频电磁场和射频器件的特性。
作为一名电子工程师，我在HFSS场计算器的使用中积累了一些心得体会，现分享如下。
首先，对于HFSS场计算器的初学者来说，掌握基本的操作技巧是非常重要的。
HFSS的界面非常直观和友好，但功能强大，拥有众多的选项和参数。
因此，在使用之前，应该阅读相关的教程和文档，并进行一些基础的入门练习，以熟悉软件的操作界面和基本的命令和工具栏。
其次，了解如何建模是使用HFSS场计算器的关键。
HFSS的建模功能非常强大，可以对各种形状和结构进行建模，包括二维和三维。
在建模过程中，需要考虑到所研究问题的实际情况和几何形状，选择合适的建模方式和网格密度。
此外，还需要设置适当的边界条件和材料属性，以准确模拟电磁场和射频器件的特性。
再次，在进行模拟计算之前，对仿真设置进行合适的调整非常重要。
HFSS提供了多种选项和参数，可以通过调整这些参数来优化计算速度和精度。
例如，可以选择合适的求解器类型和算法，调整网格密度和步长，以及使用自适应网格技术和加速技术，以提高计算效率和准确性。
此外，还可以使用HFSS的参数化设计功能，通过改变模型的几何参数和材料属性，来分析不同设计方案的性能和特性。
最后，分析和解释模拟结果是使用HFSS场计算器的重要环节。
在完成模拟计算之后，需要仔细分析和解释模拟结果。
HFSS提供了丰富的结果输出和可视化工具，可以对电磁场和射频器件的特性进行可视化和分析。
例如，可以查看电场和磁场的分布图，计算功率和损耗，评估反射系数和传输损耗等等。
此外，还可以使用HFSS的参数化设计功能，进行参数扫描和优化，寻找最佳设计方案。
总之，HFSS场计算器是一款功能强大的电磁场仿真软件，可以用于模拟和分析各种电磁场和射频器件的特性。
在使用HFSS场计算器时，需要掌握基本的操作技巧，了解如何进行建模和设置仿真参数，以及分析和解释模拟结果。
2024版HFSS10基础培训教程(官方)
数据可视化及后处理技巧
数据可视化
HFSS提供了强大的数据可视化功能，用户可以通过直观的图形 界面查看电磁场分布、电流分布等结果。此外，HFSS还支持多 种视图操作和数据渲染方式，方便用户进行数据分析。
后处理技巧
在进行后处理时，用户可以利用HFSS提供的多种工具和功能进 行数据分析和处理，例如场计算器、参数扫描、优化设计等。 这些工具可以帮助用户更深入地理解问题本质，提高设计效率。
用于模拟电磁波在自由空间中的传播，可设置波的传播方向、极化方式和幅度等参数。
高级边界条件应用
对称边界条件（Symmetric）
利用结构的对称性来简化模型，减少计算量。
反对称边界条件（Anti-Symmetr…
利用结构的反对称性来简化模型，减少计算量。
周期性边界条件（Periodic）
用于模拟周期性结构，如频率选择表面、相控阵天线等，可大大减小 模型尺寸和计算量。
参数扫描与优化
学习使用HFSS10的参数扫描和 优化功能，对模型参数进行自动 调整以优化性能。
结果验证
掌握如何对仿真结果进行验证， 包括与实验数据或其他仿真软件 的对比验证等。
模型调试与故障排除
学习常见的模型调试和故障排除 方法，以解决建模和仿真过程中
遇到的问题。
03
边界条件与激励设置
边界条件类型及设置方法
高速数字电路
HFSS10可用于分析和优化 高速数字电路中的信号完整 性、电磁干扰等问题，提高 电路性能和可靠性。
02
建模与网格划分
3D建模基本操作
创建基本几何体
学习使用HFSS10提供的 工具创建各种基本3D几 何体，如长方体、圆柱
体、球体等。
布尔运算
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有限元法：将一个结构分成成千上万的小区域（单元）可以使系统分别计 算每一个单元。系统划分的区域越小，最终值越精确。实现场的优化计算。
2018年11月5日 7
HFSS－求解器类型
Driven Modal（驱动模式）激励求解：计算基于S参数
（微波网络S参数）的模型。根据波导模式的入射和反 射能量计算S矩阵 通用S参数 Driven Terminal（终端驱动）激励终端求解：计算基 于多导体传输线端口的终端S参数。根据终端电压和电 流计算S矩阵； Eigen mode（本征模）：计算结构的本征模，谐振。 本征模求解器将寻找到结构的谐振频率并计算这些谐 振频率上的场；
2018年11月5日
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HFSS的核心算法
下面显示着一个由模拟器建立的样本结构。这个混合接头的唯一特征
是信号从端口１均匀耦合到２、３端口，不耦合到４端口。在 Ansoft HFSS，这个几何结构自动被剖分成大量的四面体，一个四面体基本上 是一个四面的角锥。四面体的集合叫做有限元网面。下图是混合接头 4 的有限元网面剖分图。
2018年11月5日
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HFSS的操作步骤
Ansoft HFSS提供了一个直观、易于使用、用于建立任意三维无源器件
模型的界面。创建一个设计包括以下几个步骤：
1）File>New，然后点击Project>Insert HFSS Design，新建一个Project。
当然可以通过File>Open，打开一个已经存在的Project；
2）HFSS>Solution Type，设置解算类型，确定如何激励和收敛。HFSS
有三种解算类型，第一种是模式驱动（Driven Modal），根据波导模式 的入射和反射功率表示 S 参数矩阵的解；第二种是终端驱动（ Driven Terminal），根据传输线终端的电压和电流表示 S参数矩阵的解；第三 种是本征模（Eignemode），求解物理结构的谐振频率以及这些谐振频
2018年11月5日
8
HFSS的CAD基础
3D模型－基本形状 2D物体：线、样条曲线、基于方程的曲线，矩形，椭圆形，圆，规则
多边形，基于方程的曲面 3D物体：立方体、圆柱体、规则多面体、圆锥、球、圆环面、螺旋、 焊接线
2018年11月5日
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HFSS的操作步骤
参数模型 几何/材料 分析： 求解设置 频率扫描设置
信号完整性/高速数字电路分析
Package Modeling – BGA, QFP, Flip-Chip PCB板：功率/接地面、网格接地，底板 Connectors – SFP/XFP, VHDM, GBX, NexLev, 同轴 连接器：微分/Single-ended Vias
波导：圆形/矩形波导、喇叭
线天线：偶极子天线、螺旋线天线 天线阵列：有限阵列天线阵、频率选择表面（ FSS）、光子带隙（PBG） 雷达反射界面（RCS）
微波
滤波器：腔体滤波器、微带滤波器、介质滤波器
EMC/EMI：屏蔽罩、近场－远场辐射 连接器：同轴连接器、SFP/XFP、底板、过渡 波导：波导滤波器、波导谐振器、波导过渡、波导连接器 Silicon/GaSa：螺旋电感器、变压器
4）在创建每一个基本结构单元时，HFSS都会提示确定其属性，如介电常数等，
默认的材料特性是真空（Vacuum）。
5 ）指定平面设置边界条件（ HFSS>Boundaries>Assign ）。 HFSS有多种边界条
件，在高速设计中最常用的有，理想电边界（Perfect E）表示电场垂直于表面。 任何与背景相关联的物体表面和任何被赋值为 PEC（理想电导体）的物体表面 将被自动地设置为Perfect E边界；理想磁边界（Perfect H）是指电场方向与表 面相切；阻抗边界（ Impedance ）用解析公式计算场行为和损耗的电阻性表面； 辐射边界（Radiation）也被称为吸收边界，用来模拟开放的表面；完美匹配层 边界（PML）用一种非实际的、阻抗与自由空间相匹配吸收层来模拟开放空间。
2018年11月5日
5
HFSS的仿真结果输出
相关的场
模式/终端/微分的：电场、磁场、：2D/3D近场－远场图，组合（规则或用户自定义设 置），雷达散射截面RCS; 场计算器：使用定义的场计算器; 显示方式：体积，表面，矢量，2D报告（直角坐标，极坐 标，辐射模式） 输出格式：动画（AVI，GIF），数据表格，图标 （Windows剪贴板，BMP，GIF，JPG，TIFF，VRML等）
率下的场模式。
2018年11月5日
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HFSS的操作步骤
3）创建互连结构模型。HFSS拥有强大的全参数三维模型创建功能，简单的实
体建模中，直接使用HFSS中提供的基本图形（主菜单>Draw）即可，当创建复 杂的物体时，可以用布尔运算操作（3D Modeler>Boolean）完成挖洞、切开或 连接等功能。
高频结构仿真软件HFSS
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提纲
HFSS的仿真概述
HFSS的核心算法
HFSS的操作步骤 HFSS的初步实践
2018年11月5日
2
HFSS概述
高频 结构 仿真
微波器件按其功能可分为微 计算模拟器包括数值算法内部求 波振荡器（微波源）、功率 解器和处理细节问题的后处理命 放大器、混频器、检波器、 令。 微波天线、微波传输线等
2018年11月5日
4
HFSS的仿真结果输出
矩阵数据
模式/终端/微分的：S、Y、Z参数和VSWR
激励：复杂的传播系数（伽马：磁场强度单位） 全波Spice 全波段：宽带模拟 集中（总）RLC：低频模拟 局部片段操作：Matlab数据处理 导出格式：HSPICE,PSPICE,Cadence Spectrum,和Maxwell SPICE 显 示 模 式 ： 直 角 坐 标 系 、 极 坐 标 系 、 Smith 圆 图 ， 数 据 表 格
任意3D模型的全波场求解：
基本电磁场数值解，近远场辐射问题； 天线
端口特征阻抗和传播常数； 传输线 S参数和相应端口阻抗的归一化S参数；天线
一种结构的特征或谐振解；谐振腔
2018年11月5日 3
HFSS一般应用
天线
面天线：贴片天线、偶极子天线、喇叭天线、手机天线、螺旋天线