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第1章 HFSS概述1

1.1　HFSS简介1

1.2　启动HFSS3

1.3　设置HFSS工程文件的默认路径4

1.4　HFSS设计流程4

第2章　入门实例——T形波导的内场分析和优化设计6

2.1 设计概述6

2.2　T形波导内场分析7

2.2.1　新建工程设置7

2.2.2　创建T形波导模型8

2.2.3　分析求解设置15

2.2.4　查看分析计算结果17

2.2.5　保存设计并退出HFSS21

2.3　T形波导的优化分析21

2.3.1　新建一个优化设计工程21

2.3.2　参数扫描分析设置和仿真分析21

2.3.3　查看参数扫描分析结果25

2.3.4　优化设计27

2.3.5　查看优化结果29

2.3.6　保存并退出HFSS30

第3章　HFSS工作界面31

3.1　HFSS工作界面31

3.1.1　主菜单栏32

3.1.2　工具栏40

3.1.3 工程管理窗口41

3.1.4　属性窗口42

3.1.5　三维模型窗口42

3.1.6　信息管理窗口42

3.1.7　进程窗口43

3.1.8　状态栏43

3.2　栅格显示和栅格平面43

3.3 显示坐标系44

第4章　HFSS中的建模操作45

4.1　创建长方体模型45

4.1.1　创建长方体模型的操作步骤46

4.1.2　物体“属性”对话框的详细解释48

4.2　HFSS中的基本模型及其创建49

4.2.1 鼠标光标的移动模式49

4.2.2　捕捉模式（Snap Mode）50

4.2.3　物体的基本模型51

4.3　物体的材料属性54

4.3.1　编辑物体材料库55

4.3.2　设置物体模型的材料56

4.4　改变视图57

4.4.1 改变视图的操作命令57

4.4.2　显示和隐藏物体模型58

4.5　选择操作59

4.5.1　选择模式59

4.5.2　选择操作60

4.5.3 多重选择61

4.6　物体模型的几何变换61

4.7　物体模型的布尔运算操作64

4.8　HFSS中的坐标系66

4.8.1　相对坐标系67

4.8.2 面坐标系68

4.9　建模相关选项的设置69

第5章　边界条件和激励72

5.1 概述72

5.2　边界条件的类型和设置73

5.2.1　理想导体边界条件73

5.2.2　理想磁边界条件74

5.2.3　有限导体边界条件76

5.2.4　辐射边界条件77

5.2.5　对称边界条件78

5.2.6　阻抗边界条件80

5.2.7 集总RLC边界条件82

5.2.8　分层阻抗边界条件83

5.2.9　无限地平面边界条件84

5.2.10　主从边界条件84

5.2.11　理想匹配层87

5.3　激励的类型和设置87

5.3.1 波端口激励88

5.3.2　波端口激励的设置步骤90

5.3.3 集总端口激励95

5.3.4　Floquet端口激励98

5.3.5　入射波激励98

5.3.6 电压源激励99

5.3.7　电流源激励100

5.3.8　磁偏置激励100

第6章　HFSS网格剖分和分析设置101

6.1 求解类型101

6.2 自适应网格剖分102

6.2.1　收敛标准102

6.2.2　收敛精度104

6.2.3 自适应网格剖分频率的选择104

6.3　求解设置105

6.3.1　添加和定义求解设置105

6.3.2　修改和删除已添加的求解设置109

6.4　扫频分析110

6.4.1　扫频类型110

6.4.2　添加和定义扫频设置111

6.4.3　修改和删除已添加的扫频项114

6.5　设计检查和运行仿真分析114

6.5.1　设计检查115

6.5.2　运行仿真分析115

第7章　HFSS中的变量和Optimetrics117

7.1 变量117

7.1.1 变量类型117

7.1.2　变量定义118

7.1.3　添加、删除和使用变量120

7.2　Optimetrics模块功能简介123

7.3　参数扫描分析123

7.4　优化设计124

7.4.1　初始设计125

7.4.2　添加优化变量125

7.4.3　构造目标函数125

7.4.4　优化算法127

7.5　调谐分析130

7.6　灵敏度分析130

7.7　统计分析131

7.8　Optimetrics应用实例131

7.8.1 定义变量132

7.8.2　参数扫描分析举例134

7.8.3　优化设计举例137

7.8.4　调谐分析举例142

7.8.5　灵敏度分析举例144

7.8.6　统计分析举例146

第8章 HFSS的数据后处理149

8.1　求解信息数据149

8.2　数值结果151

8.2.1　数值结果的显示方式151

8.2.2　数值结果的类型152

8.2.3　输出变量153

8.2.4　查看数值结果的操作步骤154

8.2.5　编辑图形显示结果报告156

8.3　场分布图157

8.3.1　绘制场分布图的操作步骤159

8.3.2　场分布图的动态演示159

8.4　天线辐射问题的后处理161

8.4.1　定义远区场辐射表面162

8.4.2　天线方向图163

8.4.3　天线参数166

8.4.4　HFSS中天线阵的处理169

第9章　HFSS环形定向耦合器设计实例173

9.1　环形定向耦合器简介174

9.2　使用HFSS设计环形定向耦合器概述174

9.2.1　耦合器的理论计算174

9.2.2　HFSS设计简介175

9.2.3　HFSS设计环境概述175

9.3　新建HFSS工程176

9.4　创建环形定向耦合器模型176

9.4.1　设置默认的长度单位176

9.4.2　建模相关选项设置177

9.4.3 定义变量length177

9.4.4　添加新材料178

9.4.5　创建带状线介质层模型180

9.4.6　创建带状线金属层模型181

9.5　分配边界条件和激励184

9.6　求解设置187

9.6.1　求解设置187

9.6.2　扫频设置187

9.7　设计检查和运行仿真分析189

9.8　查看仿真分析结果189

9.8.1 查看S参数扫频结果189

9.8.2　查看4GHz频点的S矩阵190

9.9　结果讨论191

9.9.1　重新仿真验证S矩阵结果192

9.9.2　使用端口平移功能验证S矩阵结果193

9.10　保存并退出HFSS194

第10章　HFSS微带天线设计实例195

10.1　微带天线简介195

10.2　设计指标和天线几何结构参数计算198

10.3　HFSS设计和建模概述199

10.3.1　微带天线建模概述199

10.3.2　HFSS设计环境概述200

10.4　新建HFSS工程200

10.5　创建微带天线模型201

10.5.1　设置默认的长度单位201

10.5.2　建模相关选项设置201

10.5.3　创建参考地201

10.5.4　创建介质板层203

10.5.5　创建微带贴片204

10.5.6　创建同轴馈线的内芯205

10.5.7　创建信号传输端口面206

10.5.8　创建辐射边界表面207

10.6　设置激励端口208

10.7　添加和使用变量210

10.7.1　添加设计变量210

10.7.2　在模型中使用变量210

10.8　求解设置211

10.8.1　求解设置212

10.8.2　扫频设置212

10.9　设计检查和运行仿真分析213

10.10　查看天线谐振点213

10.11　优化设计214

10.11.1　参数扫描分析215

10.11.2　优化设计216

10.12　查看优化后的天线性能219

10.12.1 查看S11参数219

10.12.2　查看S11参数的Smith圆图结果220

10.12.3　查看电压驻波比221

10.12.4　查看天线的三维增益方向图221

10.12.5　查看平面方向图223

10.12.6　其他天线参数223

10.13　讨论225

第11章 HFSS阵列天线分析226

11.1　HFSS设计概述226

11.1.1　阵元模型227

11.1.2　HFSS设计环境概述228

11.2　新建工程228

11.3　创建阵元模型229

11.3.1 设置默认的长度单位229

11.3.2　建模相关选项设置229

11.3.3　创建波导阵元230

11.3.4　创建阵元外的自由空间模型231

11.4　分配边界条件和激励232

11.4.1　设置AirBox左右两侧表面为主从边界条件232

11.4.2　设置AirBox前后表面为主从边界条件235

11.4.3　为阵元波导底面分配波端口激励235

11.4.4　为AirBox上表面分配Floquet端口激励235

11.5　求解设置237

11.6　设计检查和运行仿真分析238

11.7　查看仿真分析结果239

11.7.1　定义辐射表面239

11.7.2　查看天线阵元场强方向图240

11.7.3 查看天线阵列场强方向图241

11.8　保存并退出HFSS243

第12章　HFSS差分信号分析实例244

12.1　HFSS设计概述244

12.1.1　HFSS求解类型和建模简述245

12.1.2　求解频率和扫频设置246

12.1.3　HFSS设计环境概述246

12.2　新建工程246

12.3　创建带状线差分对模型247

12.3.1　设置默认的长度单位247

12.3.2　建模相关选项设置247

12.3.3　创建差分信号线模型248

12.3.4　创建FR4介质层250

12.3.5 添加和使用变量251

12.4　分配端口激励252

12.4.1　创建波端口激励表面253

12.4.2　分配波端口激励254

12.4.3　设置差分信号线255

12.4.4　端口平移256

12.5　求解设置256

12.5.1　求解频率设置256

12.5.2　扫频设置257

12.6　设计检查和运行仿真分析259

12.7　数据后处理259

12.7.1 差模信号和共模信号的S参数扫频分析结果259

12.7.2　端口的差模阻抗和共模阻抗260

12.7.3 端口处差模信号和共模信号的电场分布261

12.8　参数扫描分析263

12.8.1 添加扫描参数设置264

12.8.2　运行仿真计算264

12.8.3 结果分析265

12.9　保存并退出HFSS266

第13章　HFSS谐振腔体分析实例267

13.1 圆柱形腔体谐振器简介267

13.2　HFSS设计概述269

13.2.1　HFSS建模和求解简介269

13.2.2　HFSS设计环境概述270

13.3　新建工程270

13.4　创建圆形谐振腔模型271

13.4.1　设置默认的长度单位271

13.4.2　建模相关选项设置271

13.4.3　定义设计变量272

13.4.4　创建圆形谐振腔体模型272

13.5　边界条件和激励273

13.6　求解设置274

13.7　设计检查和运行仿真分析275

13.8 结果分析275

13.8.1　谐振频率和品质因数Q275

13.8.2　腔体内部电磁场的分布276

13.9　参数扫描分析280

13.9.1　创建介质圆柱体280

13.9.2　添加参数扫描分析设置281

13.9.3　运行参数扫描分析282

13.9.4　参数扫描分析结果282

13.10　保存并退出HFSS283

第14章　HFSS计算SAR工程实例284

14.1　设计背景284

14.2　HFSS设计概述285

14.2.1　建模概述286

14.2.2　HFSS设计环境概述286

14.3 新建工程286

14.3.1　运行HFSS并新建工程286

14.3.2　设置求解类型286

14.3.3　设置默认的长度单位287

14.3.4　建模相关选项设置287

14.4　创建偶极子天线模型288

14.4.1　创建相对坐标系288

14.4.2　创建偶极子天线模型289

14.4.3　给偶极子天线分配集总端口激励291

14.5　创建外壳和脑组织液模型293

14.5.1　创建第一个球体293

14.5.2　创建第二个球体295

14.5.3　生成外壳和脑组织液模型296

14.6　创建SAR的计算线297

14.7　分配辐射边界条件298

14.8　求解设置299

14.9　设计检查和运行仿真分析300

14.10　查看分析结果300

14.10.1　SAR计算结果300

14.10.2　BrainFluid模型内部的电场分布301

14.11 保存并退出HFSS301

附录　HFSS中的快捷键302