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[第七课]熟悉HFSS的激励和求解器

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0楼发表于: 2018-02-07 22:15:14

Wave Por是Hfss中较为长用的一种激励，一般默认情况下，HFSS 中与背景相连的物体表面都默认设置为理想导体边界，没有能量可以进出，波端口设置在这样的面上，提供一个能量流进/流出的窗口。波端口激励方式常用于波导结构、带状线结构以及共面波导结构等模型的仿真计算。与背景相接触的端口，激励方式一般都设置为波端口激励。Wave port可以理解为是一种传输线的截面，信号通过截面进入截面，同时Waveport所定义的位置上，场只能是但向存在的。在使用Waveport时也要注意Wave port的边缘相当于Perfect E，端口所在的面不能被金属穿越分割，Waveports只能定义在没有场分布的区域，同时Waveport需要一段横截面具有连续性的长度。
Lumped Port可理解为内部端口，必须定义在周边有场存在的区域，集总端口的长和宽要远远小于波长，端口积分线的起点和终点必须和Perfect E或金属表面，集总端口的侧边是Perfect H，两个集总端口的边缘不能相接，可以和Wave Port混合定义，仅能用于TEM模式或准TEM模式。
Floquet 端口是基于在 Floquet 模式下进行场求解的，用于二维平面周期性结构的仿真设计，如平面相控阵列和频率选择表面等类型的问题。与波端口的求解方式类似，Floquet 端口求解的反射和传输系数能够以 S 参数的形式显示；使用 Floquet 端口激励并结合周期性边界，能够像传统的波导端口激励一样轻松地分析周期性结构的电磁特性，从而避免了场求解器复杂的后处理过程。此外，Floquet 端口允许用户指定端口处入射波的斜入射角和极化方式，然后从求解结果中选择所关心的极化分量。
入射波激励（Incident Wave）是用户设置的朝某一特定方向传播的电磁波，其等相位面与传播方向垂直；入射波照射到器件表面，和器件表面的夹角称为入射角。入射波激励常用于电磁散射问题，如雷达反射截面（RCS）的计算。同时incident wave是根据不同的波函数来定义的，所以在使用的时候我们需要先使用波函数。
入射波激励（Incident Wave）是用户设置的朝某一特定方向传播的电磁波，其等相位面与传播方向垂直；入射波照射到器件表面，和器件表面的夹角称为入射角。入射波激励常用于电磁散射问题，如雷达反射截面（RCS）的计算。在使用的时候我们要注意
电压源激励（Voltage…）是定义在两层导体之间的平面上，用理想电压源来表示该平面上的电场激励。在使用的时候我们要注意电压源激励所在的平面必须远小于工作波长，且平面上的电场是恒定电场，而且电压源激励是理想的源，没有内阻，因此后处理时不会输出 S 参数。
电流源激励（Current…）是定义于导体表面或者导体表面的缝隙上的，在使用时电流源激励所在的平面/缝隙必须远小于工作波长，且平面/缝隙上的电流是恒定的
磁偏置激励（Magnetic Bias…）一般是用来定义铁氧体材料网格的内部偏置场；该偏置场使铁氧体中的磁性偶极子规则排列，产生一个非零的磁矩。如果应用的偏置场是均匀的，张量坐标系可以通过旋转全局坐标系来设置；如果应用的偏置场是非均匀的，不允许旋转全局坐标来设置张量坐标系。
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求解器分六种分为六种。
        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直观的层结构版图界面中直接调用HFSS，为电子CAD软件（ECAD）的导入，绘图以及电磁设计的参数化提供了一个理想的设计流程。这个接口为 ..

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