微波仿真论坛_HFSS中文培训教程

引言1-11引言IntroductionAnsoftHFSS是一个计算电磁结构的交互软件包。计算模拟器还包括分析电磁结构细节问题时的后处理命令。使用AnsoftHFSS，应该计算：l基本电磁场数值解和开边界问题，近远场辐射问题。l端口特征阻抗和传输常数。lS参数和相应端口阻抗的归一化S参数。l结构的本征模或谐振解。当画出结构，明确每一个物体的介质参数，建立端口标识，源或者具体的表面特征时，本系统可以产生必要的场解。当你建立一个问题时，AnsoftHFSS可以允许你指定一个频段内的一个或几个频率点。AnsoftHFSS可以有效的运行在UNIX工作站和PC机的WINDOWS下。有限元法下面显示为一个由模拟器建立的样本结构。这个混合接头的特征是信号从端口1平均耦合到2、3端口，不耦合到4端口。在AnsoftHFSS，这个几何结构自动被剖分成许多四面体，一个四面体基本上是一个四面的角锥。四面体的集合叫做有限元网面。下图是混合接头的有限元网面剖分图。将一个结构分成成千上万的小区域（单元），系统分别计算每一个单元。系统划分的区域越小，最终值越精确。样本问题这本手册以包含小损耗材料的圆柱腔为样例，采用本征模方法求出了自然谐振频率。这个问题常用的几何模型如下所示：具体的尺寸在第4章“画引言1-2出几何模型”中给出。预期结果l找出五个本征模和与之相关的Q因子。l画出两个模型的电场图。l比较模型的矢量图和它的演变模型。l创建生动的矢量图。创建本征模项目2-12创建本征模项目CreatingtheEigenmodeProject这本学习指南是在已经安装好了AnsoftHFSS前提下进行的。注意：如果你还没有安装软件或者还没有设置好运行软件，那么，停下来！先按照安装指南的步骤进行操作。本章的目标如下：1.创建一个项目目录用于存储例子。2.接着在那个目录下创建一个新的项目用于存储本征模问题。时间：完成这章大约需要10分钟。进入项目管理器为了访问AnsoftHFSS，你必须先访问Maxwell控制面板，在这里可以创建和打开所有的Ansoft产品项目。Ø访问ProjectManager1.执行下列操作之一来访问Maxwell控制面板：■在UNIX工作区，在UNIX命令下输入下列语句：Maxwell&■在PC上，用鼠标左键双击Maxwell图标.这时会出现如下图所示的Maxwell控制面板：创建本征模项目2-2如果Maxwell控制面板没有出现，那么参考安装指南查找可能出现的问题。2.单击Maxwell控制面板的Projects图标，访问Projectmanager。注意：从现在开始，当你要选择某个图标或者某个命令时，单击鼠标左键。出现的Projectmanager如上图所示：创建项目目录在使用AnsoftHFSS求解时，第一步就是要创建一个目录和项目，用于存储与问题相关的数据。一个项目目录包括用Ansoft软件来创建的某一系列的项目。你可以使用项目目录对项目进行任意分类。例如，你也许想在一个项目目录下存储与某一特定用途有关的所有项目，那么，你可以在缺省目录下建立一个项目目录。Projectmanager应该仍然在屏幕上显示，你可以为使用gettingstarted向导为你创建的项目加getstart目录。注意：如果你已经通过另一gettingstarted指南创建了项目目录，直接跳到“CreataProject”这一步。Ø为这个例子加一个项目目录：1．在窗口左上方的ProjectDirectory中选择Add。就会出现下图所示的窗口，窗口中列出了目录和子目录：2．在Alias中输入如下语句：getstart3.MakeNewDirectory.4．选择OK.在当前缺省的项目目录下创建getstart目录，并且getstart现在出现在Projects块中。返回ProjectMannager窗口。注意：项目只能在有别名的目录下创建——也就是说，使用Add命令可以识别为项目目录的目录。Ø为了改变目录来看一下另一目录中的内容：1.从ProjectDirectory块中选择ChangeDir.创建本征模项目2-32.双击想要的目录。（选择…/移动到目录结构中）3.完成后，选择OK.如果想获得关于更改目录和其他ProjectMannager更多的信息，可以参考Maxwell控制面板画线的文档创建项目现在准备在项目目录eigen下创建一个新的项目。访问项目目录在你创建新项目之前，要访问getstart项目目录。Ø访问项目目录：●在左下角的ProjectDirectory块中选择getstart.显示在ProjectManager菜单顶部的当前目录变为显示与别名getstart有关的目录路径。如果你以前创建过模型，那么它将被列在Projects块中。否则的话，项目块是空的——说明在项目目录下还没有创建项目。添加新项目Ø添加新项目：1.在菜单左上部的Projects块中选择New。将出现如下图所示的窗口。2.在Name里输入eigen。使用BackSpace和Delete键来修改输入。3.选择创建项目的类型，单击列于Type中的软件包。会出现一个列有所有可选Ansoft软件包的菜单。选中AnsoftHighFrequencyStructureSimulator7作为项目类型。4.可选项，在CreatedBy中输入你的名字。注意：如果你在工作站和使用MicrosoftWindowsNT的PC上运行软件的话，人名会以缺省的方式自动出现在系统中。5．取消选定Openprojectuponcreation。当选定这项时，单击OK就会打开项目。但现在还不要打开项目。6.选择OK创建项目。刚刚输入的信息现在将在SelectedProject块的相应地方显示出来。选中Writable，表明你已经访问过这个项目。存储项目注释将你的新项目注释存储起来，这样在你下次使用AnsoftHFSS时，你无需打开项目就可以看到它的信息。Ø输入eigon问题的注释1.缺省选择Notes。创建本征模项目2-42.单击Notes选项，指针出现，提示你现在可以输入内容。注意：Model选项将在Notes中显示一幅图。但现在你正在创建故不能显示出来。当你创建好eigon后，选中eigon项目，在这个区域将会自动显示出它的几何图形。3.输入这个项目的注释，如下所示：ThissampleeigenmodeproblemwascreatedusingAnsoftHFSSandtheHFSSGettingStartedguide.当你开始输入项目注释时，SaveNotes键（位于Notes块底下）开始可执行。在你开始在Notes块中输入之前，SaveNotes是灰的，或者说不可执行。4.当你输入完注释后，选择SaveNotes存储它。之后，SaveNotes选项又重新变灰。注意：命令或按键的内容变灰说明这个指令或按键暂时不能执行。现在你可以打开新项目并运行AnsoftHFSS。运行ANSOFTHFSS3-13运行AnsoftHFSSRunAnsoftHFSS在上一章中，创建了目录getstart，并且在这个目录下创建了项目eigen。这章描述了以下内容：l怎样打开刚创建的项目以及如何运行AnsoftHFSS。lAnsoftHFSS执行命令窗口。l在AnsoftHFSS下创建本征模问题的一般步骤。l例子以及计算场解的步骤。时间：完成这一章的总时间将近10分钟。打开新项目并运行模拟器新建项目eigen仍需在Project模块中选定。（如果不这样，将指针指向它并单击左键。）Ø运行AnsoftHFSS：l从Project块中选择Open.出现执行命令窗口，如下图所示：执行命令窗口概观执行命令窗口是创建和求解模型问题每一步的入门。每一个模块的选择都是通过执行命令窗口，并且每一步结束后，软件又把你领回这个窗口。而且观察解的过程也是通过这个窗口。执行命令窗口分为两部分：命令区和显3-2运行ANSOFTHFSS示区。命令区命令区，位于屏幕的左边，包括确定正在求解问题的类型的菜单以及调用需要创建和求解的各种各样的模块的菜单。在“画图和求解的一半步骤”这一部分，每一个命令函数都作出了解释。显示区显示区显示了项目的几何模型。因为你还没有创建模型的几何形状，因此这个区域是空的。窗口自上而下按键的作用如下：Model显示三维结构的几何模型。ZoomIn,ZoomOut,FitAll,Visibility和Render按键只有当Model选定时才可执行。Matrix看到计算出的每一个自适应解的S参数，阻抗和传播常数的矩阵形式。Convergence显示收敛信息。Profile显示求解过程中使用的计算模型。沿窗口底部的按键允许改变模型的视图。具体作用如下：ZoomIn接近物体，扩展模型的视图。ZoomOut远离物体，缩小模型的视图。FitAll在视图窗口中显示合适的整个模型。Visibility在视图窗口中显示模型的一部分。Render显示模型为线框，平直渐变或平滑渐变。这个区域还显示了问题求解过程中解的实物轮廓和收敛信息，正如第6章“生成解”所述。画图和求解的一般步骤Ø通过这个一般步骤可以定义和求解具体问题：1.选择软件。你可以选择DrivenSolution软件，也可以选择Eigenmodesolution软件。2.使用Draw命令，访问三维模型，并画出具体几何形状的物体。3.使用SetupMaterials命令来设置每一个三维物体几何模型的材料特性。4.使用SetupBoundaries/Sources命令来设置源和边界。5.使用setupSolution命令来具体说明问题的解是如何进行计算的。对于本征模来说，也就是：l确定开始寻找本征模的最小频率和要发现的本征模的个数。l确定求解的标准，例如，途径的个数，四面体所占的百分比等等。l选择求解中使用哪一种有限单元网格。6．使用Solve命令来求解与本征模问题有关的场域。7．使用Matrix（EigenModes为求解本征模问题），Convergence，和Profile按键来浏览下列信息：l每一个自适应解中的计算参数。l两个自适应解之间的参数区别。lCPU使用，内存尺寸等的统计。运行ANSOFTHFSS3-38．从PostProcess菜单中选择下列后处理中的一个：Fields访问三维后处理，你可以显示图形的轮廓，色彩浓淡，矢量，对应于距离的值，以及生动的场图。MatrixData访问MatrixDataPostProcessor，你可以看到在每一个自适应解中计算S参数的矩阵、阻抗、和传播常数。在本征模问题中不涉及这一项。MatrixPlot访问MatrixPlotPostProcessor，你可以画出许多对应于时间和频率的参数图。在本征模问题中不涉及这一项。这些命令必须按他们出现的顺序选择。例如，你必须用Draw先创建几何模型，然后才能用SetupMaterials设置物体的材料特性。每一步完成后，系统都会在其后画个对号。画几何模型4-14画几何模型DrawingtheGeometricModel这一章告诉你如何创建一个如前所述的本征模问题的几何模型。目标如下：l定义问题区域。l创建构成本征模型的物体。l存储模型于一组磁盘文件中。现在已经准备好开始使用模拟器了。执行命令窗口仍停留在屏幕上。时间：完成这章大约需要10分钟时间。选择软件对于这个问题，选择本征模软件。Ø选择软件：l从软件菜单里选择EigenmodeSolution。（最初，DrivenSolution显示为可选项。）菜单名称的改变是为了显示当前的可选项。激励解选择DrivenSolution是为了使用基于软件的有限元去求解由源激励的机构。AnsoftHFSS计算了无源高频结构的S参数，如微带线、传输线。软件包括后处理命令,这个命令是用于具体分析结构的电磁场特性。使用DrivenSolution，可以计算：l基本的电磁场量，对于开放边界而言，还可以计算辐射近场和远场。l特性端口阻抗和传播常数。l一般S参数和相对于具体