资源描述
关于 HFSS 使用说明：1、按照实际器件的几何结构画图。画完后三维体在 solidsl 列表下，二维面在 sheets 列表下。2、对 solids 列表下的三维体进行设置：（1）设置内部材料（material） ，默认材料为 vaccum，如果不是 vaccum 需要更改材料。（2）设置外表面三维体的外表面默认为 boundary perfect E，如果不是 perfect E 则需要设置为源（excitation）或者边界条件（ boundary） 。 （比如波导的两个端口设置为 waveport） 。（3）多个三维体之间的交界面不需要设置，软件自行设置。3、sheets 列表下的二维面要设置为 excitation 或者 boundary，不能为Unassigned。（1）一个面只设置一次；（2）集总类型的源 excitationlumped port 或者集总边界 BoundaryLumped RLC 需要先画一个面（这个面在实际器件中并不存在，而是为了设置集总源或者集总元件而需要画） ，然后在面上设置；（3）为设置集总源或者集总元件而画的面需要连接两个导体，否则在设置时会出错。4、对于放置于无限大空间的天线，需要画 airbox，软件只对 airbox 内部区域进行数值方法计算，外部区域不需计算。（1）airbox 的外表面距离天线的边界为 /4/2（airbox 尺寸越大计算区域越大需要内存越大） ；（2）airbox 的表面设置为 boundaryradiation。如果天线为一个长方体，则 airbox 的顶点/ 尺寸如下表:name model position size material BoundaryExcitationantenna 长方体 x0,y0,z0 dx,dy,dz 根据情况而定根据情况而定airbox 长方体 x0-lbd/4,y0-lbd/4,z0-lbd/4 dx+lbd/2,dy+lbd/2,dz+lbd/2vaccum radiation5、对于 excitation 与 boundary 的设置顺序需遵循：（1）如果有 peferct E 类型的 boundary，应在 assign excitation 前设置；（2）radiation 边界条件要在所有的 excitation 与 boundary 设置完毕之后进行。6、扫频计算如果要计算一个频段范围（f1-f2） ，需要设置 frequency sweep，在 frequency sweep 设置之前需要先设置一个点频 f0=(f1+f2)/2，然后通过 fast 或 interpolating 方式进行扫频计算。表 1 对称振子天线模型名称 形状 顶点/position (x,y,z) (mm) 尺寸/size (mm) 材料 激励/边界arm1 圆柱 体 0,0,s/2 radius=r0，height= l0 Pec 不需设置arm2 圆柱 体 0,0,-s/2 radius =r0，height=-l0 Pec 不需设置feed xz 面矩形 -r0,0,-s/2 2*r0, /,s 无ExcitationLumped portairbox 长方 体 -lbd/3-r0,-lbd/3-r0, -lbd/3-l0-s/22*lbd/3+2*r0,2*lbd/3+2*r0,2*lbd/3+2*l0+svacuumBoundaryradiations=0.5mm, r0=1mm（还可设置为 2mm,3mm 等）, l 0=25mm（还可以设置为 50mm,75mm 等）,lbd=c/f0*1e+3mm, c=3e+8（注意无单位）, f0=3e+9（注意 无单位） 。1 新建工程并命名。打开 HFSS，新建工程，点击工具 ，将工程保存为 dipole。2 设置求解类型。点击 HFSSSolution Type，选择 Driven Terminal。3 设置单位。点击 ModelerUnits，选择 mm。4 建立天线模型、按照表 1 依次画出 arm1、arm2、feed 及 airbox（如图 1） 。注将 arm1 及 arm2 的材料设置为 pec，airbox 的材料为 vacuum。图 1 对称振子天线模型5 设置边界条件、源及辐射边界条件。(1) 将 feed 设置为 lumped port。具体操作为：选中 feed，点击鼠标右键，选择 Assign ExcitationLumped Port，出现如图 2 界面，将 arm2 设置为参考导体。 (如果设置界面与图 10 不同，在 HFSSSolution Type 中选择 Driven Terminal)。注意：激励源的设置应在所有导体边界设置完毕之后进行，否则图 2 中 conductor 下缺少 arm1 或者 arm2。图 2 lumped port 的参考导体设置界面(2) 将 airbox 的边界设置为 radiation。具体操作：选中 airbox，点击鼠标右键选择【Assign Boundary】Radiation ，出现radiation boundary 界面，采用缺省值，点击 OK。注意 ：radiation 边界条件要在 lumped port 源设置完毕之后进行。6 设置求解频率 3GHz，扫频 1-5GHz。在【HFSS 】Analysis SetupAdd Solution Setup 中将频率设置为 3GHz;，Adaptive Solution 下的 Maximum Number of 设为 6，Maximum deta S 设为 0.01。点击 OK。点击【HFSS 】 Analysis SetupAdd Frequency Sweep，设置如图 3。图 3 扫频设置7 检查无误运行计算8 画 S 参数曲线在 Project Manager 窗口中，选择 dipoleHFSSDesign1Results，点击鼠标右键，选择Create Terminal Solution Data ReportRectangular Plot（如图 4） ，出现“Report：dipole”界面，设置如图 5。点击 New Report，得到的|S 11|曲线如图 6，然后点击 close 结束画图。图 4 ResultsCreate Terminal Solution Data ReportRectangular Plot图 5 画 S 参数设置图 6 |S11|曲线9 画方向图（1）设置立体角度在 Project Manager 窗口中，选择 dipoleHFSSDesign1Radiation，点击鼠标右键，选择 Inser Farm Field SetupInfinite Sphere（如图 7） ，出现远场辐射球设置界面 “Far Field Radiation Sphere”，设置如图 8，点击确定。图 7 Inser Farm Field SetupInfinite Sphere图 8 远场辐射球设置界面（2）画立体方向图在 Project Manager 窗口中，选择 dipoleHFSSDesign1Results，点击鼠标右键选择Create Far Fields Report3D Polar Plot（如图 9） ，出现画三维远场方向图设置界面，按图 10设置，得到增益方向图如图 11。图 9 Create Far Fields Report3D Polar Plot图 10 画增益图设置图 11 二分之一波长对称振子三维增益图（3）画 E 面方向图对称振子的 E 面平行于振子轴，按照以下过程给出 E 面方向图。在 Project Manager 窗口中，选择 dipoleHFSSDesign1Results，点击鼠标右键选择Create Far Fields ReportRadiation Pattern，出现画二维远场方向图设置界面，按图 12(a)设置；点击 Families，将 Phai 设为 0deg（如图 12（b） ） ，点击 new report，得到 E 面方向图如图 13，与课本中给出的理论方向图一致。(a)(b)图 12 画 E 面方向图设置图 13 二分之一波长对称振子 E 面方向图10 扫描变量 l0点击 HFSSDesign Properties 出现局部变量设置界面，更改 l0 的值为 50mm（如图33） ，点击确定，点击工具 运行计算；计算完毕，重复上述过程，将变量 l0 的值设为75mm，运行计算；计算完毕，将变量 l0 的值设为 100mm，运行计算。图 33 更改局部变量值计算完毕在 Project Manager 窗口中，选择 dipoleHFSSDesign1Results，点击鼠标右键，选择 Create Terminal Solution Data ReportRectangular Plot，出现 Report:dipole 界面，Trace 界面采用默认值（如图 35（a） ） ，点击 Report:dipole 界面中的 Families，将 l0 的值勾选为“use all values”（如图 35（b） ） ，点击 New Report 得到曲线报告，双击曲线在属性窗口中的 color 项修改颜色以后得到图 36。从图 36 可见，随着振子长度增加谐振频率降低，当 l0=75,100mm 时，第一个谐振频率低于 1GHz。(a)(b)图 35 Report:dipole 界面图 36 S 参数随 l0 变化曲线（3）输出 E 面方向图在 Project Manager 窗口中，选择 dipoleHFSSDesign1Results，点击鼠标右键，选择Create Far Field ReportRadiation Pattern，进入 Report：dipole 界面设置如图 37（a） ，点击Report：dipole 界面中的 Families，将 l0 的值勾选为“use all values”，如图 37（b） 。点击New Report，得到随着振子长度变化的 E 面方向图，与理论方向图一致。(a)(b)图 37 设置变量输出方向图 图 39 扫描变量 l0 得到的方向图
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