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[第八课]熟悉HFSS的求解设置

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0楼发表于: 2018-02-08 19:35:37

一、HFSS中求解设置对话框中General栏包含的内容有：求解频率设置、最大迭代次数、收敛误差等。
1、求解频率：求解频率或者自适应网格剖分的频率。
2、最大迭代次数：自适应网格剖分细化的过程在满足收敛误差或者达到最大迭代次数时自动终止。
3、收敛误差：S 参数收敛误差标准，自适应网格剖分过程中，每次网格细化后，HFSS会将基于当前网格的S参数（或者能量、频率）计算结果和上一次的计算结果相比较，如果求出的误差DS（或者DE、DF）小于设置的收敛标准，表示解已经收敛，自适应网格剖分计算完成。具体的收敛误差判断方法有DS、DE和DF。其中，DS定义为在自适应网格剖分过程中，每次网格细化前后S参数幅度的变化。DE定义为自适应网格剖分过程中，每次网格细化前后计算出的能量误差。一般情况下，收敛误差使用HFSS系统默认值或者取默认值的1/2就足够了。其中，DS的默认值为0.02，DE的默认值为0.1，DF的默认值为10%。
二、HFSS中求解设置对话框中Options栏包含的内容有：Initial Mesh Options 栏、Adaptive Options 栏、Solution Options 栏等。
1、Initial Mesh Options 栏：
Do Lambda Refinement ：设置初始网格单元的大小，HFSS 自动细分网格以使网格单元的长度满足此处的设置要求。例如默认的 Lambda 值为 0.3333，即要求初始网格单元的长度必须小于 1/3 个波长；这个波长是基于前面设置的自适应网格剖分频率计算的。
Use Free Space Lambda ：选中该项表示在初始网格剖分过程中，忽略物体的材料特性，以自由空间的波长作为衡量标准。对于高导电率的介质材料（如脑组织液或盐水）一般选中该项，这样尽管射频信号只能穿透材料表面附近的有限区域，HFSS 仍然能够产生足够多的初始网格。
2、Adaptive Options 栏：
Maximum Refinement Per Pass ：自适应网格剖分时，每次迭代前后，网格数量最多能增加的百分比。这将保证两次迭代之间的网格数有足够的变化，确保不会收到虚假的收敛信息。默认值 30%能满足绝大多数设计的要求。
Maximum Refinement ：自适应网格剖分时，每次迭代过程前后，最多能增加的网格数量。一般不选中该项，以上面 Maximum Refinement Per Pass 项设定的百分比作为标准。
Minimum Number of Passes ：自适应网格剖分时，无论是否达到收敛标准，必须在完成此处所设定的最小迭代次数之后才能停止网格剖分细化。
Minimum Converged Passes ：自适应网格剖分时，在达到收敛标准后，还需要继续进行的迭代次数。
3、Solution Options 栏。
Order of Basis ：选择有限元算法的基函数，在其下拉列表中可以选择零阶基函数（Zero Order）、一阶基函数（First Order）和二阶基函数（Second Order），基函数的选择会影响到前面 Lambda Refinement 处默认初始网格大小的设置，其对应的关系为如表 6.1 所示。在剖分单元数目相同的情况下，高阶基函数具有更多的未知量，计算结果更加准确。一般来说，对于结构较为简单的电大尺寸问题，选用高阶基函数可以在较少的剖分单元情况下获得较好的精度；对于几何结构较为复杂的问题，可以在较为细致的剖分情况下选用低阶基函数来逼近真实解。HFSS 默认选用的是一阶基函数（First Order）。
表 1 基函数和默认初始网格大小的对应关系
                            模式/终端驱动求解      本征模求解
Zero Order                       0.1                   0.1
First Order                       0.333               0.2
Second Order                 0.667                0.4
Enable Iterative Solver ：选中该项后，HFSS 会使用迭代求解器对良态矩阵进行求解，对于大型问题，这样能极大地降低内存占用和减少计算时间；Relative 用来设置迭代求解器的收敛误差标准，一般取默认值 0.0001。该项不适合 Zero Order 问题。
三、HFSS中求解设置对话框中Advanced栏包含的内容有：Initial Mesh Options 栏、Port Options 栏、Solution Options 栏等。
1、Initial Mesh Options 栏:
Use Current Mesh from ：使用其他设计所生成的网格；选中该复选框后，Options 选项卡的 Initial Mesh Options 相关设置不再生效。
2、Port Options 栏:
Maximum Delta Z0：设置端口平面自适应网格剖分时的收敛误差标准，用网格细化前后端口阻抗Z0的变化百分比来表示。因为HFSS 进行全三维解算时是将端口处的场设置为边界条件的，所以端口平面网格细分将引起 HFSS 细分整个模型结构的网格。因此，此处收敛误差设定的值如果很小会生成非常复杂且毫无必要的有限元网格，一般取系统默认值2% 即可。
Use Radiation Boundary On Ports ：该项只对波端口有效；选中该复选框后波端口与辐射边界条件相接触的边会自动设为辐射边界条件；不选中该复选框，则自动设为理想导体边界条件。
Set Triangles for Wave ：端口处的网格剖分细化终止标准。每个模型端口处的网格都将自适应地细分，直到满足上面 Maximum Delta Z0处设置的收敛误差标准或者达到所设定的网格剖分三角形个数的上限。选中该复选框后，在Minimum 和Maximum 项输 ..

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