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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HFSS24

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HFSS43

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FSS310

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RCS388

13.7.2 理想金属球的双站RCS390

附录A HFSS的常用快捷键391