HFSS应用简介

1、HFSS电磁仿真应用简介电磁仿真应用简介一、一、HFSS简介简介HFSS采用有限元法全波采用有限元法全波电磁仿真软件，以其无与电磁仿真软件，以其无与伦比的伦比的仿真精度仿真精度和和可靠性可靠性、快捷的仿真速度快捷的仿真速度、方便易方便易用用的操作界面、稳定成熟的操作界面、稳定成熟的的自适应网格剖分技术自适应网格剖分技术成成为业界公认的三维电磁场为业界公认的三维电磁场设计和分析的工业标准。设计和分析的工业标准。HFSS (High Frequency Simulator Structure)二、二、HFSS原理原理p有限元方法有限元方法 (Finite Element Method , FEM)

2、p自适应网格剖分技术自适应网格剖分技术三、三、HFSS的应用的应用p 射频和微波无源器件设计射频和微波无源器件设计HFSS能够快速精确地计算各种射频能够快速精确地计算各种射频/微波无源器件的电磁特性，得到微波无源器件的电磁特性，得到S参数、传播常数、电磁特性，优化器件的性能指标，并进行容差分析。参数、传播常数、电磁特性，优化器件的性能指标，并进行容差分析。三、三、HFSS的应用的应用p 天线、天线阵列设计天线、天线阵列设计HFSS能够快速精确地计算天线的各种性能，包括二维、三维远场能够快速精确地计算天线的各种性能，包括二维、三维远场和近场辐射方向图、天线的方向性、增益、轴比、半功率波瓣宽度、和

3、近场辐射方向图、天线的方向性、增益、轴比、半功率波瓣宽度、内部电场分布、天线阻抗、电压驻波比、内部电场分布、天线阻抗、电压驻波比、S参数等。参数等。三、三、HFSS的应用的应用p 高速数字信号完整性分析高速数字信号完整性分析HFSS能够自动和精确地提取高速互联结构和版图寄生效应，结合能够自动和精确地提取高速互联结构和版图寄生效应，结合Ansoft Designer或其它电路仿真分析工具去仿真瞬态现象。或其它电路仿真分析工具去仿真瞬态现象。三、三、HFSS的应用的应用p 电磁干扰和电磁兼容电磁干扰和电磁兼容(EMI/EMC)分析分析HFSS强大的场后处理功能可以把整个空间的场分布以色标图的方式直

4、强大的场后处理功能可以把整个空间的场分布以色标图的方式直观地显示出来，进一步通过场计算器观地显示出来，进一步通过场计算器(Field Calculator)可以给出电场可以给出电场/磁磁场强度的最强点，并能输出详细的场强值和坐标值。场强度的最强点，并能输出详细的场强值和坐标值。三、三、HFSS的应用的应用p 电真空器件设计电真空器件设计HFSS强大的本征模求解器结合周期性边界条件，能够准确地仿真强大的本征模求解器结合周期性边界条件，能够准确地仿真分析器件的色散特性，得到归一化相速与频率的关系以及结构中的分析器件的色散特性，得到归一化相速与频率的关系以及结构中的电磁场分布，为这类器件的设计提供了

5、强有力的设计手段。电磁场分布，为这类器件的设计提供了强有力的设计手段。 三、三、HFSS的应用的应用p 目标特性研究和雷达散射截面目标特性研究和雷达散射截面(RCS)仿真仿真HFSS中定义了平面波入射激励，结合辐射边界条件或中定义了平面波入射激励，结合辐射边界条件或PML边界条边界条件，可以准确地分析复杂目标的件，可以准确地分析复杂目标的RCS。三、三、HFSS的应用的应用p 比吸收率比吸收率(SAR)计算计算比吸收率比吸收率是单位质量的人体组织所吸收的电磁辐射能量，它的是单位质量的人体组织所吸收的电磁辐射能量，它的大小表明了电磁辐射对人体健康的影响程度。大小表明了电磁辐射对人体健康的影响程度

6、。HFSS可以准确地计算出指定位置的局部可以准确地计算出指定位置的局部SAR和平均和平均SAR。三、三、HFSS的应用的应用p 光电器件仿真设计光电器件仿真设计HFSS的应用频率（的应用频率（30MHz30GHz）达到光波波段，能够精确仿真）达到光波波段，能够精确仿真光电器件的特性。光电器件的特性。半导体热器件：热敏电阻半导体热器件：热敏电阻四、四、HFSS设计流程设计流程新建工程新建工程设置求解类型设置求解类型创建设计模型创建设计模型求解设置求解设置求解频率、扫频设置求解频率、扫频设置分配材料属性分配材料属性分配边界条件分配边界条件分配端口激励分配端口激励网格剖网格剖分细化分细化求解求解结果

7、是结果是否收敛否收敛是否需要是否需要扫频分析扫频分析扫频分析扫频分析数据后处理数据后处理查看查看S参数、参数、场分布图等场分布图等自适应网格剖分和求解过程自适应网格剖分和求解过程否否是是是是否否四、四、HFSS设计实例设计实例工具栏工具栏工程管工程管理窗口理窗口工程树工程树属性窗口属性窗口信息管理窗口信息管理窗口模型窗口模型窗口进程窗口进程窗口四、四、HFSS设计实例设计实例p 建立模型建立模型四、四、HFSS设计实例设计实例p 分配材料属性分配材料属性四、四、HFSS设计实例设计实例p 边界条件边界条件 为了对问题进行有限截断，采用辐射边界条件模拟电磁波辐为了对问题进行有限截断，采用辐射边界

8、条件模拟电磁波辐射到空间的无限远处，类似于微波暗室的尖劈形吸波材料。射到空间的无限远处，类似于微波暗室的尖劈形吸波材料。四、四、HFSS设计实例设计实例p 激励激励四、四、HFSS设计实例设计实例p 求解设置求解设置四、四、HFSS设计实例设计实例p 计算查询计算查询四、四、HFSS设计实例设计实例p S参数参数2.004.006.008.0010.0012.0014.0016.0018.00Freq GHz-10.00-8.00-6.00-4.00-2.000.00dB(S(1,1)ReflectionHFSSDesign1XY Plot 2ANSOFT曲线波动较大：曲线波动较大：l 计算精度不够计算精度不够l 网格剖分较粗略网格剖分较粗略l 材料介电常数频材料介电常数频散值间隔较大散值间隔较大l 仿真尺寸较小仿真尺寸较小四、四、HFSS设计实例设计实例 为提高仿真结果的准确性和可靠性，为提高仿真结果的准确性和可靠性，需要进一步对模型进行优化计算，包括放需