HFSS经典教程,超好的参考资料
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
HFSS天线仿真实例系列教程1
确定阵列规模
根据实际需求，确定阵列天线的规模，包括天 线单元的数量和排列方式。
2024/1/29
设计馈电网络
设计合适的馈电网络，以确保天线单元之间的相位和幅度关系满足要求。
25
建模过程详解
01
创建天线单元
在HFSS中创建天线单元模型，设置 其材料、边界条件等参数。
添加馈电网络
在阵列天线中添加馈电网络，连接 各个天线单元。
螺旋天线
由螺旋形状的导体构成，具有圆 极化特性，常用于卫星通信和导 航系统。
微带天线
由金属贴片和接地平面构成，具 有低剖面、轻重量和易于集成等 优点，广泛应用于无线通信领域 。
2024/1/29
14
ห้องสมุดไป่ตู้
关键性能指标解析
增益
衡量天线朝一个特定方向收发信号的 能力，通常以dBi或dBd为单位表示 。
驻波比
• 天线参数：描述天线性能的主要参数有方向图、增益、输入阻抗、驻波比、极化等。这些参数可以通过仿真或 测量得到，用于评估天线的性能优劣。
• 仿真模型：在天线仿真中，需要建立天线的三维模型并设置相应的边界条件和激励源。模型的准确性直接影响 到仿真结果的可靠性。因此，在建立模型时需要充分考虑天线的实际结构和工作环境。
2024/1/29
20
微带天线设计思路
确定工作频率和带宽
根据实际需求，确定微带天线的工作频率和 带宽范围。
确定天线尺寸和形状
根据微带天线的理论公式和设计经验，初步 确定天线的尺寸和形状。
2024/1/29
选择合适的介质基板
根据工作频率和带宽要求，选择合适的介质 基板材料和厚度。
考虑阻抗匹配和辐射效率
29
HFSS教程第3章AnsoftHFSS使用介绍
第三章Ansoft HFSS 使用介绍3. 1工作环境介绍要应用Ansoft HFSS软件来分析高频电磁场问题，首先要熟悉HFSS 的工作环境。
Ansoft HFSS软件的典型工作环境如图 1所示。
该工作环境窗口由菜单栏、工具栏、状态栏、工程管理窗口、特性窗口、 进度窗口和信息管理窗口几部分组成。
3D 模型窗口进度窗口3. 1 . 1菜单栏菜单栏中包含了 File 、Edit 、View 、Project 、Draw 、3D Model 、HFSS 、Tools 、Windows 、Help 等下拉菜单，这些下拉菜单包含了所有的HFSS 操作和命令。
1.1.1 File 菜单：管理HFSS 工程文件以及打印操作。
菜单栏——_ 工具栏 ______工程管 理窗口特性窗口ZaU E-L*- Ki-^- tri-j*ci ■■ 耳 心址* T□ •打 ^ £ • >曲•鼻«hU-W P 曰卜T*r* ■ 1)4 4]HI iF审 l|!> MM*ri«life IHF^-L*i^. h A Sto dba ft S * * * ft< 9 n M iJ * bt0 it .0 rs > ari £]!*刖■lhai+ i*?idjEn>H-L状态栏信息管理窗口□世郎 Ctrl+HOpsn, . . Ctrl+0Close H SaveCtrl+5Save As.』_A E Tecbnoloigy FilePrint PreviewS Erird …. Ctrl+T1 E AKFSSpjt\Froject5. hfn2 E ： VWSSpj tVPatchkrray.3 K:\HFSSpj t\Fraj»t4. hfEE4 EAKFSSpjt\Projec-t3. h£*至 E:\HfSSpjt\Frojtct2. hf 宝& E 2 MffSSpj iVpatclL hfs sI E:\HFSSpjt\PIF^. hfss 3 I:Vsj^. hfn K M I t1.1.2 Edit 菜单：修正3D 模型及撤销和恢复等操作。
02170_HFSS基础培训教程1
2024/1/24
03
脚本编程实例
通过具体案例演示如何在HFSS中进行脚本编程，包括编写脚本、调试
脚本和运行脚本等步骤。同时提供一些常用的脚本编程技巧和注意事项
。
18
05
CATALOGUE
HFSS软件在电磁场分析中的应用
2024/1/24
19
静电场分析
静电场基本概念
介绍电荷、电场、电势等基本概念， 以及库仑定律和电场强度计算。
23
微波传输线设计
传输线类型
介绍微波传输线的基本类型，包括微带线、共面波导、槽线等。
传输线参数
详细阐述传输线的重要参数，如特性阻抗、有效介电常数、衰减常数等。
传输线建模
讲解如何在HFSS中建立传输线模型，包括材料设置、边界条件设置等。
仿真与结果分析
介绍如何进行传输线的仿真分析，并解读仿真结果，如S参数、场分布等。
仿真优化
利用仿真软件进行优化设 计，通过调整电路参数和 结构，实现性能的最优化 。
实验验证
通过实验验证优化后的电 路性能，确保满足实际需 求。
2024/1/24
30
THANKS
感谢观看
2024/1/24
31
2024/1/24
参数化建模实例
通过具体案例演示如何在HFSS中进行参数 化建模。
16
优化设计
2024/1/24
优化设计的概念和流程
01
阐述优化设计的思想，包括目标函数、约束条件和优化算法等
要素。
HFSS中的优化设计工具
02
介绍HFSS提供的优化设计工具，如优化向导、优化算法库等。
优化设计实例
03
2024/1/24
HFSS经典教程,超好的参考资料
在上图中，点击【New Report】按钮，即可绘 制出S11、S12、S13幅度随频率变化的曲线 ，如图所示
查看表面电场分布
选择模型的上表面，在该表面上点击右键，从快捷 菜单中选择【Plot Fields】→【E】 →【Mag_E】 ，打开Create Field Plot对话框。对话框所有设置保 持不变，单击【Done】按钮，此时选中的模型上表 面会显示出场的分布情况，如图所示
❖主菜单栏【HFSS】→【Design Properties】 打开“设计属性对话框”，在变量offset栏选 勾Include项，如图所示完成
在Optimetrics节点，单击右键，在弹出的菜单 中选【Add】→【Optimization】，设置如下
从上图的Variables选项卡设置变量取值范围， 结果如下
Hfss学习笔记
打开软件界面
将工程保存为tee，并插入设计 teemodal后的界面
选择模型的求解类型（Solution Type）
求解类型编辑框
求解类型有四种
❖模式驱动：以模式为基础计算S参数，根据 导波内各模式场的入射功率和反射功率来计算 S参数矩阵的解
❖终端驱动：以终端为基础计算多导体传输线 端口的S参数；此时，根据传输线终端的电压 和电流来计算S参数矩阵的解
上面变量添加完毕后单击【Done】按钮，随后在 Add/Edit Calculation对话框的Category列选择 Output Variables，在Quantity栏列出刚才定义的 输出变量，power1、 power2、 power3，一次选 中它们然后单击【Add Calculation】按钮添加3个 输出变量，最后点击【Done】按钮回到Setup Sweep Analysis对话框，结果如下图
HFSS软件使用基础介绍课件(1)
19
几何变换【Edit】【Arrange】/【Duplicate】 平移Move：沿指定矢量线移动至新位置； 旋转Rotate：沿指定坐标轴转动； 镜像移动Mirror：移动物体至指定平面的镜像 位置； 沿线复制Along line：沿指定矢量线复制模型； 绕轴复制Along Axis：沿指定坐标轴复制模型； 镜像复制：沿指定镜面复制模型；
2020/1/10
23
（3）分配边界条件 天线处在空气中，新建一个空气块包围住天线，作为求解电磁场的空间，在空气块表面设置“辐射边界条件”，模拟开放的自由空间，常用于天线分析。 注：为保证计算准确度，辐射边界距离辐射体不小于1/4工作波长。
2020/1/10
24
2020/1/10
25
选中空气块： 【HFSS】【Boundaries】【Assign】 【Radiation】 Name项自己命名或者直接采用默认。
47
2020/1/10
48
2.2 HFSS使用介绍
2020/1/10
15
3.举例说明---通道机磁场分布
2020/1/10
16
1.启动软件，新建设计工程；注：“另存为”路径名不要带汉字
2020/1/10
17
2.选择求解类型；【HFSS】【Solution Type】 Driven ModalDriven Modal模式驱动求解类型：计算无源、高频结构的S参数时可选此项，如微带、波导、传输线结构；Driven Terminal终端驱动求解类型：计算多导体传输线端口的S参数，由终端电压和电流描述S矩阵；Eigemode本征模求解类型：主要用于谐振问题的设计，计算谐振结构的频率和场分布、谐振腔体的无载Q值。
01.HFSS基础培训教程(中文版)
HFSS 10.0中文基础培训教程（一）快速范例－T 型同轴HFSS －高频结构仿真器全波3D 场求解任意体积内的场求解启动HFSS点击Start > Programs > Ansoft > HFSS 10 > HFSS 10 或者双击桌面 HFSS10.0 图标添加一个设计（design ）当你第一次启动HFSS 时，一个含新的设计（design ）的项目（project ）将自动添加到项目树（project Tree ）中，如下图所示：Toolbar: 插入一个 HFSS Design在已存在的项目（project ）中添加新的设计（design ），选择菜单（menu ）中的 Project > Insert HFSS Design手动添加一个含新设计的新项目，选择菜单中的 File > New.Ansoft 桌面Ansoft 桌面－Project Manager （项目管理器） 每个项目多个设计每个视窗多个项目 完整的优化设置 菜单栏项目管理器信息管理器 状态栏坐标输入区属性窗口进程窗口3D 模型窗口工具栏Ansoft 桌面– 3D Modeler（3D模型）项目管理窗口项目自动设计：参数优化灵敏度统计设计设计设置设计结果3D模型窗口模型画图区域3D模型设计树画图域的右键菜单选项棱边顶点CS坐标系坐标原点面平面设置求解器类型选择 Menu 菜单HFSS > Solution Type 求解类型窗口1. 选择 Driven Modal2. 点击 OK 按钮HFSS －求解器类型Driven Modal （驱动模式）：计算基于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）：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 Eigenmode （本征模）：计算结构的本征模，谐振。
HFSS基础入门
HFSS基础入门目录共17页一、HFSS solution模式选择 (1)二、单位设置 (1)三、绘制物体 (2)四、设置box尺寸属性 (3)五、移动模型快捷键 (4)六、调整界面尺寸 (5)七、更改物体材料 (5)八、选择边界 (7)九、创建激励面 (9)十、创建扫描频率 (11)十一、仿真按钮 (13)十二、查看S曲线 (16)十三、查看场结构 (17)以下所有操作，都是基于2022版本的HFSS。
一、HFSS solution模式选择位置：HFSS-Solution type类型表格。
二、单位设置位置：Modeler-Units 点击后，通常选用单位为：mm三、绘制物体点击红圈1的draw，右侧有些形状可以直接点击；点击红圈2的draw，则会弹出绘制的物品菜单；四、设置box尺寸属性位置：model-solids-vacuum-box1-creatbox（双击），双击后，会出现下图设置界面。
Position：box原点位置；XSize、YSize、ZSize：box长宽高尺寸设置。
五、移动模型快捷键“Shift”：平移“alt”：旋转“Ctrl”+“Shift”：缩放六、调整界面尺寸位置：View，红圈1表示将模型调整到可以全部看到的比例；红圈2表示将模型视角调整到固定的能够看到长宽高的视角！七、更改物体材料点击物体WaveGuide，则会弹出界面，点击Material右侧的名字edit，则会弹出更改的材料表更改的材料表。
八、选择边界单击右键，选择selection mode-face，然后就可以选择物体表面了。
选择好物体表面后，点击右键选择Assign Boundary，右侧会弹出边界的材料。
新建边界在下图的位置。
九、创建激励面选好激励面后，单击右键，选择Assign excitation—port，右侧分别出现可选的激励项。
之后，弹出的界面，有几种模式，Number of moders 则填几。
《HFSS的入门操作》
正背面示意图
实用文档
尺寸参数
实用文档
绘制命令
绘制介质板Draw box： 第一个点：（0,0,0) 第二个点的相对坐标（60,80，-1.6） 绘制正面图形Draw rectangle： 第一个点：（28.5,0,0) 第二个点的相对坐标（3,5，0） 第一个点：（28.5,5,0) 第二个点的相对坐标（2,20，0） 第一个点：（10,25,0) 第二个点的相对坐标（40,29，0） 绘制背面接地板， Draw rectangle： 第一个点：（0,0,-1.6) 第二个点的相对坐标（60,80，0）
HFSSDesign1 ANSOFT
Curve Info
dB(S(1,1)) Setup1 : Sw eep
-3.25
-5.25
-7.25
-9.25
-11.25
2.00
2.20
2.40
2.60
2.80
3.00
Freq [GHz]
实用文档
流程回顾
1.建立模型 2.设置边界和激励 3.设置求解条件，并执行仿真 4.生成结果
实用文档
设置材料边界
选中绘制的介质板，然后在properties窗口选中 material参数，edit设置成FR4-epoxy材料。
如果材料库中没有想设置的材料，可以自己新建。主 要更改相对介电常数Relative Permittivity以及 正切损耗Dielectric loss tangent，如实验室的 F4B板材相对介电常数为2.6，正切损耗为0.0015
实用文档
设置激励（相当于接上接头）
绘制一个连接正面微带线以及背面接地板的矩形。
首先将绘制坐标系选为zx，然后按下图绘制一个小矩形等效馈电接口
HFSS中文培训教程
对特定区域进行精细划分的情况。
多层网格划分
03
对于多层结构或不同材料交界处，可以采用多层网格划分技术
，以提高计算精度和效率。
模型检查与修复
01
几何检查
检查模型的几何完整性，包括是否存在重叠、间隙等问题。对于发现的
问题，可以使用CAD软件进行修复。
02 03
网格检查
检查网格的质量和连续性，包括是否存在畸形网格、网格不连续等问题 。对于发现的问题，可以使用HFSS提供的工具进行修复或重新划分网 格。
后处理
对计算结果进行可视化处理和数据分析，提取有用信息。
PART 05
结果后处理与可视化
REPORTING
数据导出与格式转换
导出计算结果
将HFSS仿真计算结果导出为S参数、场分布、电流分布等数据。
数据格式转换
将导出的数据转换为其他常用格式，如CSV、TXT、MAT等，以便 进行后续处理和分析。
批量处理
3
脚本建模
使用HFSS提供的脚本语言，编写脚本程序实现 自动化建模。这种方法适用于批量处理和自定义 功能开发。
网格划分技术
自适应网格划分
01
根据模型的几何特征和电磁场分布，自动调整网格大小和密度
。这种方法适用于复杂模型的网格划分。
手动网格划分
02
用户可以根据需要手动设置网格大小和密度。这种方法适用于
并行计算加速技术
并行计算原理
了解并行计算的基本原理和方法，如任务并 行、数据并行等，以及并行计算中的负载均 衡和通信开销问题。
并行计算平台
熟悉常见的并行计算平台（如多核CPU、GPU、集 群等）及其编程模型（如OpenMP、CUDA、MPI 等）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
在上图中，点击【New Report】按钮，即可绘制出S11、 S12、S13幅度随频率变化的曲线，如图所示
查看表面电场分布
选择模型的上表面，在该表面上点击右键，从快捷菜单中选 择【Plot Fields】→【E】 →【Mag_E】，打开Create Field Plot对话框。对话框所有设置保持不变，单击【Done】按钮， 此时选中的模型上表面会显示出场的分布情况，如图所示
定义输出变量power1、 power2、 power3分别表示端口1、 2、3的输入/输出功率。选择Setup Sweep Analysis对话框的 Calculations选项卡，单击【Setup Calculation】按钮，在打 开的对话框单击【Output Variables】按钮，定义和添加输 出变量，定义结果如图：
至此，一个简单的模型建立起来，点击【HFSS】→ 【Validation Check】检验设计的完整性和正确性，如果各 项前都是绿色的勾则表示设计没有错误。如下图所示 检验完设计完整性和正确性后，从主菜单选择【HFSS】 →【Analyze All】，运行仿真分析
图形显示S参数计算结果
在Project Manager窗口中右键点击Results项，在弹出的菜单 中选择【Create Modal Solution Data Report】→ 【Rectangular Plot】，打开设置框。设置如图所示
设置单位 设置本工程的默认长度单位为in
创建一个简单模型，并将如图高亮的三个面分别设置为 波端口激励
设置激励方式为：选择其中一面，点击右键，从快捷菜单中选择 【Assign Excitation】→【Wave Port】,打开波端口设置框，在 Name项输入端口名称port1，单机【下一步】设置积分校准线 在新窗口中单击打开Intergration Line下方的下拉列表框，选择 New Line选项设置端口的积分校准线 进入端口积分绘制状态后，用鼠标光标点击高亮面的下边缘中间 位置，然后点击上边缘中间位置。这就设置好了积分线，最后结 果如图。其它两个面的设置方法与此一样
添加求解设置
在Project Manager窗口中，选中Analysis节点，点击 右键，在弹出的快捷菜单中点击【Add Solution Setup…】，打开对话框如下图 在Solution Frequency项输入10，其它项默认不变
添加扫频设置
展开Analysis节点，右键单击前面添加的Setup1，在 弹出的菜单中点击【Add Frequency Sweep…】,打开 如下对话框，设置如图
优化设计
在Optimetrics节点，单击右键，在弹出的菜单中选 【Add】→【Optimization】，设置如下
从上图的Variables选项卡设置变量取值范围，结果如 下
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在General选项卡的设置如下，完成后点击【确定】按 钮
最后，检查完整性和正确性，然后在 OptimizationSetup1项，从弹出菜单选择【Analyze】运 行仿真，得到分析结果如下
Hfss学习笔记
打开软件界面
将工程保存为tee，并插入设计 teemodal后的界面
选择模型的求解类型（Solution Type）
求解类型编辑框
求解类型有四种 模式驱动：以模式为基础计算S参数，根据导波内各 模式场的入射功率和反射功率来计算S参数矩阵的解 终端驱动：以终端为基础计算多导体传输线端口的S 参数；此时，根据传输线终端的电压和电流来计算S 参数矩阵的解 本征模式：主要用于谐振问题的设计分析，可以用 于计算谐振结构的谐振频率和谐振频率处对应的场 分布 临时模式：临时模式用的比较少，是近来版本才加 入的求解模式
除上面说到的众多功能，HFSS软件还有一个重要的 功能就是对设计模型进行优化分析 优化分析的之前要进行参数扫面分析，以确定参数 的变化范围，在这个范围之内进行优化才能尽量接 近最后结果 下面介绍一下优化的设置方法
在Project Manager窗口中的Optimetrics节点上点击右 键，从菜单中选择【Add】→【Parametrics】，打开 Setup Sweep Analysis对话框，单击对话框的【Add】 按钮，打开Add/Edit Sweep，在Variable项选择变量 offset（offset是设计模型中间凹槽的位置）作为扫描 变量，其设置如下，点击【OK】按钮完成设置
在检验正确性和完整性后在Optimetrics节点下的 ParametricSetup1点击右键，然后点击【Analyze】按 钮进行分析，创建以三个变量为纵坐标，以变量offset 为横坐标的直角坐标图如下所示
从上面看出，offset=0.1in附近时端口3的输出功率大约 为端口2输出功率的2倍。设offset=0.1in为初始值，变量 的变化范围最大值为0.3in 主菜单栏【HFSS】→【Design Properties】打开“设计 属性对话框”，在变量offset栏选勾Include项，如图所 示完成
定义输出变量
上面变量添加完毕后单击【Done】按钮，随后在Add/Edit Calculation对话框的Category列选择Output Variables，在 Quantity栏列出刚才定义的输出变量，power1、 power2、 power3，一次选中它们然后单击【Add Calculation】按钮 添加3个输出变量，最后点击【Done】按钮回到Setup Sweep Analysis对话框，结果如下图
总结
从学习hfss软件以来，已能基本掌握设计仿真功能。 在不断的使用中掌握了很多技巧，对这个软件也是越 来越熟练。 但也仍有部分不足，主要体现在： 1、由于操作得比较少，对多变量的优化经验不足 2、对边界的设置了解不够透彻 3、激励设置方面还要加强