《HFSS微波仿真》PPT课件.ppt

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1、第八章HFSS微波仿真8-1HFSS基本介绍一、HFSS发展历程二、HFSS仿真原理三、HFSS仿真过程四、HFSS的主要功能五、HFSS的应用领域8-2HFSS软件系统一、软件设计环境二、基本操作8-1HFSS基本介绍HFSS–HighFrequencyStructureSimulator（高频电磁场仿真）软件由美国Ansoft公司开发的世界上第一个商业化的三维结构电磁场仿真软件，是目前国际上主流的三维高频电磁场仿真软件之一。HFSS是一种基于物理原型的EDA设计软件。HFSS8.0中增加了以下主要功能：模式到节点的转换；端对端的节点模型产生、求解及

2、后处理；可输出高精度宽带SPICE模型；全波Spice（Full-WaveSpice）；自适应插值扫频算法；支持集总电阻、电容和电感部件。一、HFSS发展历程8-1HFSS基本介绍2003年5月Ansoft公司发布了HFSS的最新版本V9，v9.2是基于物理原型的EDA设计软件。依靠其对电磁场精确分析的性能，使您能够轻松建立产品虚拟样机。AnsoftHFSSv9.2最重要的新功能就是在PC机上能够利用3GB的内存空间，这极有效地拓展了HFSS的仿真计算能力，此外运用HFSSv9.2的用户自定义编程模块（UDP）能方便建立各种模型及元件库。同时，具备与A

3、nsoftDesigner、Nexxim动态链接的特性：通过动态参数化链接，在RF/数模混合电路仿真中实现与三维电磁场的协同仿真。8-1HFSS基本介绍2005年8月Ansoft公司在美国发布HFSSv10。最新版HFSSv10强化了与CAD工具和其他分析工具之间的配合。CAD模型有时会出现微小的段差和坐标误差，这种误差使得HFSS以前的版本有时无法使用该模型。HFSSv10新增了一种功能，即具有能够消除微小段差和坐标误差影响的功能，能够直接使用绝大多数CAD模型。Ansoft将其称为“Healing功能”。所以即使CAD模型有时会出现微小的段差和坐标

4、误差，HFSSv10也能将其分割成最佳的微小网格后，进行电磁场分析。另一点就是：HFSSv10与SIwavev3进行协作分析的示例，能够看到车身内部的印刷电路板产生的不必要辐射的活动情况。8-1HFSS基本介绍HFSS采用的理论基础是有限元方法。有限元法是一种积分方法，其解是频域的，所以HFSS是由频域到时域，对于设计各种辐射器及求本征模问题很擅长。HFSS应用切向矢量有限元法。二、HFSS仿真原理所谓的有限元法，就是将整个区域分割成许多很小的子区域，这些子区域通常称为“单元”或“有限元”，将求解边界问题的原理应用于这些子区域中，求解每个小区域，通过选

5、取恰当的尝试函数，使得对每一个单元的计算变得非常简单，经过对每个单元进行重复而简单的计算，再将其结果总和起来，便可以得到用整体矩阵表达的整个区域的解，这一整体矩阵又常常是稀疏矩阵，可以更进一步简化和加快求解过程。8-1HFSS基本介绍三、HFSS仿真过程HFSS仿真过程图8-1HFSS基本介绍四、HFSS的主要功能5.电磁场与系统电路集成协同仿真设计能力。1.提供了一个基于三维电磁场的自动化设计流程的设计平台。2.集成了工程设计所必需的强大的参数化设计、优化、敏感性及公差统计仿真分析功能。3.新一代仿真工具赋予了更灵活的网格剖分、收敛精度及仿真分析控制

6、等功能，从而具有更快的仿真速度和更高的设计精度。4.其参数化设计、强大的建模及图形功能使工程仿真设计变得十分方便。8-1HFSS基本介绍HFSS设计的新特点精确快速方便易用工程实用—参数化扫描、优化设计、敏感性分析、公差统计电磁场与系统、电路集成协同仿真设计8-1HFSS基本介绍五、HFSS的应用领域射频和微波器件设计对于任意三维高频微波器件，如波导、滤波器、耦合器、连接器、铁氧体器件和谐振腔等，HFSS都能提供工具实现S参数提取、产品调试及优化，最终达到制造要求。2.天线、阵列天线和馈源设计HFSS是设计、优化和预测天线性能的有效工具。从简单的单极子

7、天线到复杂雷达屏蔽系统及任意馈电网络HFSS都能精确地预测其电磁性能，包括辐射向图、波瓣宽度、内部电磁场分布等。8-1HFSS基本介绍T形波导结构内部电磁场显示非均匀螺旋天线的模型分析8-1HFSS基本介绍3.高频IC设计随着集成电路芯片进入纳米范围，工作频率增强、尺寸减小都导致片上互连结构寄生参数对芯片电路性能产生巨大影响。MMIC、RFIC和高速数字IC的设计要求准确表征并整合这种影响，这些都要求提取其准确的宽带电磁特性，HFSS是唯一能自动、快速实现这一功能的软件。4.高速封装设计快速上升的IC引脚伴随着IC芯片及封装的微型化发展趋势，IC封装中

8、的信号传输路径对整个系统电性能的影响越来越严重，必须有效区分和协调这种高速封装影响。HFSS提