AnsoftHFSS入门教程与仿真实例PDF电子书下载

第一部分 软件入门篇 1

第1章 Ansoft HFSS概述及入门实例 1

1.1 HFSS简介 1

1.1.1 HFSS的功能介绍 1

1.1.2 HFSS的计算原理 2

1.1.3 HFSS的设计流程 4

1.1.4 HFSS的文件管理 5

1.1.5 HFSS的启动 7

1.2 入门实例一：T形波导的内场分析 9

1.2.1 创建并保存新工程 9

1.2.2 创建T形波导模型 12

1.2.3 添加仿真的基本设置 18

1.2.4 仿真有效性验证及分析 20

1.2.5 查看T形波导的内场分布 20

1.2.6 保存并退出HFSS 24

1.3 入门实例二：对称偶极子天线远场分析 25

1.3.1 创建并保存新工程 25

1.3.2 创建偶极子天线模型 28

1.3.3 添加仿真的基本设置 36

1.3.4 仿真有效性验证与分析 39

1.3.5 查看天线远场辐射方向图 39

1.3.6 保存并退出HFSS 43

第2章 HFSS操作界面 44

2.1 标题栏 44

2.2 主菜单栏 45

2.3 工具栏 56

2.4 工程管理窗口 58

2.5 属性窗口 58

2.6 信息管理窗口 59

2.7 进程窗口 59

2.8 模型管理窗口 59

2.9 状态栏 61

第3章 HFSS仿真建模的基本操作 63

3.1 坐标系与工作平面 63

3.1.1 全局坐标系 63

3.1.2 相对坐标系 64

3.1.3 面坐标系 65

3.1.4 工作平面 65

3.2 HFSS中的变量 66

3.2.1 变量类型 66

3.2.2 工程变量的添加、删除和使用 68

3.2.3 设计变量的添加、删除和使用 70

3.3 鼠标的移动与捕捉 71

3.3.1 鼠标的移动模式 71

3.3.2 鼠标的捕捉模式 71

3.4 模型的属性 72

3.4.1 模型管理树 72

3.4.2 模型属性 74

3.5 二维基本模型的创建 75

3.5.1 二维线段的绘制 75

3.5.2 二维平面的绘制 80

3.6 三维基本模型的创建 81

3.6.1 创建长方体模型 82

3.6.2 创建其他三维基本模型 83

3.6.3 创建螺旋体模型 84

3.7 非基本模型的创建 87

3.7.1 由线生面 87

3.7.2 由面生体 90

3.7.3 扭波导的创建 91

3.8 模型的选择 93

3.8.1 选择类型与模式 93

3.8.2 物体模型的选择方法 94

3.9 模型的调整 95

3.9.1 几何变换 95

3.9.2 边缘切削 98

3.9.3 布尔运算 100

3.10 模型的显示 103

3.10.1 模型的查看与浏览 103

3.10.2 改变视图和视角 103

3.10.3 物体模型的显示与隐藏 105

第4章 HFSS仿真的基本设置 107

4.1 边界条件的设置 107

4.1.1 边界条件概述 107

4.1.2 理想导体边界 108

4.1.3 理想磁边界 108

4.1.4 有限导体边界 109

4.1.5 阻抗边界 110

4.1.6 分层阻抗边界 110

4.1.7 辐射边界 111

4.1.8 对称边界及阻抗倍乘器的使用 111

4.1.9 主、从边界 114

4.1.10 集总RLC边界 114

4.1.11 理想匹配层边界 114

4.1.12 无限地平面 115

4.2 激励类型与设置 115

4.2.1 波端口激励 116

4.2.2 集总端口激励 121

4.2.3 Floquet端口激励 121

4.2.4 入射波激励 122

4.2.5 电压源激励 123

4.2.6 电流源激励 123

4.2.7 磁偏置源激励 123

4.3 材料属性的设置 124

4.3.1 设置物体模型的材料属性 124

4.3.2 材料属性说明 125

4.4 网格剖分的设置 126

4.4.1 自适应网格剖分 126

4.4.2 手动设置网格 130

4.4.3 表面近似设置 131

4.4.4 网格使用建议 133

4.5 分析求解的设置 133

4.5.1 求解类型 133

4.5.2 不同求解类型的比较 135

4.5.3 求解器的设置 136

4.5.4 扫频求解 142

4.5.5 仿真有效性验证与分析 146

4.5.6 自适应迭代求解 149

第5章 仿真数据的后处理 152

5.1 后处理的方法及步骤 152

5.1.1 后处理操作命令 152

5.1.2 数据的显示方式 153

5.2 查看求解信息 153

5.2.1 求解信息 153

5.2.2 等效电路输出 155

5.3 查看数值结果 156

5.3.1 数值结果类型 156

5.3.2 自定义输出变量 157

5.4 查看场分布 159

5.4.1 场量类型 159

5.4.2 场图绘制 160

5.4.3 动态显示 162

5.5 场计算器的使用 163

5.5.1 功能介绍 163

5.5.2 图形报告 170

5.5.3 注意事项 171

5.6 辐射和散射问题的处理 171

5.6.1 HFSS辐射问题的计算 171

5.6.2 天线远场方向图的绘制 172

5.6.3 天线参数的计算与查看 178

5.6.4 天线阵列的处理 181

5.6.5 HFSS散射问题的计算 185

第6章 HFSS优化设计 187

6.1 基本概念及功能介绍 187

6.1.1 优化变量 187

6.1.2 参数扫描分析 188

6.1.3 参数优化设计 189

6.1.4 调谐分析 192

6.1.5 敏感性分析 192

6.1.6 统计分析 192

6.2 HFSS优化设计实例 193

6.2.1 添加输出变量 193

6.2.2 参数扫描分析 196

6.2.3 优化设计 197

6.3 HFSS优化设计的注意事项 201

第二部分 实例篇 203

第7章 八木-宇田天线仿真实例 203

7.1 八木-宇田天线概述 203

7.2 八木-宇田天线的原理分析 204

7.3 HFSS仿真设计概述 204

7.4 创建工程设计 205

7.4.1 新建工程设计并保存 205

7.4.2 设置求解类型 206

7.4.3 设置模型尺寸单位 206

7.4.4 建模的相关选项设置 207

7.5 创建八木天线的仿真模型 207

7.5.1 定义设计变量 207

7.5.2 设置模型的默认材料 209

7.5.3 创建有源对称振子 210

7.5.4 创建反射器模型 212

7.5.5 创建引向器模型 212

7.6 设置激励及边界条件 214

7.6.1 设置集总端口激励 214

7.6.2 设置辐射边界条件 217

7.7 仿真的基本设置 219

7.7.1 求解设置 219

7.7.2 扫频设置 220

7.7.3 仿真有效性验证及分析计算 221

7.8 查看仿真分析结果 222

7.8.1 查看计算收敛情况 222

7.8.2 查看天线的频带特性 223

7.9 优化设计 225

7.9.1 参数扫描分析 225

7.9.2 优化设计 229

7.10 应用并查看优化后的天线指标 231

7.10.1 天线的S 11参数 231

7.10.2 天线的三维增益方向图 232

7.10.3 天线的二维增益方向图 234

7.10.4 天线参数列表 235

第8章 微波混合接头仿真实例 237

8.1 魔T的结构形式及特性 237

8.2 HFSS仿真设计概述 238

8.3 创建工程设计 239

8.3.1 新建工程设计并保存 239

8.3.2 设置求解类型 240

8.3.3 设置模型尺寸单位 240

8.3.4 建模的相关选项设置 240

8.4 创建魔T的仿真模型 242

8.4.1 定义设计变量 242

8.4.2 创建魔T波导臂 243

8.4.3 创建匹配锥体模型 246

8.5 仿真的基本设置 249

8.5.1 求解设置 249

8.5.2 扫频设置 250

8.5.3 仿真有效性验证及分析计算 251

8.6 查看仿真分析结果 252

8.6.1 计算收敛情况 252

8.6.2 魔T的匹配特性 253

8.6.3 魔T的隔离特性 254

8.6.4 魔T的平分特性 255

8.6.5 魔T的场分布图 256

第9章 微带天线仿真实例 258

9.1 微带天线概述 258

9.1.1 微带天线的优缺点 258

9.1.2 微带天线的辐射原理 259

9.2 矩形微带天线设计实例 260

9.2.1 矩形微带天线的设计步骤 261

9.2.2 创建工程设计 262

9.2.3 创建矩形微带天线的仿真模型 264

9.2.4 设置激励及边界条件 270

9.2.5 仿真的基本设置 273

9.2.6 查看仿真分析结果 276

9.3 圆形微带天线设计实例 281

9.3.1 圆形微带天线的理论分析 281

9.3.2 HFSS仿真设计概述 284

9.3.3 创建工程设计 285

9.3.4 创建圆形微带天线的仿真模型 287

9.3.5 设置激励及边界条件 292

9.3.6 仿真的基本设置 295

9.3.7 查看仿真分析结果 297

9.3.8 优化设计 299

9.3.9 应用并查看优化后的天线指标 305

第10章 频率选择表面（FSS）仿真实例 310

10.1 频率选择表面概述 310

10.1.1 什么是FSS 310

10.1.2 周期单元对FSS的影响 311

10.1.3 介质加载对FSS的影响 311

10.2 环形单元FSS的原理分析 311

10.3 HFSS仿真设计概述 312

10.4 创建工程设计 313

10.4.1 新建工程设计并保存 313

10.4.2 设置求解类型 314

10.4.3 设置模型尺寸单位 314

10.4.4 建模的相关选项设置 315

10.5 创建FSS仿真模型 315

10.5.1 定义设计变量 315

10.5.2 创建环形单元模型 316

10.5.3 创建介质衬底 318

10.5.4 创建空气腔 320

10.6 设置激励及边界条件 321

10.6.1 设置Floquet端口激励 321

10.6.2 设置主、从边界条件 323

10.6.3 设置理想导体边界条件 325

10.7 仿真的基本设置 326

10.7.1 求解设置 326

10.7.2 扫频设置 327

10.7.3 仿真有效性验证及分析计算 328

10.8 查看仿真分析结果 329

10.8.1 查看计算收敛情况 329

10.8.2 查看FSS频率选择特性 330

第11章 阶梯型方波导圆极化器仿真实例 332

11.1 波导圆极化器概述 332

11.2 方波导圆极化器的原理分析 333

11.3 HFSS仿真设计概述 334

11.4 创建工程设计 335

11.4.1 新建工程设计并保存 335

11.4.2 设置求解类型 336

11.4.3 设置模型尺寸单位 336

11.4.4 建模的相关选项设置 337

11.5 创建圆极化器的仿真模型 337

11.5.1 定义设计变量 337

11.5.2 创建阶梯型金属膜片 339

11.5.3 创建方波导模型 342

11.6 设置输入、输出口激励 343

11.6.1 绘制端口激励平面 343

11.6.2 设置输入端口激励 343

11.6.3 设置输出端口激励 344

11.7 仿真的基本设置 345

11.7.1 求解设置 345

11.7.2 扫频设置 346

11.7.3 定义输出变量 346

11.7.4 仿真有效性验证及分析计算 348

11.8 查看仿真分析结果 349

11.8.1 查看计算收敛情况 349

11.8.2 查看圆极化特性 350

第12章 Wilkinson功分器仿真实例 353

12.1 Wilkinson功分器的原理分析 353

12.2 HFSS仿真设计概述 355

12.3 创建工程设计 356

12.3.1 新建工程设计并保存 356

12.3.2 设置求解类型 356

12.3.3 设置模型尺寸单位 356

12.3.4 建模的相关选项设置 357

12.4 创建功分器仿真模型 357

12.4.1 创建微带线模型 357

12.4.2 创建微带线的切角模型 359

12.4.3 合并模型及镜像复制 359

12.4.4 创建介质基板 360

12.4.5 参考地平面 361

12.5 设置激励及边界条件 362

12.5.1 设置集总端口激励 362

12.5.2 设置集总RLC边界 365

12.5.3 设置辐射边界条件 366

12.6 仿真的基本设置 367

12.6.1 求解设置 367

12.6.2 扫频设置 368

12.6.3 仿真有效性验证及分析计算 369

12.7 查看仿真分析结果 370

12.7.1 计算收敛情况 370

12.7.2 功分器的匹配特性 371

12.7.3 功分器的隔离特性 372

12.7.4 两输出端口的幅度及相位关系 373

第13章 RCS仿真实例 375

13.1 雷达散射截面（RCS）概述 375

13.1.1 RCS定义 375

13.1.2 RCS的单位 376

13.1.3 RCS的特性 376

13.2 HFSS仿真概述 377

13.3 创建工程设计 378

13.3.1 新建工程设计并保存 378

13.3.2 设置求解类型 378

13.3.3 设置模型尺寸单位 379

13.3.4 建模的相关选项设置 379

13.4 创建RCS的仿真模型 380

13.4.1 创建理想金属球 380

13.4.2 创建辐射空气腔 381

13.5 设置激励及边界条件 382

13.5.1 设置平面波激励 382

13.5.2 设置辐射边界条件 383

13.5.3 设置对称边界条件 384

13.6 仿真的基本设置 385

13.6.1 求解设置 385

13.6.2 扫频设置 386

13.6.3 仿真有效性验证及分析计算 387

13.7 查看仿真分析结果 388

13.7.1 理想金属球的单站RCS 388

13.7.2 理想金属球的双站RCS 390

附录A HFSS的常用快捷键 391