了得網自然科學_HFSS電磁仿真設計應用詳解

編輯推薦

HFSS的書籍很少，而且和實踐結合得松散。而本書作者是HFSS資深工程師，並且具有多年的企業培訓經驗。因此，本書在講解時盡量摒棄煩瑣的理論推導、抽像的概念，多從工程實踐的角度出發，采用通俗易懂的語言和直觀的工程實例，讓讀者不僅學習到怎麼操作，還要明白為什麼這麼操作。知其然並知其所以然，纔能熟練掌握，舉一反三，活學活用。

內容簡介

本書是一本注重工程實踐的HFSS電磁仿真設計教程，全書共14章，前8章全面介紹了HFSS的設計流程、各種設計功能和具體使用操作。後6章主要通過實際工程設計實例講解HFSS在微波器件設計、天線設計、天線陣分析設計、高速數字信號完整性分析、諧振腔分析設計和SAR計算等方面的具體應用。
本書體繫完整、可讀性和工程應用性強，適合Ansoft HFSS初學者學習參考和具有一定HFSS使用基礎的讀者學習提高，也可供高等院校、研究院所、公司企業等從事微波射頻、電子通信領域的工程技術人員參閱。

第1章 HFSS概述 1
1.1 HFSS簡介 1
1.2 啟動HFSS 3
1.3 設置HFSS工程文件的默認路徑 4
1.4 HFSS設計流程 4
第2章入門實例——T形波導的內場分析和優化設計 6
2.1 設計概述 6
2.2 T形波導內場分析 7
2.2.1 新建工程設置 7
2.2.2 創建T形波導模型 8
2.2.3 分析求解設置 15
2.2.4 查看分析計算結果 17
2.2.5 保存設計並退出HFSS 21
2.3 T形波導的優化分析 21第1章 HFSS概述 1
1.1 HFSS簡介 1
1.2 啟動HFSS 3
1.3 設置HFSS工程文件的默認路徑 4
1.4 HFSS設計流程 4
第2章入門實例——T形波導的內場分析和優化設計 6
2.1 設計概述 6
2.2 T形波導內場分析 7
2.2.1 新建工程設置 7
2.2.2 創建T形波導模型 8
2.2.3 分析求解設置 15
2.2.4 查看分析計算結果 17
2.2.5 保存設計並退出HFSS 21
2.3 T形波導的優化分析 21
2.3.1 新建一個優化設計工程 21
2.3.2 參數掃描分析設置和仿真分析 21
2.3.3 查看參數掃描分析結果 25
2.3.4 優化設計 27
2.3.5 查看優化結果 29
2.3.6 保存並退出HFSS 30
第3章 HFSS工作界面 31
3.1 HFSS工作界面 31
3.1.1 主菜單欄 32
3.1.2 工具欄 40
3.1.3 工程管理窗口 41
3.1.4 屬性窗口 42
3.1.5 三維模型窗口 42
3.1.6 信息管理窗口 42
3.1.7 進程窗口 43
3.1.8 狀態欄 43
3.2 柵格顯示和柵格平面 43
3.3 顯示坐標繫 44
第4章 HFSS中的建模操作 45
4.1 創建長方體模型 45
4.1.1 創建長方體模型的操作步驟 46
4.1.2 物體“屬性”對話框的詳細解釋 48
4.2 HFSS中的基本模型及其創建 49
4.2.1 鼠標光標的移動模式 49
4.2.2 捕捉模式(Snap Mode) 50
4.2.3 物體的基本模型 51
4.3 物體的材料屬性 54
4.3.1 編輯物體材料庫 55
4.3.2 設置物體模型的材料 56
4.4 改變視圖 57
4.4.1 改變視圖的操作命令 57
4.4.2 顯示和隱藏物體模型 58
4.5 選擇操作 59
4.5.1 選擇模式 59
4.5.2 選擇操作 60
4.5.3 多重選擇 61
4.6 物體模型的幾何變換 61
4.7 物體模型的布爾運算操作 64
4.8 HFSS中的坐標繫 66
4.8.1 相對坐標繫 67
4.8.2 面坐標繫 68
4.9 建模相關選項的設置 69
第5章邊界條件和激勵 72
5.1 概述 72
5.2 邊界條件的類型和設置 73
5.2.1 理想導體邊界條件 73
5.2.2 理想磁邊界條件 74
5.2.3 有限導體邊界條件 76
5.2.4 輻射邊界條件 77
5.2.5 對稱邊界條件 78
5.2.6 阻抗邊界條件 80
5.2.7 集總RLC邊界條件 82
5.2.8 分層阻抗邊界條件 83
5.2.9 無限地平面邊界條件 84
5.2.10 主從邊界條件 84
5.2.11 理想匹配層 87
5.3 激勵的類型和設置 87
5.3.1 波端口激勵 88
5.3.2 波端口激勵的設置步驟 90
5.3.3 集總端口激勵 95
5.3.4 Floquet端口激勵 98
5.3.5 入射波激勵 98
5.3.6 電壓源激勵 99
5.3.7 電流源激勵 100
5.3.8 磁偏置激勵 100
第6章 HFSS網格剖分和分析設置 101
6.1 求解類型 101
6.2 自適應網格剖分 102
6.2.1 收斂標準 102
6.2.2 收斂精度 104
6.2.3 自適應網格剖分頻率的選擇 104
6.3 求解設置 105
6.3.1 添加和定義求解設置 105
6.3.2 修改和刪除已添加的求解設置 109
6.4 掃頻分析 110
6.4.1 掃頻類型 110
6.4.2 添加和定義掃頻設置 111
6.4.3 修改和刪除已添加的掃頻項 114
6.5 設計檢查和運行仿真分析 114
6.5.1 設計檢查 115
6.5.2 運行仿真分析 115
第7章 HFSS中的變量和Optimetrics 117
7.1 變量 117
7.1.1 變量類型 117
7.1.2 變量定義 118
7.1.3 添加、刪除和使用變量 120
7.2 Optimetrics模塊功能簡介 123
7.3 參數掃描分析 123
7.4 優化設計 124
7.4.1 初始設計 125
7.4.2 添加優化變量 125
7.4.3 構造目標函數 125
7.4.4 優化算法 127
7.5 調諧分析 130
7.6 靈敏度分析 130
7.7 統計分析 131
7.8 Optimetrics應用實例 131
7.8.1 定義變量 132
7.8.2 參數掃描分析舉例 134
7.8.3 優化設計舉例 137
7.8.4 調諧分析舉例 142
7.8.5 靈敏度分析舉例 144
7.8.6 統計分析舉例 146
第8章 HFSS的數據後處理 149
8.1 求解信息數據 149
8.2 數值結果 151
8.2.1 數值結果的顯示方式 151
8.2.2 數值結果的類型 152
8.2.3 輸出變量 153
8.2.4 查看數值結果的操作步驟 154
8.2.5 編輯圖形顯示結果報告 156
8.3 場分布圖 157
8.3.1 繪制場分布圖的操作步驟 159
8.3.2 場分布圖的動態演示 159
8.4 天線輻射問題的後處理 161
8.4.1 定義遠區場輻射表面 162
8.4.2 天線方向圖 163
8.4.3 天線參數 166
8.4.4 HFSS中天線陣的處理 169
第9章 HFSS環形定向耦合器設計實例 173
9.1 環形定向耦合器簡介 174
9.2 使用HFSS設計環形定向耦合器概述 174
9.2.1 耦合器的理論計算 174
9.2.2 HFSS設計簡介 175
9.2.3 HFSS設計環境概述 175
9.3 新建HFSS工程 176
9.4 創建環形定向耦合器模型 176
9.4.1 設置默認的長度單位 176
9.4.2 建模相關選項設置 177
9.4.3 定義變量length 177
9.4.4 添加新材料 178
9.4.5 創建帶狀線介質層模型 180
9.4.6 創建帶狀線金屬層模型 181
9.5 分配邊界條件和激勵 184
9.6 求解設置 187
9.6.1 求解設置 187
9.6.2 掃頻設置 187
9.7 設計檢查和運行仿真分析 189
9.8 查看仿真分析結果 189
9.8.1 查看S參數掃頻結果 189
9.8.2 查看4GHz頻點的S矩陣 190
9.9 結果討論 191
9.9.1 重新仿真驗證S矩陣結果 192
9.9.2 使用端口平移功能驗證S矩陣結果 193
9.10 保存並退出HFSS 194
第10章 HFSS微帶天線設計實例 195
10.1 微帶天線簡介 195
10.2 設計指標和天線幾何結構參數計算 198
10.3 HFSS設計和建模概述 199
10.3.1 微帶天線建模概述 199
10.3.2 HFSS設計環境概述 200
10.4 新建HFSS工程 200
10.5 創建微帶天線模型 201
10.5.1 設置默認的長度單位 201
10.5.2 建模相關選項設置 201
10.5.3 創建參考地 201
10.5.4 創建介質板層 203
10.5.5 創建微帶貼片 204
10.5.6 創建同軸饋線的內芯 205
10.5.7 創建信號傳輸端口面 206
10.5.8 創建輻射邊界表面 207
10.6 設置激勵端口 208
10.7 添加和使用變量 210
10.7.1 添加設計變量 210
10.7.2 在模型中使用變量 210
10.8 求解設置 211
10.8.1 求解設置 212
10.8.2 掃頻設置 212
10.9 設計檢查和運行仿真分析 213
10.10 查看天線諧振點 213
10.11 優化設計 214
10.11.1 參數掃描分析 215
10.11.2 優化設計 216
10.12 查看優化後的天線性能 219
10.12.1 查看S11參數 219
10.12.2 查看S11參數的Smith圓圖結果 220
10.12.3 查看電壓駐波比 221
10.12.4 查看天線的三維增益方向圖 221
10.12.5 查看平面方向圖 223
10.12.6 其他天線參數 223
10.13 討論 225
第11章 HFSS陣列天線分析 226
11.1 HFSS設計概述 226
11.1.1模型 227
11.1.2 HFSS設計環境概述 228
11.2 新建工程 228
11.3 模型 229
11.3.1 設置默認的長度單位 229
11.3.2 建模相關選項設置 229
11.3.3 創建 230
11.3.4 外的自由空間模型 231
11.4 分配邊界條件和激勵 232
11.4.1 設置AirBox左右兩側表面為主從邊界條件 232
11.4.2 設置AirBox前後表面為主從邊界條件 235
11.4.3 波導底面分配波端口激勵 235
11.4.4 為AirBox上表面分配Floquet端口激勵 235
11.5 求解設置 237
11.6 設計檢查和運行仿真分析 238
11.7 查看仿真分析結果 239
11.7.1 定義輻射表面 239
11.7.2 查看場強方向圖 240
11.7.3 查看天線陣列場強方向圖 241
11.8 保存並退出HFSS 243
第12章 HFSS差分信號分析實例 244
12.1 HFSS設計概述 244
12.1.1 HFSS求解類型和建模簡述 245
12.1.2 求解頻率和掃頻設置 246
12.1.3 HFSS設計環境概述 246
12.2 新建工程 246
12.3 創建帶狀線差分對模型 247
12.3.1 設置默認的長度單位 247
12.3.2 建模相關選項設置 247
12.3.3 創建差分信號線模型 248
12.3.4 創建FR4介質層 250
12.3.5 添加和使用變量 251
12.4 分配端口激勵 252
12.4.1 創建波端口激勵表面 253
12.4.2 分配波端口激勵 254
12.4.3 設置差分信號線 255
12.4.4 端口平移 256
12.5 求解設置 256
12.5.1 求解頻率設置 256
12.5.2 掃頻設置 257
12.6 設計檢查和運行仿真分析 259
12.7 數據後處理 259
12.7.1 差模信號和共模信號的S參數掃頻分析結果 259
12.7.2 端口的差模阻抗和共模阻抗 260
12.7.3 端口處差模信號和共模信號的電場分布 261
12.8 參數掃描分析 263
12.8.1 添加掃描參數設置 264
12.8.2 運行仿真計算 264
12.8.3 結果分析 265
12.9 保存並退出HFSS 266
第13章 HFSS諧振腔體分析實例 267
13.1 圓柱形腔體諧振器簡介 267
13.2 HFSS設計概述 269
13.2.1 HFSS建模和求解簡介 269
13.2.2 HFSS設計環境概述 270
13.3 新建工程 270
13.4 創建圓形諧振腔模型 271
13.4.1 設置默認的長度單位 271
13.4.2 建模相關選項設置 271
13.4.3 定義設計變量 272
13.4.4 創建圓形諧振腔體模型 272
13.5 邊界條件和激勵 273
13.6 求解設置 274
13.7 設計檢查和運行仿真分析 275
13.8 結果分析 275
13.8.1 諧振頻率和品質因數Q 275
13.8.2 腔體內部電磁場的分布 276
13.9 參數掃描分析 280
13.9.1 創建介質圓柱體 280
13.9.2 添加參數掃描分析設置 281
13.9.3 運行參數掃描分析 282
13.9.4 參數掃描分析結果 282
13.10 保存並退出HFSS 283
第14章 HFSS計算SAR工程實例 284
14.1 設計背景 284
14.2 HFSS設計概述 285
14.2.1 建模概述 286
14.2.2 HFSS設計環境概述 286
14.3 新建工程 286
14.3.1 運行HFSS並新建工程 286
14.3.2 設置求解類型 286
14.3.3 設置默認的長度單位 287
14.3.4 建模相關選項設置 287
14.4 創建偶極子天線模型 288
14.4.1 創建相對坐標繫 288
14.4.2 創建偶極子天線模型 289
14.4.3 給偶極子天線分配集總端口激勵 291
14.5 創建外殼和腦組織液模型 293
14.5.1 創建個球體 293
14.5.2 創建第二個球體 295
14.5.3 生成外殼和腦組織液模型 296
14.6 創建SAR的計算線 297
14.7 分配輻射邊界條件 298
14.8 求解設置 299
14.9 設計檢查和運行仿真分析 300
14.10 查看分析結果 300
14.10.1 SAR計算結果 300
14.10.2 BrainFluid模型內部的電場分布 301
14.11 保存並退出HFSS 301
附錄 HFSS中的快捷鍵 302

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