HFSS常见问题及解答

1、如何提高扫频精度，如何扫频方法选择？

为了提高扫频精度，首先要确保自适应求解收敛，然后，可以根据需求和不同扫频方法的特点选择扫频方法，以便得到精确的扫频结果。快速扫频（fast sweep）和插值扫频（interpolating sweep）对扫频的点数不敏感，适应于相对带宽较宽的扫频或多个频点扫频，能够显著缩短仿真时间，求解频率设定为扫频带宽的中心频率偏高（对于相对带宽较宽的插值扫频可适当调高求解频率，以使高频段取得较好的收敛）；快速扫频可以将“Save Fields”选中，得到各个扫频点的场分布和辐射特性，而插值扫频仅能获得结构的矩阵参数。离散扫频是利用自适应求解后的网格剖分重新求解电磁场，其仿真时间与扫频点数成正比，一般适应于扫描频点数较少（小于10），或者需要得到不同频点的辐射特性时。

2、如果进行扫频分析，那么，自适应求解的频点如何选取？

原则上，在进行快速扫频（Fast Sweep）时，应将自适应求解的频点设置在扫描频率范围中心处；在进行离散和插值扫频（Discrete，Interpolating）时，应将自适应求解的频点设置在大于或等于扫描频率范围中心处；对于具体的问题，我们应尽可能地将自适应求解的频点选择在我们所关注的频点或频率范围内，如对于带通滤波器，我们应将其设置在通带范围内。

3、在求解辐射问题时，采用辐射边界条件和PML有何区别?

PML 如何设置？在求解辐射问题时，辐射边界条件和PML均可用来模拟开放的空间，其主要区别如下：

辐射边界一般应在离开辐射体 处进行设置，PML一般可在离开辐射体 处进行设置。PML相对辐射边界条件而言，对相同入射角的电磁波反射系数更小，因而在处理辐射问题时精度更高。辐射边界条件可以定义在任意形状的平面或曲面上，而PML一般只能针对规则的长方体形状的求解空间进行定义。在设置PML时，只需将长方体形状的求解空间的六个面同时选中，单击鼠标右键，并选择Assign Boundary  PML Setup Wizard，之后在弹出的PML设置向导中填入最小辐射吸收频率等参数并完成即可，如图1.8所示。

4、机箱屏蔽效能如何实现仿真？

我的机箱通风上覆盖了网孔结构，孔径小，数量多，如何处理？利用Radiation Boundary或PML边界条件，以及Incident Wave入射波激励等功能，HFSS能够方便地实现对机箱屏蔽效能的仿真，并可通过后处理，得到机箱的最佳屏蔽效能、最差屏蔽效能以及机箱内电场分布等关心的结果。对于机箱包含网孔结构的情况，若直接对其进行仿真计算，将会产生大量的网格，计算效率很低。利用Anisotropic impedance边界条件，能够将通风孔结构用边界条件链接的方式来代替，在保证精度的前提下显著提高计算效率，如图1.9所示。

5、我想用HFSS设计PCB上的差分过孔，但是结构很复杂，HFSS有没有提供PCB过孔库？

ANSYS公司能够提供一个小工具ViaWizard，自动生成各类过孔的结构模型并定义端口和边界条件，非常方便，能够在很短的时间内建立参数化的过孔模型，包括差分过孔。请联系您所在区域的ANSYS办事处获取相关程序。

6、在端口设置中，Integration Line 有何作用？

Renormalize和Deembeding 是什么意思，有何作用？Integration Line（积分线）是端口定义的选项，一般定义在端口上沿电场梯度最大的方向定义。其作用有以下几项：1）确保端口相位的一致性，避免多端口求解时出现的端口相位相差180 度的情况，如果关心S参数的相位，或者在多端口的天线系统中，推荐定义积分线。正确的定义如图1.1(a)所示。

图1.1(a)2）求解端口的Zpv和Zvi，即功率-电压阻抗和电压-电流阻抗，如图1.1（b）所示。HFSS默认求解的是Zpi，即功率-电流阻抗。 对于TEM模的传输线来说，三者是相等的，对于非TEM模的传输线来说，三者不等，积分线的作用是告诉HFSS， 求解电压时，电场的积分路径。

图1.1(b)3）定义极化E场，对于圆波导或正方形波导，由于垂直极化和水平极化两个模式的截止频率相同，为了保证模式求解和我们计划的一致，可通过定义积分线，并将极化E选项选中，控制两个模式。图1.1（c）表示圆波导端口模式定义。

图1.1(c)Renormalize指的是重新归一化。HFSS直接得到的是广义S参数，HFSS会根据求解得到的端口阻抗进行归一化得到S参数， 端口阻抗有可能会随频率变化，如波导问题。如果要得到给定阻抗下的S参数，可通过端口后处理选项卡中的重新归一化选项指定S参数的归一化阻抗。如图1.1（d）所示。

图1.1(d)Deembeding指的是去内嵌。只有在WavePort下才能进行。为了避免不传播的高阶模式对求解精度的影响，HFSS要求WavePort和结构的不连续性之间最好包括一段传输线，但是，这段传输线会带来额外的相移，要修正这段相移的影响，可设置Deembedding，既可以直接指定距离，也可以利用图形化功能自动计算。另外，如果结构中包括了很长的均匀传输线，不必将这些传输线建立到求解模型中以节省求解时间，同样可以利用Deembedding功能，由短传输线的结果自动推算长传输线的结果。如果传输线是无耗的，Deembedding只改变S参数的相位，如果传输线是有耗的，HFSS会自动将传输线的损耗修正到结果中。

7、共面波导结构如何定义端口？

无地的共面波导的端口定义最好采用waveport，端口尺寸如图1.2所示，注意，端口一定要将介质下面的空气包含一部分；有地的共面波导的端口定义比较类似，但是端口的下边一定不要跨越下面的地平面。

8、在本征模式求解模式下，端口和边界条件定义有何限制？

如何利用HFSS本征模式求解得到腔体的有载Q值。在本征模式求解时，不能加端口和磁偏置，也不能定义辐射边界条件。HFSS的本征模式求解器直接得出的是无载Q值，如果要得到有载Q值，则需要建立耦合结构，并在在负载端加PML或阻抗边界。

9、我设计的耦合器有一端需要接匹配负载，如何实现？

对于微带或同轴等TEM模式的耦合器，直接用电阻或薄膜电阻可实现负载；如果是波导耦合器，最简单的方法是将负载所在位置定义为波端口，因为波端口是最理想的匹配负载。如果仿真的模型无法定义端口，如本征模式求解时，可用PML作为匹配负载，注意，这时PML吸收的不是自由辐射波，而是导波。

10、采用辐射边界条件计算天线等辐射问题时，辐射边界的大小和形状应如何设置？辐射边界的大小对求解结果有何影响？

在计算天线等辐射问题时，辐射边界（Radiation Boundary）应在主辐射方向离开辐射体 的距离，在非主辐射方向离开辐射体 的距离，其形状可以与天线的形状共形，以便减少求解空间，例如，角锥喇叭的辐射区域可在建模时也作成角锥的形状，如图1.5所示。若辐射边界离辐射体距离太近，会造成电磁波在辐射边界处的反射系数增大，电磁波能量未经充分吸收而反射回求解空间内，对求解结果的准确度造成影响；若辐射边界离开辐射体距离过远，将使求解空间变得很大，这样会耗费更多的计算时间、增加收敛所需的迭代次数，降低求解计算的效率。

来源：Ansys 微信公众号