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hfss使用心得

HFSS使用心得
和大部分的大型数值分析软件相似,以有限元方法为基础的Ansoft HFSS 并非是傻瓜软件,对于绝大部分的问题来说,想要得到快速而准确的结果,必须人工作一定的干预。除了必须十分明了模型细节外,建模者本身也最好具备一定的电磁理论基础。这里假定阅读者使用过HFSS,因此对一些属于基本操作方面的内容并不提及。

1、对称的使用
对于一个具体的高频电磁场仿真问题,首先应该看看它是否可以采用对称面。这里面的约束主要在几何对称和激励对称要求。如果一个问题的激励并不要求是可改变的,比如全部同相馈电的阵列,此时最好采用对称,甚至可以采用2个对称(E 和H 对称),将可以大大节约时间和设备资源。
2、面的使用
  在实际问题中,有很多结构是可以使用2 维面来代替的,使用2 维面的好处是可以极大的减少计算量并且结果与使用3 维实体相差无几。例如计算一个微带的分支线耦合器,印制板的微带以及地都可以指定某些面为理想电面代替,这样可以很快的获得所需要的物理尺寸及其性能。再以计算偶极子为例,如果偶极子是以理想导体为材质的圆柱,那么相同的其他条件下其计算时间大约是采用等效面为偶极子的4~5 倍,由此可见一般。
3、Lump Port(集中端口)的使用
  在HFSS8 里提供了一种新的激励:Lump Port,这种激励避免了建立一个同轴或者波导激励,从而在一定程度上减轻了模型量,也减少了计算时间。LumpPort 也可以使用一个面来代表,要注意的是对该Port 的校准线和阻抗线的设置一定要准确,端口在空间上一定要与其他金属(或电面)相接,否则结果极易出错。
4、关于辐射边界的问题
  在不需要求解近(远)场问题时,比如密封在金属箱体里面的滤波器等密闭问题,无需设置辐射边界。在需要求解场分布或者方向图时,必须设置辐射边界。这里有些需要注意的问题:在计算大带宽周期性结构时,比如3 个倍频程,最好分段计算,例如以一个倍频程为一段,也就是说在不同的频段计算时设置不同大小的辐射边界,否则在计算的频率边缘难以保证计算精度;其次,辐射边界的大小和问题的具体形状密切相关,如果物体的外部轮廓可以装在一个球或并不过分的椭球中时,宜采用立方体边界——简单有效,如果问题的外部轮廓较为复杂或者椭球2 轴差距太大,以采用相似形边界或圆柱边界,对于辐射问题,如果估计问题的增益较低(比如2dB),那么边界宜采用球形,此时为了得到结果准确也只好牺牲时间了;另在HFSS 8 中提供了一种新的吸收边界——PML 边界条件,对于这种边界,笔者并不是很满意,尽管其有效距离为八分之一个中心波长——是老边界的一半,可以减少计算量,然而这种边界由程序自己生成,为一个立方体的复杂结构,对于一些特殊的复杂问题,这种边界内部有很多的空间是无用的,此时还不如使用老边界灵活。
5、关于开孔
  有些问题需要在壁上开孔,此时可以采用2 种办法,其一是老老实实的在模型上挖空;其二是采
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