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hfss经过二十多年的发展，HFSS以其无以伦比的仿真精度和可靠性，快捷的仿真速度，方便易用的操作界面，稳定成熟的自适应网格剖分技术使其成为高频结构设计的首选工具和行业标准
经过二十多年的发展，HFSS以其无以伦比的仿真精度和可靠性，快捷的仿真速度，方便易用的操作界面，稳定成熟的自适应网格剖分技术使其成为高频结构设计的首选工具和行业标准，已经广泛地应用于航空、航天、电子、半导体、计算机、网络、传播、通信等多个领域，帮助工程师们高效地设计各种高频结构和程序，包括：射频和微波部件、天线和天线阵及天线罩，高速互连结构、电真空器件，研究目标特性和系统/部件的电磁兼容/电磁干扰特性，从而降低设计成本和素材，减少设计周期，增强竞争力。
HFSS – High Frequency Structure Simulator，Ansoft公司推出的三维电磁仿真软件，目前已被ANSYS公司收购;是世界上第一个商业化的三维结构电磁场仿真软件，业界公认的三维电磁场设计和分析的工业标准。HFSS提供了一简洁直观的用户设计界面、精确自适应的场解器、拥有空前电性能分析能力的功能强大后处理器，能计算任意形状三维无源结构的S参数和全波电磁场。HFSS软件拥有强大的天线设计功能，它可以计算天线参量，如增益、方向性、远场方向图剖面、远场3D图和3dB带宽；绘制极化特性，包括球形场分量、圆极化场分量、Ludwig第三定义场分量和轴比。使用HFSS，可以计算：① 基本电磁场数值解和开边界问题，近远场辐射问题；② 端口特征阻抗和传输常数；③ S参数和相应端口阻抗的归一化S参数；④ 结构的本征模或谐振解。而且，由Ansoft HFSS和Ansoft Designer构成的Ansoft高频解决方案，是目前唯一以物理原型为基础的高频设计解决方案，提供了从系统到电路直至部件级的快速而精确的设计手段，覆盖了高频设计的所有环节。
经过二十多年的发展，HFSS以其无以伦比的仿真精度和可靠性，快捷的仿真速度，方便易用的操作界面，稳定成熟的自适应网格剖分技术使其成为高频结构设计的首选工具和行业标准，已经广泛地应用于航空、航天、电子、半导体、计算机、网络、传播、通信等多个领域，帮助工程师们高效地设计各种高频结构和程序，包括：射频和微波部件、天线和天线阵及天线罩，高速互连结构、电真空器件，研究目标特性和系统/部件的电磁兼容/电磁干扰特性，从而降低设计成本和素材，减少设计周期，增强竞争力。
HFSS – High Frequency Structure Simulator，Ansoft公司推出的三维电磁仿真软件，目前已被ANSYS公司收购;是世界上第一个商业化的三维结构电磁场仿真软件，业界公认的三维电磁场设计和分析的工业标准。HFSS提供了一简洁直观的用户设计界面、精确自适应的场解器、拥有空前电性能分析能力的功能强大后处理器，能计算任意形状三维无源结构的S参数和全波电磁场。HFSS软件拥有强大的天线设计功能，它可以计算天线参量，如增益、方向性、远场方向图剖面、远场3D图和3dB带宽；绘制极化特性，包括球形场分量、圆极化场分量、Ludwig第三定义场分量和轴比。使用HFSS，可以计算：① 基本电磁场数值解和开边界问题，近远场辐射问题；② 端口特征阻抗和传输常数；③ S参数和相应端口阻抗的归一化S参数；④ 结构的本征模或谐振解。而且，由Ansoft HFSS和Ansoft Designer构成的Ansoft高频解决方案，是目前唯一以物理原型为基础的高频设计解决方案，提供了从系统到电路直至部件级的快速而精确的设计手段，覆盖了高频设计的所有环节。
HFSS是当今天线设计最流行的设计软件。
微波器
HFSS能够快速精确地计算各种射频/微波部件的电磁特性，得到S参数、传播特性、高功率击穿特性，优化部件的性能指标，并进行容差分析，帮助工程师们快速完成设计并把握各类器件的电磁特性，包括：波导器件、滤波器、转换器、耦合器、功率分配/合成器，铁氧体环行器和隔离器、腔体等。
电真空器
在电真空器件如行波管、速调管、回旋管设计中，HFSS本征模式求解器结合周期性边界条件，能够准确地仿真器件的色散特性，得到归一化相速与频率关系，以及结构中的电磁场分布，包括H场和E场，为这类器件的设计提供了强有力的设计手段。
天线、天线罩及天线阵设计仿真
HFSS可为天线及其系统设计提供全面的仿真功能，精确仿真计算天线的各种性能，包括二维、三维远场/近场辐射方向图、天线增益、轴比、半功率波瓣宽度、内部电磁场分布、天线阻抗、电压驻波比、S参数等。
目标特性研究和RCS仿真
高速互连结构设计
随着频率的不断提高和信息传输速度的不断提高，互连结构的寄生效应对整个系统的性能影响已经成为制约设计成功的关键因素。MMIC、RFIC、或高速数字系统需要精确的互联结构特性分析参数抽取、HFSS能够自动和精确地提取高速互联结构、片上无源不见及版图寄生效应。
光电器件仿真设计
HFSS的应用频率能够达到光波波段、精确仿真光电器件的特性。
如何学好HFSS
这个也是大家在学习HFSS之前比较关心的问题，HFSS是一款专业性很强的软件，因此肯定不会像word之类的常用软件一样拿到手就会用，需要具备一定的专业基础知识。用户在学习之前需要了解的基础知识包括：基础微波技术知识、电磁场基本理论、S参数相关知识等。
当然，个人认为大家既然希望学习HFSS，肯定都是打算用来设计分析某一类问题，比如你是打算学习HFSS用于设计滤波器，那么滤波器的基础知识你应该掌握了；或者你是打算学习HFSS用于设计天线，那么天线的基础知识你应该掌握了。这也就足够了，不用再去为学习哪些基础知识而烦恼，打开HFSS，大胆地用起来，所谓实践出真知，在用的过程中发现某些操作或设置自己搞不明白，此时再有针对性地去看相关基础知识，效果会更好。如果为了学习基础知识而学习基础知识，常常是太多东西要学，不知从哪里入手了。借用耐克的一句广告用语：“Just do it！”
还有一个问题，既然HFSS使用有限元算法（FEM），那么用户在使用HFSS之前是否需要专门去学习有限元算法的知识呢？我的意见是可以不用去学习，HFSS是把算法完全封装起来的，用户界面完全接触不到，需要用户做的只是设置几个相关的参数，然后剩下的完全由软件自动完成。当然，学习过程中，用户可以花1~2个小时的时间简单看一下电磁有限元算法是怎么回事，这样可以有助于理解HFSS的求解设置项中一些相关参数的设置。
现在的HFSS采用标准的Windows图形用户界面，界面还是相当友好的，学习起来也不会太难。学习HFSS，首先要搞清楚HFSS的设计分析流程，HFSS设计流程可以归纳为：选择求解类型→创建设计模型→分配边界条件和端口激励→求解设置→运行仿真分析→数据后处理查看分析结果。另外在HFSS中还有一个Optimetrics模块，使用该模块可以实现参数化扫描分析和优化设计。
在刚开始学习时，大家可以先找一个例子，照猫画虎跟着做两遍；或者找一套完整的视频课程，从头到尾看一遍；这个过程，有不懂的地方没关系，不懂的问题放一边，坚持看完。刚开始的这一过程的目标是对HFSS建立一个总体的认知并对HFSS设计流程建立简单的了解。
对HFSS有了总体认知和简单地了解了HFSS的整个设计流程后，接下来再去认真地学习设计流程中每一步的具体操作、具体设置、并搞清楚为什么要这样去进行设置和操作。
对于求解类型，需要搞清楚Driven Modal（模式驱动求解）、Driven Terminal（终端驱动求解）和Eigen Mode（本征模求解）这三者的区别和适用条件。
对于创建设计模型，需要熟练掌握各种原型物体的创建、各种建模操作——如旋转、复制、移动、布尔操作等的应用，以及模型材质的添加和分配等。
关于边界条件和端口激励的设置，是HFSS应用和学习的重点和难点；“边界条件决定场”，正确地理解和使用边界条件是正确使用HFSS仿真分析电磁问题的前提；HFSS中定义了多种边界条件，大家在学习过程中必须认真的弄清楚各个边界的定义、应用场合和如何正确使用。关于边界条件的理解掌握和正确地设置和使用，需要一些电磁学方面的基础知识。关于端口激励的设置和使用，大家重点掌握波端口激励（wave port）和集总端口激励（lumped port）这两种激励类型，这是HFSS最常用到的两种激励类型，大家在学习是需要领会二者之间的异同点。总之边界条件和激励是HFSS应用中的重点和难点，对于初学者，需要花更多的精力搞清楚两方面的相关知识。
对于求解设置，主要添加和设置求解频率、扫频频率范围、网格剖分操作等参数。求解频率和扫频频率范围会和实际设计相关；网格剖分操作会设计到有限元算法的一些基本概念，了解有限元算法的基本概念，会有助于对网格剖分设置参数的理解。
对于数据后处理部分，主要用于查看仿真分析后的各项分析结果的，学习时大家需要搞清楚HFSS具体可以查看哪些分析结果，理解每项分析结果的含义，以及如何查看相应的分析的结果。
最后，关于Optimetrics模块，它是HFSS中用于优化设计和参数扫描分析的工具，借助于Optimetrics模块中的各项功能可以实现自动分析设计模型参数的变化对设计模型性能的影响，并能够在设计模型不满足设计要求的情况下，找出满足设计要求的模型参数。要使用Optimetrics模块进行参数扫描分析或者优化设计，首先需要创建参数化的模型——即定义一系列的变量来表示模型的尺寸。所以关于该模块使用的学习，不仅要学习参数扫描分析或优化设计本身的相关设置和使用操作，还需要学习变量的定义和使用，以及参数化模型的创建。
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2021-07-29 标签：hfss 3209 0
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