Ansoft HFSS基础及应用 教学课件 ppt 作者 谢拥军 全书第4章.ppt

《Ansoft HFSS基础及应用 教学课件 ppt 作者 谢拥军 全书第4章.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第4章AnsoftHFSS软件的计算原理4.1剖分网格的生成4.2HFSS的基本求解过程4.3HFSS中S参数的定义和求解4.4端口传输线参数的计算4.5HFSS中辐射问题的求解4.6HFSS中的边界条件4.7HFSS中的激励设置4.8HFSS中的材料设置4.9HFSS提供的优化计算功能N端口网络结构的S矩阵，具体步骤如下：(1)将结构划分为有限元网格。(2)在每一端口处计算与端口具有相同截面的传输线所支持的模式。(3)假设每次激励一个模式，计算结构内部的全部电磁场模式。(4)由得到的反射量和传输量计算广义S矩阵。HFSS求解微波问题的流程图如图

2、4-0-1所示。图4-0-1HFSS求解流程图4.1剖分网格的生成4.1.1手动设置网格1.手动设置网格准则在下列情况下，往往需要进行手动网格设置：(1)模型内部的强电场和强磁场（带有强容性载或强感性负载）的区域中。例如，一个在谐振结构中的容性加载缝隙，波导的尖角或拐角，滤波器结构中多耦合线之间的缝隙。(2)与边界相比具有高精细度的表面。例如长的PCB导线路径或表面的长线，调节剖分点使其大致等于导线路径的宽度或长线的直径，使其在第一次的自适应迭代中即可得到反映这些高精细结构的更准确特性。2.基于长度的网格细化当要求基于长度的精细剖分时，可用HFS

3、S对四面体单元的长度进行细化，直到长度小于设定值。四面体的长度定义为其最长边的长度。可在目标表面或内部指明四面体的最大长度，亦可在细化网格的过程中设定单元的最大数目。在初始剖分生成后，精制网格的标准将被用于细化初始网格。3.基于集肤深度的网格细化当要求基于集肤深度的精细剖分时，可用HFSS将所有四面体单元表面的三角形边长细化到某一特定值。以表面剖分为基础可产生分层的网格，每层按集肤深度和指定的层数依序排列。在基于集肤深度的精细剖分过程中，HFSS创造了一组每层都平行于目标表面的平面，并且这组平面在指定的集肤深度内按几何级数分布。对于表面上的每一个点，在

4、网格中加一组点（P0,P1,P2,…，Pn），其中n为层数，P0为表面上的点，P0到Pn的距离为集肤深度。这些点以一种非均匀方式间隔开，从Pn到P0的距离以几何级数递增。例如，集肤深度为12mm，层数为4，则有基于集肤深度的网格细化首先满足了表面三角形边长的标准，然后在其余各层上引入一系列点。如果对剖分的增长率设定一个限制，则可设定以下几种情况：·限定值设置得足够高以满足集肤深度的网格细化。·限定值设置得足够高以满足表面三角形边长标准，但在深度方向上并没有严格的限制。·限定值不必达到满足表面三角形边长的标准。由于通过集肤深度细化网格可以加入许多点，因

5、此首先以基于长度的网格细化方法来精细物体表面网格，以此来获得集肤深度细化网格时所选取的HFSS点的精确数目。这将有助于在手动设置集肤深度之前获得表面边长标准、剖分单元的大概数目和表面上点的数目。给定的网格细化标准也将用于电流网格。4.1.2表面近似设置HFSS中的目标面可能是平面、柱面、锥面、环面、球面或螺旋形。称最初的模型表面为真实表面。为了产生一个有限元网格，HFSS首先将所有的真实表面剖分为三角形。由于用一系列的直线段来表示曲面或平面，因此称这些三角形表面为多面体表面。以平面为例，这些三角形恰好都在模型表面，真实表面和剖分表面的位置或法向没有区别。当

6、模型表面为非平面时，多面体表面与物体的真实表面就有一小段距离，称这一距离为表面偏差，以模型的长度单位来计量。在靠近三角形中心处的表面偏差比靠近三角形顶点处的偏差要大。曲面的法向随着曲面的位置而变化，但在一个三角形内法向保持一致。（在这里，法向定义为与表面垂直的直线。）曲面的法向与剖分网格的表面之间的角度差被称之为法向偏差，以度(°)为单位计量。平面中的三角形的纵横比为三角形的外接圆半径与三角形的内切圆半径之比。一个等边三角形的纵横比为1，而越狭长的三角形，其纵横比趋于无限大。可以在一个或多个表面上修改表面偏差、允许的最大偏差和三角形的最大纵横比，这些量在

7、“SurfaceApproximation”对话框中给出（点击HFSS→MeshOperation→Assign→SurfaceApproximation）。表面近似设置将用于初始剖分。【注意】：对于初始网格，三角形所有的顶点都位于真实表面上。在自适应剖分过程中，顶点增加到剖分表面，而不是真实表面。若要对一个或多个目标面的表面近似设置进行修改，可不使用预设的表面近似设置而使得曲面描述得更准确。曲面描述越准确，则网格量和CPU的时间及内存需求就越多，大多数情况下，默认设置就足够了。如果想更快速地求解，则需对整个物体应用粗糙的表面近似设置。HFSS很难做到

8、三角形的纵横比接近于1，这是因为只有等边三角形可以被