HFSS软件系统介绍

1目录第1篇HFSS软件系统介绍....................................................................................................213D窗口简介.......................................................................................................................22软件系统文件的基本介绍...............................................................................................533D建模概述.......................................................................................................................64视图窗口的操作...............................................................................................................85应用结构的变换...............................................................................................................96局部坐标系......................................................................................................................117几何参数设置.................................................................................................................122第1篇HFSS软件系统介绍HFSS（HighFrequencyStructrueSimulator）软件由美国Ansoft公司开发，是三维电磁场仿真软件。它应用切向矢量有限元法，可求解任意三维射频、微波器件的电磁场分布，计算由于材料和辐射带来的损耗。可直接得特征阻抗、传播系数、S参数及电磁场、辐射场、天线方向图、特定吸收率等结果。广泛地应用于天线、馈线、滤波器、多工器、功分器、环行器、光电器件、隔离器的设计和电磁兼容、电磁干扰、天线布局和互耦等问题的计算。13D窗口简介AnsoftHFSS3D模型编辑器使用简便、灵活，并具有全参数化建模的强大功能，无需编辑复杂的宏/模型来实现。在此主要介绍HFSS的3D建模过程。通过对这些基本概念的理解，我们可以快速利用3D参数建模器提供的所有特色功能。HFSS软件的3D界面如下图所示：1.1主菜单与工具条主菜单在软件主窗口的顶部，包括File、Edit、Project、Draw、3DModeler、HFSS、Tools、Window、Help这些下拉菜单。工具条在主菜单的下一行，是一些常用设置的图标。1.2工程树工程树包括所有打开的HFSS工程文件，每个工程文件一般包括几何模型、模型的边界条件、材料定义、场的求解、后处理信息等。工程树中第一个节点是工程的名称，默认名一般为Projectn，n代表当前加入的第n个设计，在该节点下包括模型的所有特定数据。包括：Model:建立的模型。3Boundaries：边界条件。定义在问题区以及物体表面的边沿入的场特性，包括良导体表面、阻抗表面、主表面、从表面、集总元件表面等。Excitations：激励源。定义某物体或某表面的电磁场的源以及电荷、电流、电压等情况。包括端口、集总端口、入射端口、电压源、电流源等。MeshOperation：网格设置。定义网格的划分，即网格晶元。Analysis：分析。包括求解设置，定义软件如何计算求解。Optimetrics：优化。包括所有优化设置。Results：结果。包括所有后处理生成的结果报告。PortFieldDisplay：显示模型的端口场分布。FieldOverlays：显示模型的端口场分布。FieldOverlays：显示某物体、表面的基本或衍生的场分布情况。Radiation：设置近场、远场。1.3绘图历史树、绘图窗绘图历史树包括绘制的所有的几何模型，以及模型的编辑、材料定义等。绘图历史树右侧是绘图窗，在该区绘制几何模型。1.4属性窗属性窗显示在工程树、绘图历史树或绘图区中选中的某一项的属性，可以进行编辑。在属性窗中可编辑的参数是不定的，其标签页的名称也不定，均由所选中的项的类型决定。41.5信息窗信息窗显示与工程创建过程相关的各种信息，例如工程设置的错误信息、分析过程的设置信息等。1.6进程窗进程窗在执行仿真时，监视仿真的进度，仿真的每一步都有显示。1.7状态条/坐标输入AnsoftHFSS桌面窗口底部状态条显示的坐标输入区，在创建结构模型时，用于确定物体一个点的坐标或偏移量。在不创建物体时，光标保持非激活状态并且被设定为动态选择状态。1.8网格平面为了使创建模型基本单元的工作变得简单，AnsoftHFSS使用了网格平面或画图平面。画图平面不会把使用者限制于两维坐标，而只是作为一个向导来简化创建模型的基本单元。画图平面由激活的网格平面来表示（网格平面不一定是可见的）。设置如下图。52软件系统文件的基本介绍2.1创建工程从主菜单File\New，创建一个新工程；再选File\SaveAs，则以新路径、名称保存该工程。工程文件以*.hfss保存。2.2模型视图模型视图有多种，包括移动、旋转、放大、缩小等。移动：由主菜单选View\Pan，或者按下Shift键的同时点左键移动鼠标，可以移动模型。旋转：由主菜单选View\Rotate，或者按下Alt键的同时点左键移动鼠标，可以旋转模型。缩放：由主菜单选View\Zoom，或者同时按下Alt、Shift键，点左键移动鼠标可以放大、缩小模型。向上移是放大视图，向下移是缩小视图。适中显示：同时按下Ctrl、D键，可以将模型适中显示。其它操作还有ZoomIn，ZoomOut等。2.3复制、粘贴由主菜单选Edit\CopyToClipboard，可将模型复制到剪贴板，再粘贴到Word、PowerPoint等基于Windows的程序中，此操作也可复制工程的分析结果图。2.4各种HFSS文件一个*.hfss文件包含所有与工程相关的文件。常见的文件及文件夹类型包括：design_name.hfssresults:文件夹，保存设计的结果数据。project_name.hfssresults:文件夹，保存工程的结果数据。project_name.asol:文件，保存工程的场数据结果。如果求解不合适，则该文件可能为空。保存在project_name.hfssresults文件夹内。.pjt:HFSS软件8.5以及更早版本的工程文件。.anfp:Ansoft的PCB中性文件。2.5导出文件由主菜单选3DModeler\Export，选择保存路径、命名，将“保存类型”下拉展开，选择要导出的文件类型即可。*.sm2:二维模型文件，只包含XY平面。6*.sat或*.sm3:三维模型文件，前者ACIS几何固态模型文件，后者为ACIS2.0版或更高版本中的HFSS三维模型文件。如果选择*.sm3，则还要选择ACISSM3的版本。图表文件：包括*.bmp,*.gif,*.jpeg,*.tiff,*.wrl等格式。数据列表文件：*.txt为后处理格式文件，*.csv为逗号分隔文件，*,tab为Tab键分隔文件，*.dat为曲线数据文件。方法：分析出结果后，由主菜单选Report2D\Export，选择保存路径、命名，将Saveastype下拉列展开，选择要导出的文件类型即可。2.6导出矩阵数据在工程树的Analysis\setupn项上，点右键，选择MatrixData，出现SolutionData窗，默认MatrixData标签页，选择想查看的矩阵类型，包括S-matrix,Y-matrix,Z-matrix,Gamma,Z等参数。点Export，在弹出的新窗口，选择保存路径、命名，将“保存类型”下拉列展开，选择要导出的文件类型即可。包括：*.tab:数据列表文件。将S矩阵的各项按顺序列出，包括数据头，以Tab键隔开。*.sNp:TouchstoneS参数文件。后缀名中的N代表有N个端口。*.nmf:中性文件。*.m:Matlab文件。S、Y、Z矩阵的各项按顺序列出。*.cit:Citifile格式文件。2.7导入文件由主菜单选3DModeler\Import，选择查找路径，将“文件类型”下拉死展开，选择要导出的文件类型，选择要导入的文件名即可。*.gds:二维几何设计布局数据的标准文件格式。*.dxf:AutoCAD绘图交换格式文件。*.geo:HFSS固态模型文件。*.iges,*.igs:初始图形交换规格（IGES）的工业标准文件。同样也可导入求解数据、数据列表等。33D建模概述3.1原始模型在实体建模中，基本元素或基本物体通常被称作为原始模型。例如长方体、圆柱体、矩形、圆等都是原始模型。原始模型分为两种类型：三维原始模型或实体、二维原始模型或平面。通过设置一组适当位置和适合尺寸的原始模型，我们能创建一个代表复杂结构的物体。创建复杂的物体时，原始模型可以作为“工具”进行打孔、裁减或连接。用这种“工具”完成的这些操作通常被称作布尔运算。二维原始模型可以创建成任意形状的实体模型。3.2二维物体的创建有以下几种二维物体可供选择：矩形、圆、线、点、曲线、椭圆、正多边形。3.3三维物体的创建有以下几种二维物体可供选择：长方体、圆柱体、球、园环、螺旋体、接合线、圆锥体、正多面体。3.4真实表面圆、圆柱体、球体等都可以用真实表面表示。3.5捕捉模式作为图形选择的一种辅助手段，图形编辑器提供了捕捉选项。默认选项如下图所示。当光标移动到捕捉位置时，活动光标将动态地改变形状。73.6移动默认情况下，所有活动光标可以在三维坐标下运动。当然也可以设置光标仅在一个平面上或在平面之外移动。这些设置可以在菜单选项中Menu3DModelerMovementMode中进行。除此之外，通过按下x、y或z键，可以使光标限制在一个特定的方向上（x、y或z）移动，以防止光标在其他方向上移动。按下CTRL＋Enter键可以设置一个本地参考点。这对在一个已经存在的物体上创建几何模型是非常有用的。3.7导入在3D模型设计中，可以从外部导入图形文件。选择菜单：3DModelerImport。下图中所列的文件格式都是支持的。但在你的许可文件（License）中还需要一个附加的转换特性选件才可以导入这类文件。3.8修复自动修复导入的实体模型根据用户需求导入后手动修复3.93D模型分析基于用户输入的面、实体、区域分析问题列表（面、边、顶点）84视图窗口的操作利用下面的命令，用户可以在任何时候（甚至在生成图形的过程中）改变视图：4.1工具条旋转（Rotate）——几何结构将会围绕坐标系旋转。平移（Pan）——结构将在平面区域移动。动态缩放（DynamicZoom）——鼠标向上滚动将增大缩放因子，向下滚动将会减小缩放因子。放大/缩小（ZoomIN/Out）——在这种模式下，通过拖动鼠标可以形成一个变化的矩形框，释放鼠标后，相应的缩放倍数也就确定了。快捷键——预先定义的视图改变视图是一个使用频率很高的操作，因此HFSS软件提供了一些非常有用的快捷键。按下鼠标左键同时按下相关的键，拖拽鼠标可以完成以下动作：1）ALT+拖拽鼠标（Dr