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[第七课]HFSS的激励的类型和求解器（２）

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0楼发表于: 2018-02-07 22:13:11

一、基本的
１.波端口激励的设置 （模式驱动和终端驱动两种情况）：

模式驱动求解类型下波端口的设置：

　（1）选中波导端口面，从主菜单栏选择【HFSS】→【Excitations】→【Assign】→【Wave Port】，或者在三维模型窗口单击鼠标右键，从弹出菜单中单击【Assign Excitation】→【Wave Port】，打开模式驱动求解类型下的波端口设置对话框。
2）在该对话框中，Name 项表示波端口名称，默认的波端口名称 WavePort1，这里保留默认名称。
    （3）单击下一步按钮，打开图 5.26 所示窗口，设置模式数和积分线。Number of Modes 项表示需要分析的模式数，默认值为 1；Mode、Integration Line 和 Characteristic Impedance(Z0) 项分别表示各个模式对应的积分线和特性阻抗的计算方式。单击模式 1 对应 Integration Line 列，在其下拉菜单中选择 New Line…，则会回到三维模型窗口，进入积分线设置状态；分别在端口上下边缘的中点位置单击鼠标确定积分线的起点和终点，设置好积分线后，自动回到“波端口设置”对话框。单击模式 1 对应的 Characteristic Impedance(Z0)列，可以设置模式 1 特性阻抗的计算方式，在其下拉菜单里可以选择 Zpi、Zpv或 Zvi。选中对话框下方的 Polarize E Field 复选框表示电场方向和积分线保持一致。
　（4）再次单击下一步按钮，打开图 5.27 所示的后处理界面，选择 Renormalize All Modes 项，在 Full Port Impedance 栏输入 50，表示需要对 S 参数进行归一化处理，且归一化的阻抗为 50。Deembed Settings 是端口平移设置，选中 Deembed 复选框即可在其右侧输入端口平移的距离，需要注意的是，此处输入正数表示端口平面向模型内部移动，输入负数表示端口平面向外延伸。
（5）最后单击完成按钮，完成模式驱动求解类型下波端口的设置。设置完成后，波端口的名称会自动添加到工程树的 Excitations 节点下。
终端驱动求解类型下波端口的设置
（1）在微带线的终端新建一个矩形平面作为波端口面，该矩形平面的下边缘与参考地相接触，矩形面的高度约为介质层厚度的6 倍，矩形面的宽度约为微带线宽度的5 倍，且微带线位于矩形面的中间，建好后的矩形面。
（2）选中新建的矩形面，从主菜单栏选择【HFSS】→【Excitations】→ 【Assign】→【Wave Port】，或者在三维模型窗口单击鼠标右键，从弹出菜单中选择【Assign Excitation】→【Wave Port】。
（3）在该对话框中，左侧 Conducting Objects 栏列出了所有与该端口相接触的导体，通过对话框的按钮把参考地移动到 Reference Conductors 栏；在本例中，选中GND，然后单击按钮，把 GND 添加到 Reference Conductors 栏。
    （4）然后单击按钮，完成终端驱动下的波端口设置。设置完成后，波端口和终端线的名称会自动添加到工程树 Excitations 节点下。
２. 集总端口激励
  集总端口激励和波端口激励是 HFSS 中最常用的两种激励方式。集总端口类似于传统的波端口，与波端口不同的是集总端口可以设置在物体模型内部，且用户需要设定端口阻抗；集总端口直接在端口处计算 S 参数，设定的端口阻抗即为集总端口上 S 参数的参考阻抗；另外，集总端口不计算端口处的传播常数，因此集总端口无法进行端口平移操作。集总端口常用于微带线结构。

求解器
HFSS提供多种基于有限元(FEM)算法的求解技术，用户可根据需要执行的仿真模型来选择合适的求解器。
● 频域求解器
● 时域求解器
● 积分方程法求解器
● FE-IE混合求解器
● HFSS按需求解技术
        每种HFSS求解器都基于强大的自动求解流程，即用户只需要指定器件的几何模型、材料特性和希望得到的输出量，HFSS便能够根据以上信息使用有限元算法自动地剖分产生合适、高效、精确的网格来求解问题。对于HFSS而言，是物理特性决定网格剖分，而不是网格剖分决定物理特性。

        HFSS频域求解器
HFSS 利用基于有限元算法的三维全波电磁场仿真求解器来计算器件的电磁特性。工程师可以通过使用HFSS来提取寄生参数（S、Y、Z）、可视化三维电磁场（近场和远场），生成全波SPICE模型以有效的评估信号质量，包括传输路径损耗、阻抗失配引起的反射损耗、寄生耦合和辐射。

        HFSS时域瞬态求解器(HFSS Transient)
        HFSS时域求解是基于间断伽略金法（discontinuous Galerkin method, DGTD）的三维全波电磁场仿真求解器，采用基于四面体有限元技术，能得到和HFSS频域求解器一样的自适应网格剖分精度，该技术使得HFSS的求精精度成为电磁场行业标准。工程师可利用短脉冲激励对探地雷达、静电放电、电磁干扰和雷击等应用问题开展研究。其它的应用包括时域反射阻抗以及短时激励下的瞬态场显示也可以借助它来完成。这项技术完善了HFSS的频域求解器技术，帮助工程师对更加深入详细了解其所设计器件的电磁性能。

       积分方程求解器(HFSS-IE)
        HFSS-IE是可选的附加求解器，采用矩量法对开区域的导体表面电流源以及介质体进行计算。HFSS-IE适用于对电大尺寸结构的辐射以及散射特性研究。其集成于HFSS界面中，可与HFSS共享几何模型、材料以及某些关键的求解器技术。与HFSS一样，该求解器使用改良的自适应算法进行最适宜的网格剖分，使用户对计算结果更加信任。该求解器采用自适应交叉近似（ACA）方法结合迭代矩阵求解来降低内存消耗和复杂的计算请求，使其可以求解超大规模的问题。
        用户可以在HFSS-IE中通过数据链接的方式将HFSS中的工程设计作为激励源。这样馈源可以在HFSS中创建，之后只需点击鼠标即可以将仿真的场结果导入HFSS-IE的工程设计中去。作为一个选项功能，用户也可以将源仿真的馈源结构包含到HFSS-IE的设计模型中去，从而得到包含其散射特性的最终结果。
        工程师可以结合HFSS建立一个联合工程，并选择最佳的求解器来仿真不同的待求问题，从而充分发挥各自求解器的优势。

        混合有限单元-边界积分法（Hybrid Finite Element-Integral Equation Method, FE-BI）
        FEBI技术是基于HFSS的区域分解以及三维积分方程技术开发的求解技术。这项技术在开边界上使用积分方程法，为FEM仿真提供一个理想的空间截断。 FE-BI技术结合了有限元和积分方程法的优点：用有限元法解决复几何结构问题，并用MOM直接计算自由空间格林函数来精确求解辐射以及散射特性。通过这项新技术，天线设计人员可实现对远场辐射特性更理想、更精确的求解，从而使设计工作更加从容。对于包含天线平台的整体仿真，可以设置呈凹形且完全共形于物体的辐射边界来减少有限元方法的求解空间，从而有效的减小问题规模。

       HFSS按需求解技术（HFSS Solver on Demand）
        HFSS按需求解技术使用户可以在Ansoft Designer直 ..

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