Ansoft HFSS 培训教程.docx
《Ansoft HFSS 培训教程.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《Ansoft HFSS 培训教程.docx(58页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![Ansoft HFSS 培训教程.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2023-2/1/b98819c4-51e7-46eb-9746-0c4f957df657/b98819c4-51e7-46eb-9746-0c4f957df6571.gif)
AnsoftHFSS培训教程
四.设置边界条件和激励源26
五.设置求解条件31
第二章创建项目
本章中你的目标是:
√保存一个新项目。
√把一个新的HFSS设计加到已建的项目
√为项目选择一种求解方式
√设置设计使用的长度单位
时间:
完成这章的内容总共大约要5分钟。
一.打开HFSS并保存一个新项目
1.双击桌面上的HFSS9图标,这样就可以启动HFSS。
启动后的程序工作环境如图:
图2-1HFSS工作界面
1.打开File选项(alt+F),单击Saveas。
2.找到合适的目录,键入项目名hfopt_ismantenna。
图2-2保存HFSS项目
二.加入一个新的HFSS设计
1.在Project菜单,点击insertHFSSDesign选项。
(或直接点击
图标。
)一个新的工程被加入到hfopt_ismantenna项目中,默认名为HFSSModeln。
图2-3加入新的HFSS设计
2.为设计重命名。
在项目树中选中HFSSModel1,单击鼠标右键,再点击Rename项,将设计重命名为hfopt_ismantenna。
图2-4更改设计名
三.选择一种求解方式
1.在HFSS菜单上,点击SolutionType选项.
2.选择源激励方式,在SolutionType对话框中选中DrivenMode项。
图2-5选择求解类型图2-6选择源激励方式
四.设置设计使用的长度单位
1.在3DModeler菜单上,点击Units选项.
2.选择长度单位,在SetModelUnits对话框中选中mm项。
图2-5选择长度单位图2-6选择mm作为长度单位
第三章构造模型
本章中你的目标是:
√建立物理模型。
√设置变量。
√设置模型材料参数
√设置边界条件和激励源
√设置求解条件
时间:
完成这章的内容总共大约要35分钟。
一.建立物理模型
1.画长方体。
在Draw菜单中,点击Box选项(或直接点击
图标);
图3-1通过菜单加入一个Box
2.输入参数。
按下Tab键切换到参数设置区(在工作区的右下角),设置长方体的基坐标为(x=-22.5mm,y=-22.5mm,z=0.0mm);按下Enter键后输入三边长度:
x方向45mm,y方向45mm,z方向5mm。
注意:
在设置时不要在绘图区中点击鼠标。
图3-2输入长方体的几何尺寸
3.设置长方体属性
如上设置完几何尺寸后,HFSS系统会自动弹出长方体属性对话框。
对话框的Command页里有我们刚才设置的几何尺寸,并且其数值可以自由更改。
因此在我们也可以先随意用鼠标建立一个长方体模型后,然后在其属性对话框输入其尺寸要求即可。
单击Attribute页,在Attribute页我们可以为长方体设置名称、材料、颜色、透明度等参数。
这里,我们把这个长方体命名为Substate,将其透明度设为0.8。
材料在下文统一设置。
设置完毕后,同时按下ctrl和D键(ctrl+D),将视图调整一下。
图3-3设置长方体的各项属性
图3-4绘出Substate板后的视窗
小技巧:
按下alt键后,旋转鼠标,视图随之旋转;
按下shift键后,移动鼠标,视图随之平移;
4.画长方形。
在Draw菜单中,点击Rectangle选项(或直接点击
图标);
图3-5通过菜单加入一个Rectangle
5.输入长方形参数。
按下Tab键切换到参数设置区(在工作区的右下角),设置长方形的基坐标为(x=-45mm,y=-45mm,z=0.0mm);按下Enter键后输入三边长度:
x方向90mm,y方向90mm,z方向0mm。
注意:
在设置时不要在绘图区中点击鼠标。
图3-6输入长方形的几何尺寸
6.设置长方形属性
如上设置完几何尺寸后,HFSS系统会自动弹出长方形属性对话框。
对话框的Command页里有我们刚才设置的几何尺寸,并且其数值可以自由更改。
因此在我们也可以先随意用鼠标建立一个长方形模型后,然后在其属性对话框输入其尺寸要求即可。
单击Attribute页,在Attribute页我们可以为长方形设置名称、材料、颜色、透明度等参数。
这里,我们把这个长方形命名为groundplane,将其透明度设为0.8。
设置完毕后,同时按下ctrl和D键(ctrl+D),将视图调整一下。
图3-7设置长方形的各项属性
图3-8绘出groundplane后的视窗
7.重复上述画长方形的步骤绘出长方形patch。
参数如下:
名称:
patch
长方形坐标基点坐标:
X=-16mm,Y=-16mm,Z=5mm;
x方向(dx)=32mm,
y方向(dy)=32mm,
z方向(dz)=0mm。
透明度:
0.8
图3-9绘出patch后的视窗
8.画圆柱体
在Draw菜单中,点击Cylinder选项(或直接点击
图标);
图3-10通过菜单加入一个Cylinder
9.入圆柱体参数。
按下Tab键切换到参数设置区(在工作区的右下角),圆柱体坐标基点圆心坐标:
X=0mm,Y=8mm,Z=0mm;高:
5mm,半径:
0.5mm;圆柱轴向为z轴.
所以dx:
0.5mm,dy:
0mm,dz:
5mm
图3-11输入圆柱体的几何尺寸
10.设置圆柱体属性
如上设置完几何尺寸后,HFSS系统会自动弹出圆柱体属性对话框。
对话框的Command页里有我们刚才设置的几何尺寸,并且其数值可以自由更改。
因此在我们也可以先随意用鼠标建立一个圆柱体模型后,然后在其属性对话框输入其尺寸要求即可。
单击Attribute页,在Attribute页我们可以为圆柱体设置名称、材料、颜色、透明度等参数。
这里,我们把这个圆柱体命名为feed,将其透明度设为0.8。
材料在下文统一设置。
设置完毕后,同时按下ctrl和D键(ctrl+D),将视图调整一下。
图3-12设置圆柱体的各项属性
图3-13绘出pad后的视窗
11.重复上述画长方体的步骤绘出长方
体air。
参数如下:
名称:
air_box
坐标基点:
X=-80.0mm,Y=-80.0mm,
Z=-35.0mm
三边长度:
X方向:
160.0mm,Y方向:
160.0mm,Z方向:
75.0mm
透明度:
0.8
同时按下ctrl和D键(ctrl+D),将视图调整一下。
图3-14绘出air_box后的视窗
12.画圆形。
在Draw菜单中,点击Circle选项(或直接点击
图标);
图3-15通过菜单加入一个Circle
13.输入圆形参数。
按下Tab键切换到参数设置区(在工作区的右下角),设置圆形的圆形基坐标为(x=0mm,y=-8mm,z=0.0mm);按下Enter键后输入三边长度:
x方向1.5mm,y方向0mm,z方向0mm。
注意:
在设置时不要在绘图区中点击鼠标。
图3-16输入长方形的几何尺寸
14.输入圆形属性。
如上设置完几何尺寸后,HFSS系统会自动弹出圆形属性对话框。
对话框的Command页里有我们刚才设置的几何尺寸,并且其数值可以自由更改。
因此在我们也可以先随意用鼠标建立一个圆形模型后,然后在其属性对话框输入其尺寸要求即可。
单击Attribute页,在Attribute页我们可以为圆形设置名称、材料、颜色、透明度等参数。
这里,我们把这个圆形命名为port,将其透明度设为0.8。
设置完毕后,同时按下ctrl和D键(ctrl+D),将视图调整一下。
图3-17设置圆形的各项属性
图3-18绘出port后的局部视窗
15.从groundplane中割去port。
在操作历史树中利用ctrl键先选中groundplane,再选中port;在3DModeler菜单上,点击Boolean选项,再选择Subtract项。
(或直接点击
图标)
注意:
出现在Subtract左侧的物体是操作后保留的物体。
选中Clonetoolobjectsbeforesubtract;我们只想在groudplane中裁去和port一样大小的洞,仍需要保留port。
图3-20通过菜单进行subtract操作图3-21subtract对话框
小技巧:
点击
图标可以选择显示、隐藏物体。
图3-22挖去与port相同大小的groundplane(隐去port)
16.画多边形。
在Draw菜单中,点击spline选项(或直接点击
图标);
图3-23通过菜单加入一个多边形
17.输入多边形参数。
按下Tab键切换到参数设置区(在工作区的右下角),输入第一个点的坐标为(x=0mm,y=0mm,z=0mm);按下Enter键后输入第二个点的坐标为(x=6mm,y=0mm,z=0mm);再按下Enter键后输入第三个点的坐标为(x=0mm,y=6mm,z=0mm);按下Enter键后输回第一个点的坐标为(x=0mm,y=0mm,z=0mm)。
注意:
在设置时不要在绘图区中点击鼠标。
当所绘曲线闭合后,在绘图区点击鼠标右键,选择SetEdgeType项,再进入子菜单选择线形为Straight。
再次在绘图区点击鼠标右键,选择Done项结束曲线绘制。
图3-24输入多边形的几何尺寸参数
图3-25设置多边形的线形后结束曲线绘制
18.置多边形属性
如上设置完几何尺寸后,HFSS系统会自动弹出多边形属性对话框。
在Attribute页我们可以为多边形设置名称、材料、颜色、透明度等参数。
这里,我们把这个长方形命名为Chamcut1,将其透明度设为0.8。
设置完毕后,同时按下ctrl和D键(ctrl+D),将视图调整一下。
图3-26设置多边形的各项属性
图3-27绘出多边形Chamcut1后的视窗
19.下面我们把多边形Chamcut1移到边角去。
在操作历史树中选中Chamcut1;在Edit菜单上,点击Arrage选项,再选择Move项。
(或直接点击
图标)。
按下Tab键切换到参数设置区(在工作区的右下角),输入位移矢量。
位移矢量起点坐标为(x=0mm,y=0mm,z=0mm);按下Enter键后输入矢量方向大小dx=-16mm,dy=-16mm,dz=5mm..
注意:
在设置时不要在绘图区中点击鼠标。
图3-28通过菜单进行Move操作
图3-29输入多边形移动的位置矢量
图3-29多边形移动后的位置视窗
20.复制多边形Chamcut1,并将它移到另一个对角。
在操作历史树中选中Chamcut1;在Edit菜单上,点击Duplicate选项,再选择Around
Axis项。
(或直接点击
图标)。
图3-30从操作历史树选中duplicate操作,aroundAxis方式
此时出现轴向选择对话框,我们将轴线设为Z轴,旋转角度180deg;我们只需复制一份,连同原来的共2份,所以total设为2.
图3-31轴向选择对话框设置图3-32为复制的物体改名
复制的物体被自动命名为Chamcut1_1;我们将其分别命名为Chamcut2。
具体方法为:
在操作历史树中选中Chamcut1_1;在Attribute工作区把Name从Chamcut1_1改为Chamcut2。
图3-33Chamcut1被复制后的视窗
21.模仿以上步骤把Chamcut1,Chamcut2从Patch中割去。
但这次不要选中Clonetoolobjectsbeforesubtract;因为我们想在把Patch裁去和Chamcut1,Chamcut2一样大小的角,并不需要保留Chamcut1,Chamcut2。
图3-34减去Chamcut1,Chamcut2角后的总视窗
至此几何建模完成。
二.设置变量
1.在goundplane中设置变量。
在操作历史树中,点击goundplane前+号将其展开;选中CreatRectangle单击鼠标右键,点击Properties项(或直接在command窗口修改)。
图3-35从操作历史树选中CreatRect图3-36在command窗口的属性表
修改Position,把原来的-45,-45,0改为glaneStart,glaneStart,0;
图3-37在goundplane的command页修改Position
因为glaneStart变量从来没有定义过,HFSS系统会自动跳出变量定义框。
我们将glaneStart定义为-45mm。
(注意:
不要忘记了写单位mm)。
图3-38定义变量glaneStart
下一步修改XSize,Ysize;把原来的90mm,90mm改为glaneSize,glaneSize;
定义变量glaneSize为90mm,步骤如上。
图3-39修改完毕后的goundplane的command页
2.在substrate中设置变量。
操作步骤同上,需要设置的变量及其参数如下:
subStart:
-22.5mm;subSize:
45mm;subHeight:
5mm;
Position:
-22.5mm,-22.5mm,0mm->subStart,subStart,0mm;
XSize:
45mm->subSize;
YSize:
45mm->subSize;
ZSize:
5mm->subHeight.
图3-40修改完毕后的substrate的command页
3.在Patch中设置变量。
操作步骤同上,需要设置的变量及其参数如下:
PatchStart:
-16mm;PatchSize:
32mm;
Position:
-16mm,-16mm,5mm->PatchStart,PatchStart,subHeight;
XSize:
32mm->PatchSize;
YSize:
32mm->PatchSize;
图3-41修改完毕后的Patch的command页
4.在feed中设置变量。
操作步骤同上,需要设置的变量及其参数如下:
FeedLocation:
8mm;
Position:
0mm,8mm,0mm->0mm,FeedLocation,0mm;
Height:
5mm->SubHeight;
图3-42修改完毕后的feed的command页
5.在port中设置变量。
操作步骤同上,需要设置的变量及其参数如下:
Position:
0mm,8mm,0mm->0mm,FeedLocation,0mm;
图3-43修改完毕后的port的command页
6.在chamCut1中设置变量。
ChamCut1在我们切割后并未消失,而是隐藏在patch的Subtract操作中;在操作历史树中,点击patch前+号将其层层展开直到看到CreateLine(patch->Chamcut1->CreatPolyline->CreateLine);用鼠标双击CreateLine后,出现线条属性修改窗口。
图3-44展开Patch操作可以显示CreateLine项
定义变量ChamSize=6mm;通过修改起始点坐标来改变多边形Chamcut1的边长。
原来的第二点坐标[6,0,0]->[ChamSize,0,0]
原来的第三点坐标[0,6,0]->[0,ChamSize,0]
具体做法是以此次双击三个CreateLine后,如下图修改线条属性。
图3-45修改起始点坐标来改变多边形Chamcut1的边长
7.修改Chamcut1的位移矢量。
在操作历史树中,点击patch前+号将其层层展开直到看到Move(patch->Chamcut1->Move);用鼠标双击Move后,出现位移矢量属性修改窗口。
将其中的MoveVector从[-16mm–16mm5mm]改为[patchStart,patchStart,SubHeight];
图3-46修改Chamcut1的位移矢量
8.建立变量之间的关系。
在project工作区选择hfopt_ismantenna设计,点击鼠标右键选择DesignProperties项。
图3-47从project工作区更改设计变量
此时HFSS系统会弹出变量属性对话框;
将glaneStart设为-gplaneSize/2;
将subStart设为-subSize/2;
将PatchStart设为-patchSize/2;
建立变量联系。
图3-48建立变量联系
变量设置至此结束。
三.设置模型材料参数
1.设置feed的材料为copper。
在操作历史树中选中feed;点击鼠标右键,选择AssignMaterial项。
出现材料库对话框,选择copper后点击确定。
图3-49通过菜单进行材料分配操作
图3-50材料库对话框
2.模仿以上步骤把Substrate的材料设为Rogers4003。
(提示:
可用材料名在材料库中搜索)
3.air已被系统默认设置为真空,无需更改。
四.设置边界条件和激励源
1.将air设置成辐射边界条件;
在操作历史树中选中air,单击鼠标右键,进入AssignBoundary选项,点击Raditation选项。
此时HFSS系统提示你为此边界命名,我们把此边界命名为air。
图3-51通过菜单设置边界条件
图3-52为边界条件命名
图3-53设置air边界条件后的视窗
2.将groundplane和patch设为finiteconductivity;
在操作历史树中选中利用ctrl键同时选中groundplane和patch,单击鼠标右键,进入AssignBoundary选项,点击FiniteConductivity选项。
此时HFSS系统提示你为此边界命名,使用默认设置即可。
图3-54通过菜单设置边界条件
3.为port设置激励源
在操作历史树中选中port,单击鼠标右键,进入AssignExcitation选项,点击Lumpedport选项。
此时HFSS系统绘自动弹出LumpedPort:
General对话框,我们将名称设为port1,其他接受系统默认值,点击“下一步”按钮,进入LumpedPort:
Mode页。
点击积分线(IntegrationLine)下的None选项并下拉,选择NewLine,会出现CreateLine消息框。
按下Tab键切换到参数设置区(在工作区的右下角),输入起始点坐标(x=0mm,9.5mm,0mm),按下Enter键后输入激励源矢量(dx=0mm,dy=-1mm,dz=0mm)。
注意:
在设置时不要在绘图区中点击鼠标
图3-55为端口设置激励类型
图3-56—1
图3-56—2
图3-56—3
图3-56—4
图3-56—5
图3-56设置port1激励源的步骤
至此边界条件和激励源已分配完毕。
五.设置求解条件
在Project工作区选中Analysis项,点击鼠标右键,选择AddSolutionSetup。
图3-57在project区设置求解条件
这时会系统会弹出求解设置对话框,我们把参数设为:
点频为2.45GHz,最大迭带次数10,最大误差0.001
图3-58设置求解条件
在点频基础上进行扫频设定。
在project工作区中点开Analysis前的“+”号,选中点频设置Setup1;点击鼠标右键,选择AddSweep项。
图3-59在project区设置扫频条件
确定扫频方式为Fast,起始频率为2GHz,终止频率3GHz,分为20份;保留场。
图3-60设置扫频条件
将求解的条件设好后,
我们来看看HFSS的前期工作是否完成,在HFSS菜单下,点击validationcheck。
(或直接点击
图标)
图3-61通过菜单进行验证操作
图3-62通过验证
再次选中Project工作区的Analysis;点击鼠标右键,选中Analyze即可开始求解。
(或直接点击
图标)
图3-63对问题进行分析
当求解过程结束后,在MessageManager窗口会有相应的提示。
第四章优化
本章中你的目标是:
√Parametric求解。
√优化求解
时间:
完成这章的内容总共大约要20分钟。
一.Parametric求解
1.选择Project工作区的Optimetrics,点击鼠标右键,选择Add项进而选择Parametric项。
或直接点击
图标。
图4-1在project工作区设置Parametric
此时HFSS系统会弹出变量扫频对话框。
图4-2添加Parametric变量
2.点击Add按钮,我们来添加ChameSize和PatchSize两个变量。
首先点击Variable向下三角选择ChamSize,
接着选中Linearcount(线性变化);Start设为5mm,Stop设为7mm;Count为3;
最后点击Add按钮添加变量。
同样选中PatchSize;
接着选中Linearcount(线性变化);Start设为31mm,Stop设为33mm;Count为3。
最后点击Add按钮添加变量。
点击OK后返回。
图4-3添加ChameSize变量
图4-4添加PatchSize变量
3.点击Table页,这里显示了我们刚才设置变量的9种组合选择。
图4-5变量的组合选择
4.下面我们来定义几个输出变量。
点击Calulations页,点击Add按钮,选择Solution为Setup:
LastAdaptive;
点击itCalculation按钮。
图4-6Calulations页的操作
此时出现OutputVariables对话框;在Name项填入S11mag;在ReportType项选择ModelSParameter;solution项选择Setup:
LastAdaptive;Category选择SParameter,Quantity选择S(port1,port1),Function选择mag。
点击InsertquantityIntoExpression把以上所选加入表达式。
最后点击Add完成加入变量的操作。
图4-7加入输出变量S11mag
同样操作加入输出变量AxiaRatio和cost。
他们的设置如下:
AxiaRatio:
Name项填入AxiaRatio;在ReportType项选择FarFields;solution项选择Setup:
LastAdaptive;Category