HFSS仿真

ANSYS HFSS软件学习笔记

仿真流程

1.设置求解类型
共有三种求解类型，分别是模式驱动求解（Driven Modal）、终端驱动求解（Driven Terminal）和本征求解（Eigenmode）。模式驱动求解类型是根据导波模式的入射和反射功率来计算S参数矩阵的解，终端驱动求解类型是根据传输线终端的电压和电流来计算S参数矩阵的解。我们一般使用模式驱动求解。

2.创建结构模型
根据线圈的尺寸和结构，在HFSS模型窗口中创建出HFSS参数化设计模型。另外HFSS也可以直接导入AutoCAD、Pro/E等第三方软件创建的结构模型。

3.设置边界条件【Assign Boundary】

HFSS中定义了许多种边界条件类型，常用的边界条件是理想导体边界条件（Perfect E）、有限导体边界条件Finite Conductivity）、辐射边界条件（Radiation）和集总RLC边界条件（Lumped RLC）。

a. 理想导体边界条件

在HFSS中，任何与背景相关联的物体表面以及材质为理想电导体（Pec）的物体表面都会被自动设置为理想导体边界。这种边界条件的电场矢量（E-Field）垂直于物体表面。

b. 辐射边界条件

辐射边界条件也称为吸收边界条件（Absorbing Boundary Condition, ABC）,用于模拟开放的有限空间。系统在辐射边界处吸收了电磁波，本质上可以把边界看成是延伸到空间无限远。

c. 集总RLC边界条件（Lumped RLC）

集总RLC边界条件（Lumped RLC）是用一组并联的电阻、电感和电容来模拟物体表面。在设置集总 RLC 边界条件时，用户只需要给出集总 R、L、C 的真实值，HFSS 软件会自动计算出工作频率下集总RLC 边界以 Ohm/square 为单位的表面阻抗。

4.设置激励条件
在HFSS中，激励是一种定义在三维物体表面或者二维平面物体上的激励源，这种激励源可以是电磁场、电压源、电流源或者电荷源。HFSS中定义了多种激励方式，一般使用集总端口（Lumped Port）。

5.设置求解参数
HFSS软件采用自适应 络剖分技术，根据用户设置的误差标准，自动生成精准、有效的 络来分析物体模型的电磁特性。HFSS基本的求解参数包括求解频率、自适应 络剖分的最大迭代次数和收敛误差。如果需要进行扫频分析，还需要设置扫频类型和扫频范围。

6.运行求解分析
上述操作完成后，即创建好了模型，正确设置了边界条件、激励方式和求解参数，即可执行求解分析操作命令来运行仿真计算。整个仿真计算由HFSS软件自动完成，不需要用户干预。分析完成后，如果结构不收敛，则需要重新设置求解参数；如果结果收敛，则说明计算结果达到了设定的精度要求。

7.查看求解结果
求解分析完成后，在数据后处理部分可以查看HFSS分析出的天线的各项性能参数，如回波损耗S11、电压驻波比VSWR、输入阻抗、天线方向图、轴比和电流分布等。如果仿真计算的模型的性能未能达到设计要求，那么还需要使用HFSS的参数扫描分析功能或者优化设计功能，进行参数扫描分析和优化分析。

8.Optimetrics优化设计
Optimetries是集成在HFSS中的设计优化模块，该模块通过自动分析设计参数的变化对求解结果的影响，实现参数扫描分析（Parametric）、优化设计（Optimization）、调谐分析（Tuning）、灵敏度分析（Sensitivity）和统计分析（Statistical）等功能。

鸟笼线圈仿真实例

1.新建HFSS的工程文件并保存。

2.画两个底面圆心位置相同、半径不同、高相同的圆柱体，选中两个圆柱，相减（subtract）,得到一个圆筒。

点击Relative CS，随意位置建立一个坐标系，在左侧Coordinate Systems中双击该坐标系可以更改名称，Origin是该坐标系的原点在参考的坐标系中坐标，后两行确定X、Y轴的方向，可以是变量表达式或者常量，如Reference CS：Global，Origin：0,0,0，X:1,1,0，Y:-1,1,0表示将Global逆时针旋转45度后的坐标系。

这是3D的模型，画平面图形是必须选择在XY、XZ、YZ哪个平面上画，右上角工具栏可以选择

Parametric参数化优化；
Optimization目标优化；
Sensitivity敏感度分析；
Statistical统计分析；
Tuning实时调谐；
Design of Experiments实验设计
可参照https://blog.csdn.net/qq_41542947/article/details/108104890