表面电流分布可视化研究

表面电流分布可视化研究算例来源：算例制作：算例校核：关键词：摘要本文主要利用电磁场可视化仿真技术，通过运用电磁场环境仿真软件ANSYSHFSS17.1，对一种比较简单的带状线进行建模仿真，分析其传输中的表面电流的可视化结果，直观的展示出电磁场分布规律及其传播特性。研究意义表面电流的可视化研究是科学可视化在电磁场方面的一个重要应用，各种电磁场与电磁波现象都具有复杂的空间分布，但是电磁场与电磁波又具有不可见和不可触摸的特性，这使得学生对电磁问题以及实验现象的理解有很大的困难。而科学可视化通过强烈的视觉效果在揭示事物的本质和变化规律方面起着重要的作用。可视化可以理解为处理计算或数据的一种方法，它用图像，图形来描述一种物理现象，使抽象的不可见的现象变得直观可见。使读者对波导传输电磁场的整个电磁环境得到整体、形象、直观的感受，并从中得到大量有用的信息。

技术路线主要借助电磁仿真软件ANSYSElectronicsDesktop，即HFSS软件。ANSYSHFSS强大的图形处理能力能将电磁场在空间的分布直观的进行描绘，可以对各类传输线中的表面电流分布进行视觉再现。本例以带状线模型为例，用ANSYSHFSS17.1软件，对带状线进行模型设计及仿真，包括模型的设计、边界条件、激励的设置、求解设置和结果查看等。新建工程打开ANSYSHFSS17.1软件，【Project】>【InsertHFSSDesign】，注意文件名和保存路径不能出现中文。软件默认单位mm。建模背景默认理想导电体。创建介质基片打开【Draw】>【Box】，在三维模型窗口创建一个长方体，双击刚刚创建的Box1，其材料属性默认为“vacuum（真空）”，设置透明度0.8选定【Solids】>【Vacuum】>【Air】>【CreateBox】，属性对话框，编辑空气盒子的几何尺寸。在Attribute的Material栏按图中所示打开如图对话框，在searchbyname中输入FR4，选择FR4，点击确定，将透明度设置为0.8，单击【确定】，完成介质板的创建。创建空气盒子打开【Draw】>【Box】，在三维模型窗口创建一个长方体，双击刚刚创建的Box，其材料属性默认为“vacuum（真空）”，设置透明度0.8。由于HFSS建模背景默认为PEC，当空气盒子作为屏蔽壳时，不再设置PEC边界。创建带状线打开【Draw】>【Rectangle】，在介质基片中创建一个带状线，矩形的坐标如图。设置PEC边界选择如图所示的三个平面，包括带状线平面、介质上下两个平面，同时设置为PerfectE边界。这三个面代表带状线金属层、上下两个地结构。具体如下图所示。创建端口所在的面将HFSS的工作平面由默认的XY调整为XZ;【Draw】>【Retangle】，在ZX平面上分别画两个矩形面，分别位于带状线的两端。具体参数如下：设置端口激励分别选中创建的两个端口面。选定【HFSS】>【Excitations】>【Assign】>【WavePort】，或者右击鼠标【AssignExcitations】>【WavePort】，在弹出的窗口中，全部默认即可，一直点击到完成为止。。设置求解Setup在ProjectManager中，右击Analysis，再点击AddSolutionSetup。在弹出的设置窗口设置如图。设置扫频Sweep在ProjectManager中，右击Setup1，点击AddFrequencySweep，设置如下在弹出的设置窗口设置如图，设置求解分析完成。检查模型与运行仿真单击工具栏中的绿色

对号Validate，检查模型；单击工具栏中的绿色叹号，或展开工程树中的“Analysis”节点，鼠标右击“Setup1”选项，出现下拉菜单，执行菜单命令【Analyze】，开始运行仿真。查看表面电流分布选中带状线，在ProjectManager中，右击FieldOverlays,点击【PlotFields】>【J】>【Mag_Jsurf】与【Vector_Jsurf】。表面电流分布结果表面电流分布的dB显示在表面电流分布图中，双击左上侧的彩色系图，将输出单位更换为“dB”或log。表面电流分布的dB结果表面电流分布的动态显示在projectManager的FieldOverlay中，找到新生成的Mag_Jsurf与Vector_Jsurf，右击，选择Animate，可生成动画显示。将PPT

设置为放映模式，可查看下面的动态图显示结果。小结本节内容为表面电流可视化研究仿真实例。简单介绍了