HFSS电磁仿真设计从入门到精通

易迪拓培训李明洋刘敏编著

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前言
上篇基础篇
第1章 HFSS概述
1.1 HFSS简介
1.2 启动HFSS
1.3 HFSS工程的通用设置
1.3.1 设置工程文件的默认路径
1.3.2 新建设计文件设置
1.4 HFSS设计流程
第2章入门实例——T形波导的内场分析和优化设计
2.1 设计概述
2.2 T形波导内场分析
2.2.1 新建工程设置
2.2.2 创建T形波导模型
2.2.3 分析求解设置
2.2.4 运行仿真分析
2.2.5 查看分析计算结果
2.2.6 保存设计并退出HFSS
2.3 T形波导的优化分析
2.3.1 新建一个优化设计工程
2.3.2 参数扫描分析设置和仿真分析
2.3.3 查看参数扫描分析结果
2.3.4 优化设计
2.3.5 查看优化结果
2.3.6 保存并退出HFSS
第3章 HFSS工作界面
3.1 HFSS工作界面
3.1.1 主菜单栏
3.1.2 工具栏
3.1.3 工程管理窗口
3.1.4 属性窗口
3.1.5 三维模型窗口
3.1.6 信息管理窗口
3.1.7 进程窗口
3.1.8 状态栏
3.2 栅格显示和栅格平面
3.3 显示坐标系
3.4 本章小结
第4章 HFSS中的建模操作
4.1 创建长方体模型
4.1.1 创建长方体模型的操作步骤
4.1.2 物体属性对话框的详细解释
4.2 HFSS中的基本模型及其创建
4.2.1 鼠标光标的移动模式
4.2.2 捕捉模式（Snap Mode）
4.2.3 物体的基本模型
4.3 物体的材料属性
4.3.1 编辑物体材料库
4.3.2 设置物体模型的材料
4.4 改变视图
4.4.1 改变视图的操作命令
4.4.2 显示和隐藏物体模型
4.5 选择模式与操作
4.5.1 选择模式
4.5.2 选择操作
4.5.3 多重选择
4.6 物体模型的几何变换
4.7 物体模型的布尔运算操作
4.8 HFSS中的坐标系
4.8.1 相对坐标系
4.8.2 面坐标系
4.9 建模相关选项的设置
4.10 本章小结
第5章边界条件和激励
5.1 概述
5.2 边界条件的类型和设置
5.2.1 理想导体边界条件
5.2.2 理想磁边界条件
5.2.3 有限导体边界条件
5.2.4 辐射边界条件
5.2.5 对称边界条件
5.2.6 阻抗边界条件
5.2.7 集总RLC边界条件
5.2.8 分层阻抗边界条件
5.2.9 无限地平面边界条件
5.2.10 主从边界条件
5.2.11 理想匹配层
5.3 激励的类型和设置
5.3.1 波端口激励
5.3.2 波端口激励的设置步骤
5.3.3 集总端口激励
5.3.4 Floquet端口激励
5.3.5 入射波激励
5.3.6 电压源激励
5.3.7 电流源激励
5.3.8 磁偏置激励
5.4 本章小结
第6章 HFSS求解器和求解分析设置
6.1 求解器和求解类型
6.1.1 HFSS求解器
6.1.2 HFSS-IE求解器
6.2 自适应网格剖分
6.2.1 收敛标准
6.2.2 收敛精度
6.2.3 自适应网格剖分频率的选择
6.3 求解设置
6.3.1 添加和定义求解设置
6.3.2 修改和删除已添加的求解设置
6.4 扫频分析
6.4.1 扫频类型
6.4.2 添加和定义扫频设置
6.4.3 修改和删除已添加的扫频项
6.5 设计检查和运行仿真分析
6.5.1 设计检查
6.5.2 运行仿真分析
6.6 本章小结
第7章 HFSS中的变量和Optimetrics
7.1 变量
7.1.1 变量类型
7.1.2 变量定义
7.1.3 添加、删除和使用变量
7.2 Optimetrics模块
7.3 参数扫描分析
7.4 优化设计
7.4.1 初始设计
7.4.2 定义优化变量
7.4.3 构造目标函数
7.4.4 优化算法
7.5 调谐分析
7.6 灵敏度分析
7.7 统计分析
7.8 Optimetrics应用实例
7.8.1 定义变量
7.8.2 参数扫描分析举例
7.8.3 优化设计举例
7.8.4 调谐分析举例
7.8.5 灵敏度分析举例
7.8.6 统计分析举例
7.9 本章小结
第8章 HFSS的数据后处理
8.1 求解信息数据
8.2 数值结果
8.2.1 数值结果的显示方式
8.2.2 数值结果的类型
8.2.3 输出变量
8.2.4 查看数值结果的操作步骤
8.2.5 编辑图形显示结果报告
8.3 场分布图
8.3.1 绘制场分布图的操作步骤
8.3.2 场分布的动态显示
8.4 天线辐射问题的后处理
8.4.1 定义远区场辐射表面
8.4.2 天线方向图
8.4.3 天线参数
8.4.4 HFSS中天线阵的处理
8.5 本章小结
下篇实践篇
第9章 HFSS环形定向耦合器设计实例
9.1 环形定向耦合器简介
9.2 使用HFSS设计环形定向耦合器概述
9.2.1 耦合器的理论计算
9.2.2 HFSS设计简介
9.2.3 HFSS设计环境概述
9.3 新建HFSS工程
9.4 创建环形定向耦合器模型
9.4.1 设置默认的长度单位
9.4.2 建模相关选项设置
9.4.3 定义变量length
9.4.4 添加新材料
9.4.5 创建带状线介质层模型
9.4.6 创建带状线金属层模型
9.5 分配边界条件和激励
9.6 求解设置
9.6.1 求解设置
9.6.2 扫频设置
9.7 设计检查和运行仿真分析
9.7.1 设计检查
9.7.2 运行仿真分析
9.8 查看仿真分析结果
9.8.1 查看S参数扫频结果
9.8.2 查看4GHz频点的S矩阵
9.9 结果讨论
9.9.1 重新仿真验证S矩阵结果
9.9.2 使用端口平移功能验证S矩阵结果
9.10 本章小结
第10章 HFSS微带天线设计实例
10.1 微带天线简介
10.1.1 微带天线结构
10.1.2 微带天线的辐射机理
10.1.3 微带天线的馈电
10.1.4 矩形微带天线的特性参数
10.2 设计指标和天线几何结构参数计算
10.3 HFSS设计和建模概述
10.3.1 微带天线建模概述
10.3.2 HFSS设计环境概述
10.4 新建HFSS工程
10.5 创建微带天线模型
10.5.1 设置默认的长度单位
10.5.2 建模相关选项设置
10.5.3 添加和定义设计变量
10.5.4 创建介质基片
10.5.5 创建辐射贴片
10.5.6 创建参考地
10.5.7 创建同轴馈线的内芯
10.5.8 创建信号传输端口面
10.6 设置边界条件和激励
10.6.1 设置边界条件
10.6.2 设置端口激励
10.7 求解设置
10.7.2 扫频设置
10.8 设计检查和运行仿真分析
10.8.1 设计检查
10.8.2 运行仿真分析
10.9 查看天线回波损耗
10.10 参数扫描分析
10.10.1 分析谐振频率随辐射贴片长度L0的变化关系
10.10.2 分析谐振频率随辐射贴片宽度W0的变化关系
10.10.3 输入阻抗和同轴线馈电点位置的变化关系
10.11 优化设计
10.11.1 设置优化变量
10.11.2 添加优化设计
10.11.3 运行优化设计查看优化结果
10.12 查看优化后的天线性能
10.12.1 重新运行仿真分析
10.12.2 查看天线性能
10.13 本章小结
第11章 HFSS阵列天线分析
11.1 HFSS设计概述
11.1.1 阵元模型
11.1.2 HFSS设计环境概述
11.2 新建工程
11.3 创建阵元模型
11.3.1 设置默认的长度单位
11.3.2 建模相关选项设置
11.3.3 创建波导阵元
11.3.4 创建阵元外的自由空间模型
11.4 分配边界条件和激励
11.4.1 设置CellBox左右两侧表面为一对主从边界条件
11.4.2 设置CellBox前后表面为一对主从边界条件
11.4.3 为阵元波导底面分配波端口激励
11.4.4 为CellBox上表面分配Floquet端口激励
11.5 求解设置
11.6 设计检查和运行仿真分析
11.6.1 设计检查
11.6.2 运行仿真分析
11.7 查看仿真分析结果
11.7.1 定义辐射表面
11.7.2 查看天线阵元场强方向图
11.7.3 查看天线阵列的场强方向图
11.8 本章小结
第12章 HFSS差分信号分析实例
12.1 HFSS设计概述
12.1.1 HFSS求解类型和建模简述
12.1.2 求解频率和扫频设置
12.1.3 HFSS设计环境概述
12.2 新建工程
12.3 创建带状线差分对模型
12.3.1 设置默认的长度单位
12.3.2 建模相关选项设置
12.3.3 创建差分信号线模型
12.3.4 创建FR4介质层
12.3.5 添加和使用变量
12.4 分配端口激励
12.4.1 创建波端口激励表面
12.4.2 分配波端口激励和差分信号对
12.4.3 设置差分信号线
12.4.4 端口平移
12.5 求解设置
12.5.1 求解频率设置
12.5.2 扫频设置
12.6 设计检查和运行仿真分析
12.6.1 设计检查
12.6.2 运行仿真分析
12.7 数据后处理
12.7.1 差模信号的S参数扫频分析结果
12.7.2 共模信号的S参数扫频分析结果
12.7.3 端口的差模阻抗和共模阻抗
12.7.4 端口处差模信号和共模信号的电场分布
12.8 本章小结
第13章 HFSS谐振腔体分析实例
13.1 圆柱形腔体谐振器简介
13.2 HFSS设计概述
13.2.1 HFSS建模和求解简介
13.2.2 HFSS设计环境概述
13.3 新建工程
13.4 创建圆形谐振腔模型
13.4.1 设置默认的长度单位
13.4.2 建模相关选项设置
13.4.3 创建圆形谐振腔体模型
13.5 边界条件和激励
13.6 求解设置
13.7 设计检查和运行仿真分析
13.7.1 设计检查
13.7.2 运行仿真分析
13.8 结果分析
13.8.1 谐振频率和品质因数Q
13.8.2 腔体内部电磁场的分布
13.9 参数扫描分析
13.9.1 定义设计变量
13.9.2 创建介质圆柱体
13.9.3 添加参数扫描分析设置
13.9.4 运行参数扫描分析
13.9.5 参数扫描分析结果
13.10 本章小结
参考文献
第14章 HFSS计算SAR工程实例
14.1 设计背景
14.2 HFSS设计概述
14.2.1 建模概述
14.2.2 HFSS设计环境概述
14.3 新建工程
14.3.1 运行HFSS并新建工程
14.3.2 设置求解类型
14.3.3 设置默认长度单位
14.3.4 建模相关选项设置
14.4 创建偶极子天线模型
14.4.1 创建相对坐标系
14.4.2 创建偶极子天线模型
14.4.3 给偶极子天线分配集总端口激励
14.5 创建外壳和脑组织液模型
14.5.1 创建第一个球体
14.5.2 创建第二个球体
14.5.3 生成外壳和脑组织液模型
14.6 创建SAR的计算线
14.7 分配辐射边界条件
14.8 求解设置
14.9 设计检查和运行仿真分析
14.9.1 设计检查
14.9.2 运行仿真分析
14.10 查看分析结果
14.10.1 SAR计算结果
14.10.2 BrainFluid模型内部的电场分布
14.11 本章小结
第15章 HFSS雷达散射截面分析实例
15.1 雷达散射截面介绍
15.2 HFSS设计及其设计环境概述
15.3 新建HFSS工程
15.4 设计建模
15.4.1 创建长方体模型
15.4.2 设置PML边界条件
15.5 求解设置
15.6 双站RCS分析
15.6.1 定义入射波激励
15.6.2 设计检查并运行仿真分析
15.6.3 查看双站RCS分析结果
15.7 单站RCS分析
15.7.1 定义入射波激励
15.7.2 运行仿真分析
15.7.3 查看单站RCS分析结果
15.8 本章小结
第16章 HFSS时域求解器应用实例
16.1 HFSS时域求解器和TDR分析
16.1.1 HFSS时域求解器简介
16.1.2 TDR分析介绍
16.2 HFSS设计概述
16.3 新建HFSS工程
16.4 设计建模
16.4.1 创建同轴线结构模型
16.4.2 设置端口激励
16.5 求解设置
16.6 设计检查和运行仿真分析
16.7 查看TDR分析结果
16.8 本章小结
第17章 HFSS-IE求解器应用实例
17.1 HFSS-IE求解器介绍
17.2 HFSS设计及其设计环境概述
17.3 新建HFSS工程
17.4 设计建模
17.4.1 创建曲线
17.4.2 创建纺锤形金属体
17.5 设置平面波激励
17.6 求解设置
17.7 设计检查和运行仿真分析
17.7.1 设计检查
17.7.2 运行仿真分析
17.8 查看分析结果
17.9 本章小结