第八章 hfss微波仿真.ppt

第八章 HFSS 微波仿真 8-1 HFSS 基本介绍一、 HFSS 发展历程二、 HFSS 仿真原理三、 HFSS 仿真过程四、 HFSS 的主要功能五、 HFSS 的应用领域 8-2 HFSS 软件系统一、软件设计环境二、基本操作 1 8-1 HFSS 基本介绍 HFSS – High Frequency Structure Simulator (高频电磁场仿真)软件由美国 Ansoft 公司开发的世界上第一个商业化的三维结构电磁场仿真软件,是目前国际上主流的三维高频电磁场仿真软件之一。 HFSS 是一种基于物理原型的 EDA 设计软件。 中增加了以下主要功能:模式到节点的转换;端对端的节点模型产生、求解及后处理;可输出高精度宽带 SPICE 模型;全波 Spice ( Full-Wave Spice );自适应插值扫频算法;支持集总电阻、电容和电感部件。一、 HFSS 发展历程 2 8-1 HFSS 基本介绍 2003 年5月 Ansoft 公司发布了 HFSS 的最新版本 V9 , 是基于物理原型的 EDA 设计软件。依靠其对电磁场精确分析的性能,使您能够轻松建立产品虚拟样机。 Ansoft HFSS 最重要的新功能就是在 PC 机上能够利用 3GB 的内存空间,这极有效地拓展了 HFSS 的仿真计算能力,此外运用 HFSS 的用户自定义编程模块( UDP ) 能方便建立各种模型及元件库。同时,具备与 Ansoft Designer 、 Nexxim 动态链接的特性:通过动态参数化链接, 在 RF/ 数模混合电路仿真中实现与三维电磁场的协同仿真。 3 8-1 HFSS 基本介绍 2005 年8月 Ansoft 公司在美国发布 HFSS v10 。最新版 HFSS v10 强化了与 CAD 工具和其他分析工具之间的配合。 CAD 模型有时会出现微小的段差和坐标误差,这种误差使得 HFSS 以前的版本有时无法使用该模型。 HFSS v10 新增了一种功能,即具有能够消除微小段差和坐标误差影响的功能,能够直接使用绝大多数 CAD 模型。 Ansoft 将其称为“ Healing 功能”。所以即使 CAD 模型有时会出现微小的段差和坐标误差, HFSS v10 也能将其分割成最佳的微小网格后,进行电磁场分析。另一点就是: HFSS v10 与 SIwave v3 进行协作分析的示例,能够看到车身内部的印刷电路板产生的不必要辐射的活动情况。 4 8-1 HFSS 基本介绍 HFSS 采用的理论基础是有限元方法。有限元法是一种积分方法,其解是频域的,所以 HFSS 是由频域到时域,对于设计各种辐射器及求本征模问题很擅长。 HFSS 应用切向矢量有限元法。二、 HFSS 仿真原理所谓的有限元法,就是将整个区域分割成许多很小的子区域,这些子区域通常称为“单元”或“有限元”,将求解边界问题的原理应用于这些子区域中,求解每个小区域,通过选取恰当的尝试函数,使得对每一个单元的计算变得非常简单,经过对每个单元进行重复而简单的计算,再将其结果总和起来,便可以得到用整体矩阵表达的整个区域的解,这一整体矩阵又常常是稀疏矩阵,可以更进一步简化和加快求解过程。 5 8-1 HFSS 基本介绍三、 HFSS 仿真过程 HFSS 仿真过程图 6 8-1 HFSS 基本介绍四、 HFSS 的主要功能 5. 电磁场与系统电路集成协同仿真设计能力。 1. 提供了一个基于三维电磁场的自动化设计流程的设计平台。 2. 集成了工程设计所必需的强大的参数化设计、优化、敏感性及公差统计仿真分析功能。 3 . 新一代仿真工具赋予了更灵活的网格剖分、收敛精度及仿真分析控制等功能,从而具有更快的仿真速度和更高的设计精度。 4 . 其参数化设计、强大的建模及图形功能使工程仿真设计变得十分方便。 7 8-1 HFSS 基本介绍 HFSS 设计的新特点 4. 工程实用—参数化扫描、优化设计、敏感性分析、公差统计 、电路集成协同仿真设计 8 8-1 HFSS 基本介绍五、 HFSS 的应用领域 ,如波导、滤波器、耦合器、连接器、铁氧体器件和谐振腔等, HFSS 都能提供工具实现 S参数提取、产品调试及优化,最终达到制造要求。 2. 天线、阵列天线和馈源设计 HFSS 是设计、优化和预测天线性能的有效工具。从简单的单极子天线到复杂雷达屏蔽系统及任意馈电网络 HFSS 都能精确地预测其电磁性能,包括辐射向图、