HFSS的协同仿真讲解
【案例分析】经典HFSS仿真实例详解
【案例分析】经典HFSS仿真实例详解新朋友请点击上⽅RFsister关注我们关于仿真软件HFSS相信⼤家多少都有听过，这是⼀款⾮常强⼤好⽤的仿真软件，已经被应⽤于多个领域，当然，天线设计也离不开仿真软件。
本期⼩编为⼤家带来的是经典天线——对称振⼦天线仿真。
下⾯我们先来看看软件的简介。
HFSS – High Frequency Structure Simulator，Ansoft公司推出的三维电磁仿真软件，⽬前已被ANSYS公司收购；是世界上第⼀个商业化的三维结构电磁场仿真软件，业界公认的三维电磁场设计和分析的⼯业标准。
HFSS提供了⼀简洁直观的⽤户设计界⾯、精确⾃适应的场解器、拥有空前电性能分析能⼒的功能强⼤后处理器，能计算任意形状三维⽆源结构的S参数和全波电磁场。
HFSS软件拥有强⼤的天线设计功能，它可以计算天线参量，如增益、⽅向性、远场⽅向图剖⾯、远场3D图和3dB带宽；绘制极化特性，包括球形场分量、圆极化场分量、Ludwig第三定义场分量和轴⽐。
使⽤HFSS，可以计算：①基本电磁场数值解和开边界问题，近远场辐射问题；②端⼝特征阻抗和传输常数；③ S参数和相应端⼝阻抗的归⼀化S参数；④结构的本征模或谐振解。
⽽且，由Ansoft HFSS和Ansoft Designer构成的Ansoft⾼频解决⽅案，是⽬前唯⼀以物理原型为基础的⾼频设计解决⽅案，提供了从系统到电路直⾄部件级的快速⽽精确的设计⼿段，覆盖了⾼频设计的所有环节。
下⾯我们先来看看建⽴HFSS⼯程的⼀般过程。
（1）⾸先第⼀步是运⾏Ansoft HFSS：（2）然后单击下图红框处图标，在当前⼯程中插⼊⼀个设计：（3）选择求解类型，如下图：（4）为建⽴模型设置合适的单位，如下图：（5）在3D窗⼝中建⽴模型。
（6）设置需要的辐射边界。
（7）如果选择激励求解或激励终端求解，则需要为模型设置激励。
（8）设置求解频率及扫频操作等。
（9）点击下图按钮，检查当前⼯程的有效性。
HFSS_V13天线仿真基本操作指南
第二章创建模型
一、绘制常见规则形状
由主菜单选Draw>Rectangle (orEllipse，Circle，Boxand so on)，表示绘制长方体(或长方形、椭圆和圆等等)，或者在上侧快捷图标选择，按Tab键切换到参数设置区(工作区的右下角)。坐标输入窗口位于界面右下角，如图。
注：a.数据输入未完成时，不要在3D绘图区点击鼠标
一、设置分析Add Solution Setup
二、确认设置并分析Validation CheckAnalyzeAll
第五章查看结果Results
一、3D极化图（3D Polar Plot）
二、3D直角图（3DRectangularPlot）
三、辐射方向图（Radiation Pattern）
四、驻波比(VSWR)
hfssv13天线仿真基本操作指南hfssv130高频仿真软件操作指南目录第一章创建工程project一前期准备第二章创建模型3dmodeler一绘制常见规则形状二常用操作三几种常见天线第三章参数及条件设置材料参数边界条件和激励源等setting一设置材料参数二设置辐射边界条件三设置端口激励源四特定边界设置第四章设置求解项并分析analyze一设置分析addsolutionsetup二确认设置并分析validationcheckanalyzeall第五章查看结果results一3d极化图3dpolarplot二3d直角图3drectangularplot三辐射方向图radiationpattern四驻波比vswr五矩阵数据matrixdate第一章创建工程一前期准备1运行hfss后左侧工程管理栏会自动创建一个新工程
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的协同仿真》课件
HFSS是一种电磁仿真软件，可以用来分析复杂的电磁现象。本次课程将介绍 如何协同工作来更好地利用这一工具。
什么是HFSS
功能强大
可以模拟各种电磁场问题，如天线、波导、传输线、滤波器等。非常适用于高频电路的设 计和分析。
广泛应用
HFSS被广泛应用于电子、通信、汽车、医疗器械等各个领域，帮助工程师快速解决问题。
电路仿真
利用HFSS进行天线系统和滤波器电路的仿 真，协同完成设计和测试，优化电路性能。
材料设计仿真
设计能够阻止辐射照射的防护材料，有效保 护人体健康。
医疗器械仿真
仿真手术过程中的操作流程和切割角度，提 高手术的准确率和安全性。
电子器件仿真
利用HFSS模拟电磁场分布情况，对市场上 的产品进行仿真并进行制造优化。
实验辅助
通过仿真实验来预测电磁场的行为，设计更加高效、精准。
HFSS的协同仿真特点
1
团队合作
多人同时参与一个项目，可以快速协同完成模拟、仿真等各个环节，大大提高了 效率。
2
多工程协同
不同部门之间的工程师可以通过HFSS协同工作，较好地解决了分布式工作组的 跨地域、跨部门的交流问题。
3
智能优化
HFSS可以自动进行仿真参数优化和智能设计，大大缩短仿真和设计时间，提高 了工作效率。
医学领域
例如医疗器械、放射治疗等， 帮助提高诊断的准确率和治 疗的安全性。
航空航天
可以模拟复杂的空气动力学 问题，为航空、航天领域的 研发带来了前所未有的便利。
结论与展望
HFSS协同仿真的出现，为产品和工程设计带来了新的理念和方法。随着技术 的发展，相信协同仿真将在更多领域创造价值。
S186-Ansoft_HFSS知识-HFSS软件使用与实例仿真
微波技术课程大作业——39022628 刘旭翔HFSS软件学习资料大全与实例仿真39022628 刘旭翔 一、HFSS简介：HFSS是利用我们所熟悉的windows图形用户界面的一款高性能的全波电磁场(EM)段任意3D无源器件的模拟仿真软件。
它易于学习，有仿真，可视化，立体建模，自动控制的功能，使你的3D EM问题能快速而准确地求解。
Ansoft HFSS使用有限元法(FEM)，自适应网格划分和高性能的图形界面，能让你在研究所有三维EM问题时得心应手。
Ansoft HFSS能用于诸如S-参数，谐振频率和场等的参数计算。
典型的应用包括：封装模型－BGA，QFP，Flip－ChipPCB板建模－电源/接地板，网格面，底板硅/砷化镓－螺旋电感线圈，变压器EMC/EMI－屏蔽防护层，耦合，近/远场辐射天线/移动通信－贴片天线，偶极子，喇叭，等元电话天线，四臂螺旋天线，吸收比(SAR),无限阵列，雷达横截面(RCS)及频率选择表面(FSS) ，连接器－同轴电缆，SFP/XFP，底板，转换器，波导－滤波器，共鸣器，转换器，连接器，滤波器－腔体滤波器，微带传输带，介质滤波器HFSS是基于四面体网格元的交互式仿真系统。
这使你能解决任意的3D几何问题，尤其是那些有复杂曲线和曲面的问题，当然在局部会利用其他技术。
HFSS是高频结构仿真器（High Frequency Structure Simulator）的缩写。
Ansoft公司最早在电磁仿真中使用如切线矢量有限元，自适应网格，和ALPS等有限元法解决EM仿真问题。
今天，HFSS继续以革新领导着这个产业，如模型对节点和全波SPICE分析。
Ansoft HFSS听取许多用户和工业界的意见，发展了很长一段时间。
在业界，Ansoft HFSS是高生产力研究，发展和虚拟的工具之一二．HFSS界面介绍：1）HFSS常用窗口有：项目管理窗口(Project Manager)，信息管理窗口(Message Manager)，属性窗口(Property Window)，过程窗口(Progress Window)，三维模型窗口(3D Modeler Window) 等2）HFSS设计窗口（1）在Hfss界面上，每个项目可以有多个设计，每个设计都在不同的窗口中显示（2）可以同时打开和查看多个项目和设计窗口（3）可以拖动标题栏来调整窗口位置，拖曳窗口的边界或角来调整它的大小，也可以通过下面的菜单选项来调整：Window Cascade, Window >Tile Vertically, or Window > Tile Horizontally.（4）点击文件面板右上角的最小化符号来缩小设计窗口，此时在总窗口下方会出现一个图标。
HFSS软件使用基础介绍课件(1)
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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；
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（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。
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选中空气块： 【HFSS】【Boundaries】【Assign】 【Radiation】 Name项自己命名或者直接采用默认。
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2.2 HFSS使用介绍
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3.举例说明---通道机磁场分布
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1.启动软件，新建设计工程；注：“另存为”路径名不要带汉字
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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。
HFSS仿真教程-专业低通的仿真
在第一节的单腔仿真学习中我们得到了一个单腔的 两个谐振频率。 其中 f1=0.90344GHz， f2=4.6452GHz 计算值f2为仿真的高次模。
实际测试时发现在仿真的高次模f2=4.64GHz之前约200-300MHz处出现谐 波，即在4.3GHz处出现谐波。
我们来结合客户的规格书中的要求：
（14-2）设置优化
右击工程窗口的“Optimetrics”选项，选择“Add”-“Optimizaion…”。 在弹出的对话框中点击“Add”按钮，再点击“Calculation”按钮。
第一步：电路仿真
（14-3）设置优化
在弹出的对话框中选择 “S11”和“dB”，点 击“Insert Quantity Into Expression”按 钮，再在“name”栏输 入变量名字“mm1”。 同样的方法输入变量 “mm2”为“dB(S21).
第二步：电磁仿真
（2）在HFSS中建立低通模型，按照下表的参数设置建立圆柱体1-7，再将 七个圆柱体联合成一个模型“Cylinder1”。设置其材料为“PEC”
Axis Cylinder1 0，0，0
Radius R0
Height 7mm
说明 低通两端50欧姆传输线
Cylinder2
Cylinder3 Cylinder4 Cylinder5 Cylinder6 Cylinder7
为了更清晰的说明低通的仿真过程，我用一个五级的低通来 进行演示。
第一步：电路仿真
（1）运行Ansoft Designer软件 （2）点击插入电路设计“Insert Circuit Design”图标，见右图 （3）在出现的Layout对话框中点 击“None”，出现一个新的电路模 型图标。
HFSS仿真耦合器
HFSS仿真耦合器使用说明一．软件安装1．打开\HFSS92\Max文件夹，运行autorun，选择install HFSS进行安装。
2．安装完毕打开\HFSS92\Ansoft.HFSS.V9.2.Crack-EFA文件夹，运行破解。
二．HFSS界面介绍三．启动HFSS并设置1．点击桌面HFSS图标启动HFSS。
如图：2．新建一个项目文件。
选择菜单 file>new，从project菜单选择insert HFSS design。
这时三维模型窗口出现。
3．设置解的类型。
选择菜单HFSS>solution type，点选第一项Driven Model。
4．设置长度单位。
选择菜单3D Modeler>Units。
选择下拉列表单位mm。
四．创建物理结构图形（参考同类产品尺寸或相关设计资料计算）1．点击画矩形图标，在右下方输入起始点坐标X：0，Y：0，Z：0，回车。
输入长度、宽度DX：2.05，DY：21.4，DZ：0，回车。
这时弹出窗口，选择attribute标签设置name为u1，点确定关闭。
选择View> Fit All>Active View或者按ctral＋D键，在窗口内预览全部图形。
2．点击画矩形图标，输入起始点坐标X：2.05，Y：21.4，Z：0，回车。
输入长度、宽度DX：-1.86，DY：21.4，DZ：0，回车。
这时弹出窗口，选择attribute标签设置name为u2，点确定关闭。
选择View> Fit All>Active View或者按ctral＋D键，在窗口内预览全部图形。
3．点击画矩形图标，输入起始点坐标X：3.8，Y：0，Z：0，回车。
输入长度、宽度DX：2.05，DY：20.4，DZ：0，回车。
这时弹出窗口，选择attribute标签设置name为d1，点确定关闭。
选择View> Fit All>Active View或者按ctral＋D键，在窗口内预览全部图形。
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协同仿真定义设置
选择“Circuit”
Ansoft Designer Model
Port1
1:1
2:1
1:1
2:1
1:1
2:1
1:1
2:1
Port2 1:1
A=a B=b
2:1
1:1
A=a B=b
2:1
1:1
A=a B=b
2:1
A=a
A=a
A=a
B=b
B=b
B=b
Designer端口设置
Designer仿真设置
dB(S(Port2,Port1)) LinearFrequency
17.50
18.00
CST MWS模型
端口设置
扫频及对称性设置
基于模板的后处理设置
设置参数扫描并计算
导出ADS模型
在ADS中导入CST模型
在ADS中导入 CST模型（续）
在电路图中插入CST模型
电路图中放入波导
电路图中终端设置
仿真结果
Y1
0.00 -10.00 -20.00 -30.00 -40.00 -50.00 -60.00 -70.00 -80.00
14.50
15.00
15.50
XY Plot 1
16.00
F [GHz]
16.50
17.00
Circuit1 ANSOFT
Curve Info
dB(S(Port1,Port1)) LinearFrequency
-10.00
XY Plot 1
m1
m2
-20.00
-30.00
-40.00
-50.00
-60.00
-70.00
-80.00 14.50
15.00
15.50
16.00
16.50
Freq [GHz]
17.00
HFSSDesign1 ANSOFT
Curve Info
dB(S(1,1)) Setup1 : Sw eep
dB(S(2,1)) Setup1 : Sw eep
17.50
18.00
CST 2011
Simulation Result
HFSS模型边界设置
HFSS模型边界设置
HFSS的变量
HFSS端口设置
求解设置
扫频必须选插值解
在Designer中添加HFSS模型
指定HFSS文件的路径
链接设置
仿真设置
显示符号选取
在电路中添加HFSS模型
添加变量w1
添加直波导段
设置直波导段参数
设置直波导段填充介质
设置直波导段填充介质(续)
新技术讲座（一）
滤波器协同仿真实例
电子科技大学 贾宝富 博士
矩形波导的基本理论vFra bibliotekv 波导中电场的波动方程 T2 E(x, y) kc2E(x, y) 0
其中， kc2 k 2 2
j
截止波数
真空传播常数 波导传播常数
kc2 k 2
kc2
m
a
2
n
b
2
k 2 2 f C
如果， kc2 k 2 截止状态 ， kc2 k 2
如果， kc2 k 2
传播状态， k 2 kc2
k
TE10波的截止波数
TE10波的传播常数
2a
2
1
kc a
jk
1
2a
2
2a 2a
TE10波的特性阻抗
TE10阻抗的几个定义
自由空间波阻抗 0 0 0 120 377
TE波的波阻抗
TE
0 0
k
0 0
1 kc k 2
k 2 kc2
电压-电流定义
完整电路图
仿真结果
U Wave Wizard 7.5
Filter_iris_opt
波导滤波器几何尺寸
Simulation Results
HFSS13.0
Y1
Simulation Results
Name
X
Y
m01.00 15.5150 -3.4677
m2 16.6805 -3.1883
ZVI
V I
b
2a
TE
0 0
功率-电压定义
Z PV
V2 P
2b a
TE
TE
1 2a2
j
0 0
2a2 1
功率-电流定义
Z PI
P I2
2b
8a
TE
c0 f
2a 2a
设置HFSS模型
文件名：WG_0.HFSS