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HFSS天线仿真技巧：边界条件与后处理
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HFSS天线仿真技巧：边界条件与后处理
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文献类型：中文图书　浏览次数：133　
题名/责任者:
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中图法分类号:
提要文摘附注:
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HFSS v13.0高频仿真软件操作指南目录第一章 创建工程 Project 一、前期准备 第二章 创建模型 3DModeler 一、绘制常见规则形状 二、常用操作 三、几种常见天线 第三章 参数及条件设置(材料参数、边界条件和激励源等) Setting 一、设置材料参数 二、设置辐射边界条件 三、设置端口激励源 四、特定边界设置 第四章 设置求解项并分析 Analyze 一、设置分析Add Solution Setup 二、确认设置并分析 Validation Check 第五章 查看结果 Results 一、3D 极化图（3D Polar Plot） 二、3D 直角图（3D Rectangular Plot） 三、辐射方向图（Radiation Pattern） 四、驻波比(VSWR) 五、矩阵数据(Matrix Date)Analyze All第一章 创建工程一、前期准备1、运行HFSS后，左侧工程管理栏会自动创建一个新工程：Project n 。 由主菜单选File & Save as,保存到一个方便安全的文件夹，并命名。(命名可 包括下划线、字母和数字，也可以在Validation Check之前、设置分析和辐射场之 后保存并命名) 2、插入HFSS设计 由主菜单选Project & Insert HFSS Design 或点击 图标，(大口径的由主 菜单选Project & Insert HFSS-IE Design)则一个新的项目自动加入到工程列表中， 同时会出现3D画图窗口，上侧出现很多画图快捷图标。 3、选择求解类型 由主菜单选HFSS & Solution Type（求解类型），选择Driven Model或Driven Terminal（常用）。 注：若 模型 中有 类似 于耦合 传输 线求 耦合 问题的 模型 一定 要用 Driven Terminal，Driven Model适于其他模型，不过一般TEM模式（同轴、微带）传输 的单终端模型一般用Driven Terminal分析。 4、设置单位 由主菜单选Modeler & Units，在Set Model Units对话窗中选择合适的单位。第二章 创建模型一、绘制常见规则形状由主菜单选Draw & Rectangle (or Ellipse，Circle，Box and so on)，表示绘制长 方体(或长方形、椭圆和圆等等)，或者在上侧快捷图标选择，按Tab键切换到参 数设置区(工作区的右下角)。坐标输入窗口位于界面右下角，如图。 注：a.数据输入未完成时，不要在 3D 绘图区点击鼠标 b.若想取消所选画图操作，按下 esc 键即可 c.输基坐标时，z 值是有效的，相当于原点坐标的高度坐标值 Rectangle(长方形)： 首先输入基坐标(x，y，z)，数据输入时用 Tab 键左右切换，全部设好后按 下 Enter 键确认；再输入长方形的两边长度(dx，dy，dz)，dz 均设为 0，数据输 入方式同上，全部设完按下 Enter 键确认，完成。（注：基坐标位于图形的-x 和 -y 方向的交点） Ellipse(椭圆)： 首先输入基坐标(x，y，z) (椭圆心)，再输入椭圆的尺寸(dx，dy，0)，dx 和 dy 表示 x 和 y 轴上的半轴长，完成。 Circle(圆)： 首先输入基坐标 (x，y，z) (圆心)，再输入圆的尺寸(dx，0，0)，dx 表示半 径长，dx 和 dy 只用设置其中之一即可，另一个设为 0，完成。 Regular Polygon(多边形)： 首先输入基坐标 (x，y，z) (形心)，再输入半径(dx，0，0)，然后左上角出 现 Segment number 对话窗设置多边数，完成。 Box(长方体)： 首先输入基坐标(x，y，z) (底面的-x 和-y 方向的交点) ，再输入长方体的三 边长度(dx，dy，dz)，完成。 Cylinder(圆柱)： 首先输入基坐标(x，y，z) (底面圆心)，再输入圆柱底面半径(dx，0，0)，接 着输入圆柱高(0，0，dz)，完成。(可以在第一次输(dx，dy，dz)时同时输入半 径 dx 和高度 dz，减少操作步骤) Regular Polyhedron(多面体)： 首先输入基坐标(x，y，z) (底面形心)，再输入底面半径和高(dx，0，dz )， 最后在 Segment number 对话窗设置多面体侧面数。 Cone(圆锥)： 首先输入基坐标(x，y，z) (底面形心)，再输入下底面半径(dx1，0，0)，接 着输入“上底面半径”(dx2，0，0)，(实际半径=dx1+dx2)最后输圆锥高度(0，0， dz)，完成。Sphere(球)： 先输入基坐标(x，y，z)(球心)，再输入球半径(dx，0，0)，完成。 Toru(立体圆环)： 先输入基坐标(x，y，z)(环心)，再输入圆环内半径(dx，0，0)，接着输入圆 环外半径(dx，0，0)，完成。二、常用操作1、选定操作切换 在绘图区域右击，上部分出现 Select Objects、Select Faces、Select Edges、 Select Vertices、Select Multi，依次为选定物体、面、边缘线、顶点等，如果有些 部分不好选，可选择 Edit & Select & By Name(对于 Objects 和 Faces)，或者选择 Edit & Select & By Variable(对于 Edges、Vertices 和 Multi)进行选择。 2、坐标偏移 在菜单中选择 Modeler & Coordinate System & Create &Relative CS & Offset， 则输入相应的偏移坐标：( X，Y，Z)即可。 3、Boolean 运算 a) Unite 合并若干部分 选定需要分离的物体――选择 Modeler & Boolean & Unite，所选部分即拼合在一起，左 边绘图树里的两个部分合并在一个标题里。 b) Subtract 相减运算 选定需要分离的物体 ――选择 Modeler & Boolean & Subtract ――弹出 Subtract 窗口――左边为被减部分，右边为减掉部分，下侧为相减之前克隆减掉 部分，据具体情况选择。 c) Split 分离某个部分 选定需要分离的物体――选择 Modeler & Boolean & Split――弹出 Split 窗口 ――Split Plane 选 XY，Keep Fragment 选 Negative Side (此操作表示在 XY 平面 处切去，保留部分为 Z 轴的负半轴部分。其他同理。) Split objects 选项表示分离所选物体还是分离穿过分离面的所有物体。一般 都是选择前者。 注：分离前一般配合坐标偏移操作将坐标调至合适位置，再进行分离操作。 (主要是以上三个，其他操作略，同理)4、复制粘贴操作 选定所要复制的部分――右击选择 Edit&Copy――在绘图区右击选择 Edit&Paste，则在绘图树中增加一个模型标签 Horn1(假设复制的是 Horn)――双 击 Horn1，弹出 Properties 窗口，在 Command 标签下有模型的参数，通过修改参 数，即可绘制出与原模型相同形状但不同尺寸的模型。 利用此操作可以简化某些相同形状模型的绘制过程。 5、材料设置在上侧快捷图标栏如上部分，点击 vacuum 出现下拉菜单――选择 Select， 弹出 Select Definition 窗口――选择所需的材料。 此设置完毕后所绘制的固体均为所设置的材料，直到再次改变此设置。 6、基于方程的曲线 在主菜单选择 Draw&Equation Based Curve，则出现 Equation Based Curve 窗口，如图。X(_t)=0 时，表示所画曲线位于 YZ 轴，输入自变量 t 时注意要用_t 表示， Point 表示在曲线上取的标记点数，这些点平均分布在曲线上。 7、Sweep 扫描操作 (1)选定所要旋转的曲线――在 主菜单选择 Draw & Sweep & Around Axis，旋转扫描，弹出 Sweep Around Axis 窗口，按如图设置――则曲线被 旋转为绕 Z 轴的对称曲面。 注：此操作可以绘制抛物面，将 曲线绘制为抛物线，即 X(_t)=0，Y(_t) =_t，Z(_t)=a*_t^2+b，Start_t、End_t 及 Points 据具体情况未定， 然后对此抛物线做 Sweep Around Axis 操作，即可得到抛物面。若要绘制固体的，对两条抛 物线做此操作即可。 (2) 选定所要旋转的曲线――在主菜 单选择 Draw & Sweep &Along Vector――输 入(X，Y，Z)及(dX，dY，dZ)得平移向量― ―弹出 Sweep Along Vector 对话框，取默认 值，点 OK――则曲线沿向量方向平移向量 模的距离。三、几种常见天线1、圆极化微带天线：贴片、介质板、底板、馈电点、端口、空气腔。 2、角锥喇叭天线：绘制时，选中前后口面(一般为命名为 Horn 和 Aperture 的两面)，选择 Modeler & Surface & Connect，则生 成如下图所示的喇叭。注：创建空气腔波端口的平面要与腔壁 重合，切勿让波端口包含于空气腔内。 3 抛物面天线：见“常用操作”中的“Sweep 扫描操作” 。第三章 参数及条件设置一、设置材料参数右图为绘制好某个天线整个模型后 Modeler Design Tree 窗口(绘图历史树)，上面是 Solids 部分，下面是 Sheets 部分，此时，每单个模型均未定义材料特性。如 这样的图 标是每个模型的名称，在创建 时已经命名 (以下把这样的图标称为图形名称图标) 。 表示此部分的材 料，默认为真空。 对于 Solids： 选定图形名称图标(利用 Ctrl 键依次可 选择多个)，右键选 Assign Material(也可以在菜单栏 HFSS 下拉菜单里选择，本文后面很多操作同样如此)， 在弹出窗口(如下图)的 Material 标签页中选择给定材 料，点“确定” 。依次设定立体模型材料后，可得到下 页右上图所示的 Modeler Design Tree 的 Solids 部分。对于 Sheets：选定图形名称图标，右键选 Assign Boundary & Finite Conductivity(or layer impedance and so on)，(如下图)在弹出窗口给边界命名，取 默认值，则在工程历史树中的 Antenna & Boundaries 节点下添加 Finite Cond1 项。 所选目标即设为有限导体(设置完的 Sheets 如右下图所示)。二、设置辐射边界条件一般边界为空气腔部分，所以 一般选定 air 空气腔设置边界条件。 在绘图历史树选中 air 项，右键 选择 Assign Boundary & Radiation， 如图，在弹出的窗口将辐射边界命 名为 air1，其他取默认值，点击 “OK” ，则在工程历史树 Antenna & Boundaries 下添加 air 项。三、设置端口激励源选定激励平面，点击右键选择 Assign Excitation & Lumped Port(or Wave Port)，点击“下一步” ，若辐 射端口不为所选平面的全部，则在 Integration Line 项目中点击 None 出现下拉菜 单，选择 New Line 画出激励平面的积分线，或者用(x，y，z)和(dx，dy，dz)坐标输入得到积分线， 点击 “下 一步” ，取默认值，点击“完 成”退出激励设置。 四、特定边界设置 以波导直立的四面为例： 在绘图区点右键，选 Select Faces，利用 Ctrl 键，依次选 择 4 个直立面，点右键选 Assign Boundary & Perfect E， (理想导体边界条件)在弹出 的窗口点确定， 则在工程树的 WgAntenna & Boundary 节点 下添加 PerfE1 项(假设所建工 程名为 WgAntenna)。 注意：a、如果在选定目标面时，目标面外围有腔体包围，为了选定目标面， 需使用可见性功能，有主菜单 View/Active View Visibility，在弹出对话窗的 3D Modeler,去掉哪一项的勾，则这一项在 3D 图中不显示。处理完，再同样操作， 打勾即可；b、选定目标面时，可以通过旋转模型实现对不同位置的面的选择。 五、HFSS design 与 HFSS-IE design 的关联 在模型上，不选任何物体，右键鼠标选Assign Excitation/Incident Wave/Near Field Wave…，弹出Setup Link窗口。选择本工程， 软件自动将HFSS design中的馈源模型添加到HFSS-IE design中， 点击“确定” ，弹出Incident Wave Source：General Data窗口，任意填写一个名称， 点击“下一步” ，弹出Incident Wave Source：Near Field Wave Options窗口，此窗 口设定安装位置，分别为坐标设置和旋转角度设置，设置完毕后点击“完成” 。第四章 设置求解项并分析一、设置分析选定工程管理窗口中的 Analysis，点击右键选择 Add Solution Setup，弹出 Solution Setup 对话窗口(右图所示)，在 General 窗口中取所需输入频率“x GHz”， 所需收敛迭代最大步数“n”（Maximum Number of Passes） ，在 Options 窗口中选 取 Minimum Number of Passes 、 Minimum Converged Passes 、 Maximum refinement per pass、Order of Basis 的值，点击“确定”退出。 注：各参数的选取原则 就精确性而言，对于双频段的仿真（如 GSM/DCS, AMPS/PCS, 802.11 2.G/802.11 5G 等)，低频段可取 Maximum Delta S＝0.02, 高频段取 Maximum Delta S＝0.01，Minimum Passes 6, Maximum passes 16 (这一项可以根据你的计算 机硬件配置以及你能等待的时间定） ，Minimum Converged Passes 2 （这一项能 保证收敛的可靠性） 。另外如果要求收敛快一些，可以提高 Maximum Refinement Per Pass，一般设成 25％（默认 20％） 。频率越高，波瓣增加，要求计算的精度 也就相应提高。选定工程管理窗口中的 Analysis 下的 Setup1，点击右键选择 Add Frequency Sweep（添加扫频） ，选择 Sweep Type 为 Fast(or Discrete、Interpolating)，输入计 算频率范围及扫描数或步长 （范围设置遵循以工作频率为中心的对称原则，扫描 数一般 100 左右， 为使频率点是有理数， 设 100 左右时取 101 最为合适） ， 点击“OK” 退出。 如下图， 如果工作频率为 10GHz， 则可选择范围为 8-10GHz， 扫描数为 101， 扫描方式 Fast（当然，利用 LinearStep 也可以） 。二、确认设置并分析由主菜单选 HFSS/Validation Check, 则弹出确认检查窗口，对设计确认没有 错误后，点 Close 确认，然后点 HFSS/Analyze All 进行求解。 若有一项或几项未打勾， 而是如下图下侧所示的则说明这一项参数未设置或 设置未成功，需要重新设置。第五章 查看结果一、3D 极化图（3D Polar Plot） （远场为例）先设置辐射场 （远场为例） ：选择工程管理窗口中的 Radiation，点击右键选 择 Insert Far Field Setup/Infinite Sphere，弹出对话框，命一个合适的名称，并设 置所需的 Phi 和 Theta 的开始值 Start、 结束值 Stop 及步长 Step size， 点击 “确定” 退出。 选定工程管理窗口中的 Results，点击右键选择 Create ? Far Fields Report/ 3D Polar Plot，按 OK 确定，在 Solution 框选择 Setup1: Sweep，点击 Sweeps，选择 Theta 和 Phi 为 All ，选择 Freq 为给定的 x GHz，Category 选 Gain，Quantity 选 GainTotal， Function 选 dB， 点击 New Report，点击 Close 退出。生成图形 如图所示。二、3D直角图（3D Rectangular Plot） （远场为例）选定工程管理窗口中的Results，点击右键选择Create ? Far Fields Report/ 3D Rectangular Plot，按OK确定，后面操作与3D Polar Plot的操作类似。生成图形如 下图所示。三、辐射方向图（Radiation Pattern） （远场为例）先设置辐射场 （远场为例） ：选择工程管理窗口中的 Radiation，点击右键 选择 Insert Far Field Setup/Infinite Sphere，弹出对话框，命一个合适的名称，并 设置所需的 Phi 和 Theta 的开始值 Start、结束值 Stop 及步长 Step size（此时通过 选定特殊的值，可将辐射表面设置为平面，如：Phi 是 0~360deg，步长 360deg； Theta 是 0~180，步长 2，则定义的面为 xoz 面） ，按确定退出。 选定工程管理窗口中的Results， 点 击右键选择Create ? Far Fields Report/ Radiation Pattern，按OK确定，后面操 作与3D Polar Plot的操作类似。生成图 形如下图所示。 注：同理，在Create ? Far Fields Report选项里，还有Rectangular Plot、 Rectangular Stacked Plot、Data Table、 Rectangular Contour Plot，依次即为直 角坐标图、直角坐标叠积图、数据表、 直角坐标轮廓图。在弹出的对话框里 的操作类似于上述 3D Polar Plot 方向 图。四、驻波比(VSWR)选定工程管理窗口中的Results，点击右键选择Create Quick Report，在弹出 的对话框里选择 VSWR ，点击 OK ，接着会弹出两张图 VSWR 图，选定第一个 VSWR，点击右键选择Modify Report，将Function改为dB，点击Apply Trace，点 击Close退出。生成dB(VSWR)对频率Ferq的图像，如下图所示。 注：同理，在Quick Report 对话 框里，可以选择其他特性图，如 Lambda、 Passivity、 Port Zo、 S Parameter 等等。选择其他特性图后，操作与 VSWR操作类似。五、矩阵数据(Matrix Date)在工程树中的 WgAntenna/Analysis/Setup1 项上点右键， 选择 Matrix Date 标签页显示结果，如下图所示， 图中为 S 矩阵和 Y 矩阵结果，还可 以勾选 Z0、 X 等参数， 点 Close 关闭。 (假设所建工程名为 WgAntenna)
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> ansys hfss 13.0破解版(三维电磁仿真软件)
ansys hfss 13.0破解版(三维电磁仿真软件)
软件大小：320M
软件语言：简体中文
软件类型：国产软件
软件授权：免费软件
更新时间：
软件类别：机械电子
软件官网：
应用平台：Windows10, Windows8, Windows7
网友评分：4.2分
HFSS是Ansoft公司推出的三维结构电磁仿真软件，由Ansoft Designer和Ansoft HFSS构成的Ansoft高频解决方案，是目前唯一的以物理原型为基础的高频设计解决方案，提供了从系统到电路的快速而精确的设计方法，可以用HFSS计算基本电磁场数值解和开边界问题、近远场辐射问题、端口特征阻抗和传输常数、S参数和相应端口阻抗的归一化S参数以及结构的本征模或谐振解等等，广泛地应用于航天、航空、电子、半导体、计算机、通信等多个领域。今天多多软件站小编给大家带来的是ansys hfss 13.0破解版，它提供了简洁直观的用户设计界面、精确自适应的场解器、拥有空前电性能分析能力、天线设计功能，能计算任意形状三维无源结构的S参数和全波电磁场，同时还可以计算天线参量，如增益、方向性、远场方向图剖面、远场3D图和3dB带宽；绘制极化特性，包括球形场分量、圆极化场分量、Ludwig第三定义场分量和轴比。该软体强大的叁数化三维建模能力，和高性能的图形能力，大大节省了工程师的设计时间，利用Optimetrics可自动实现最优化和叁数化扫瞄设计。hfss功能特点微波器HFSS能够快速精确地计算各种射频/微波部件的电磁特性，得到S参数、传播特性、高功率击穿特性，优化部件的性能指标，并进行容差分析，帮助工程师们快速完成设计并把握各类器件的电磁特性，包括：波导器件、滤波器、转换器、耦合器、功率分配/合成器，铁氧体环行器和隔离器、腔体等。电真空器在电真空器件如行波管、速调管、回旋管设计中，HFSS本征模式求解器结合周期性边界条件，能够准确地仿真器件的色散特性，得到归一化相速与频率关系，以及结构中的电磁场分布，包括H场和E场，为这类器件的设计提供了强有力的设计手段。天线、天线罩及天线阵设计仿真HFSS可为天线及其系统设计提供全面的仿真功能，精确仿真计算天线的各种性能，包括二维、三维远场/近场辐射方向图、天线增益、轴比、半功率波瓣宽度、内部电磁场分布、天线阻抗、电压驻波比、S参数等。高速互连结构设计随着频率的不断提高和信息传输速度的不断提高，互连结构的寄生效应对整个系统的性能影响已经成为制约设计成功的关键因素。MMIC、RFIC、或高速数字系统需要精确的互联结构特性分析参数抽取、HFSS能够自动和精确地提取高速互联结构、片上无源不见及版图寄生效应。光电器件仿真设计HFSS的应用频率能够达到光波波段、精确仿真光电器件的特性。ansys hfss 13.0破解图文教程1.解压下载的文件，找到“HFSS130Win”文件夹中的“autorun.exe”安装程序，双击运行，如下图所示。2.在安装界面中选择第二个“INSTALL SOFTWARE”，之后一路都是“next”或“yes”。3.遇到下图所示，我们可以更改hfss 13.0的安装路经。4.选择加密方式，这里我们只能选第一个usb加密。5.hfss 13.0正在安装中.....请稍等。6.安装完成之后不要勾选“YES...”，直接点击“finish”即可。7.再次回到hfss 13.0安装界面，选择第三个“INSTALL LIBRARIES”，同样点击“Nest”或“Yes”，最后点击“Finish”进行安装。8.第三个安装完了之后继续点击第四个“INSTALL&REMOTESIMULATION”，同样点击“next”或“Yes”。9.安装完“INSTALL&REMOTESIMULATION”之后同样不要勾选，直接点击“finish”即可。10.接下来我们开始对hfss 13.0进行破解，首先复制“hfss12.1crack”文件夹中的“license.lic”文件到你安装文件夹的“admin”中，将原来的文件替换掉。(小编下载文件的路径是&D:\PC_Soft_package\Hfss13破解版&，安装的文件夹是“D:\Program Files (x86)\Ansoft”)如下2图所示。11.接下来将“hfss12.1crack”文件夹中的2个exe文件复制到“HFSS13.0”文件夹中，然后运行这2个exe文件。12.以上操作按顺序完成后即可成功破解hfss 13.0，多多软件站小编亲测有用，以下是软件主界面图(使用一切正常)。
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