HFSS軟件仿真中常見問題及解答

原則上，在進行快速掃頻（Fast Sweep）時，應(yīng)將自適應(yīng)求解的頻點設(shè)置在掃描頻率范圍中心處；在進行離散和插值掃頻（Discrete，Interpolating）時，應(yīng)將自適應(yīng)求解的頻點設(shè)置在大于或等于掃描頻率范圍中心處；對于具體的問題，我們應(yīng)盡可能地將自適應(yīng)求解的頻點選擇在我們所關(guān)注的頻點或頻率范圍內(nèi)，如對于帶通濾波器，我們應(yīng)將其設(shè)置在通帶范圍內(nèi)。

3、在求解輻射問題時，采用輻射邊界條件和PML有何區(qū)別?

PML 如何設(shè)置？在求解輻射問題時，輻射邊界條件和PML均可用來模擬開放的空間，其主要區(qū)別如下：

輻射邊界一般應(yīng)在離開輻射體 處進行設(shè)置，PML一般可在離開輻射體 處進行設(shè)置。PML相對輻射邊界條件而言，對相同入射角的電磁波反射系數(shù)更小，因而在處理輻射問題時精度更高。輻射邊界條件可以定義在任意形狀的平面或曲面上，而PML一般只能針對規(guī)則的長方體形狀的求解空間進行定義。在設(shè)置PML時，只需將長方體形狀的求解空間的六個面同時選中，單擊鼠標右鍵，并選擇Assign Boundary ? PML Setup Wizard，之后在彈出的PML設(shè)置向?qū)е刑钊胱钚≥椛湮疹l率等參數(shù)并完成即可，如圖1.8所示。

4、機箱屏蔽效能如何實現(xiàn)仿真？

我的機箱通風(fēng)上覆蓋了網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，孔徑小，數(shù)量多，如何處理？利用Radiation Boundary或PML邊界條件，以及Incident Wave入射波激勵等功能，HFSS能夠方便地實現(xiàn)對機箱屏蔽效能的仿真，并可通過后處理，得到機箱的最佳屏蔽效能、最差屏蔽效能以及機箱內(nèi)電場分布等關(guān)心的結(jié)果。對于機箱包含網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的情況，若直接對其進行仿真計算，將會產(chǎn)生大量的網(wǎng)格，計算效率很低。利用Anisotropic impedance邊界條件，能夠?qū)⑼L(fēng)孔結(jié)構(gòu)用邊界條件鏈接的方式來代替，在保證精度的前提下顯著提高計算效率，如圖1.9所示。

5、我想用HFSS設(shè)計PCB上的差分過孔，但是結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，HFSS有沒有提供PCB過孔庫？

ANSYS公司能夠提供一個小工具ViaWizard，自動生成各類過孔的結(jié)構(gòu)模型并定義端口和邊界條件，非常方便，能夠在很短的時間內(nèi)建立參數(shù)化的過孔模型，包括差分過孔。請聯(lián)系您所在區(qū)域的ANSYS辦事處獲取相關(guān)程序。

6、在端口設(shè)置中，Integration Line 有何作用？

Renormalize和Deembeding 是什么意思，有何作用？Integration Line（積分線）是端口定義的選項，一般定義在端口上沿電場梯度最大的方向定義。其作用有以下幾項：1）確保端口相位的一致性，避免多端口求解時出現(xiàn)的端口相位相差180 度的情況，如果關(guān)心S參數(shù)的相位，或者在多端口的天線系統(tǒng)中，推薦定義積分線。正確的定義如圖1.1(a)所示。

圖1.1(a)2）求解端口的Zpv和Zvi，即功率-電壓阻抗和電壓-電流阻抗，如圖1.1（b）所示。HFSS默認求解的是Zpi，即功率-電流阻抗。 對于TEM模的傳輸線來說，三者是相等的，對于非TEM模的傳輸線來說，三者不等，積分線的作用是告訴HFSS， 求解電壓時，電場的積分路徑。

圖1.1(b)3）定義極化E場，對于圓波導(dǎo)或正方形波導(dǎo)，由于垂直極化和水平極化兩個模式的截止頻率相同，為了保證模式求解和我們計劃的一致，可通過定義積分線，并將極化E選項選中，控制兩個模式。圖1.1（c）表示圓波導(dǎo)端口模式定義。

圖1.1(c)Renormalize指的是重新歸一化。HFSS直接得到的是廣義S參數(shù)，HFSS會根據(jù)求解得到的端口阻抗進行歸一化得到S參數(shù)， 端口阻抗有可能會隨頻率變化，如波導(dǎo)問題。如果要得到給定阻抗下的S參數(shù)，可通過端口后處理選項卡中的重新歸一化選項指定S參數(shù)的歸一化阻抗。如圖1.1（d）所示。

圖1.1(d)Deembeding指的是去內(nèi)嵌。只有在WavePort下才能進行。為了避免不傳播的高階模式對求解精度的影響，HFSS要求WavePort和結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性之間最好包括一段傳輸線，但是，這段傳輸線會帶來額外的相移，要修正這段相移的影響，可設(shè)置Deembedding，既可以直接指定距離，也可以利用圖形化功能自動計算。另外，如果結(jié)構(gòu)中包括了很長的均勻傳輸線，不必將這些傳輸線建立到求解模型中以節(jié)省求解時間，同樣可以利用Deembedding功能，由短傳輸線的結(jié)果自動推算長傳輸線的結(jié)果。如果傳輸線是無耗的，Deembedding只改變S參數(shù)的相位，如果傳輸線是有耗的，HFSS會自動將傳輸線的損耗修正到結(jié)果中。

7、共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)如何定義端口？

無地的共面波導(dǎo)的端口定義最好采用waveport，端口尺寸如圖1.2所示，注意，端口一定要將介質(zhì)下面的空氣包含一部分；有地的共面波導(dǎo)的端口定義比較類似，但是端口的下邊一定不要跨越下面的地平面。

8、在本征模式求解模式下，端口和邊界條件定義有何限制？

如何利用HFSS本征模式求解得到腔體的有載Q值。在本征模式求解時，不能加端口和磁偏置，也不能定義輻射邊界條件。HFSS的本征模式求解器直接得出的是無載Q值，如果要得到有載Q值，則需要建立耦合結(jié)構(gòu)，并在在負載端加PML或阻抗邊界。

9、我設(shè)計的耦合器有一端需要接匹配負載，如何實現(xiàn)？

對于微帶或同軸等TEM模式的耦合器，直接用電阻或薄膜電阻可實現(xiàn)負載；如果是波導(dǎo)耦合器，最簡單的方法是將負載所在位置定義為波端口，因為波端口是最理想的匹配負載。如果仿真的模型無法定義端口，如本征模式求解時，可用PML作為匹配負載，注意，這時PML吸收的不是自由輻射波，而是導(dǎo)波。

10、采用輻射邊界條件計算天線等輻射問題時，輻射邊界的大小和形狀應(yīng)如何設(shè)置？輻射邊界的大小對求解結(jié)果有何影響？

在計算天線等輻射問題時，輻射邊界（Radiation Boundary）應(yīng)在主輻射方向離開輻射體 的距離，在非主輻射方向離開輻射體 的距離，其形狀可以與天線的形狀共形，以便減少求解空間，例如，角錐喇叭的輻射區(qū)域可在建模時也作成角錐的形狀，如圖1.5所示。若輻射邊界離輻射體距離太近，會造成電磁波在輻射邊界處的反射系數(shù)增大，電磁波能量未經(jīng)充分吸收而反射回求解空間內(nèi)，對求解結(jié)果的準確度造成影響；若輻射邊界離開輻射體距離過遠，將使求解空間變得很大，這樣會耗費更多的計算時間、增加收斂所需的迭代次數(shù)，降低求解計算的效率。