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hfss經過二十多年的發展，HFSS以其無以倫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，穩定成熟的自適應網格剖分技術使其成為高頻結構設計的首選工具和行業標準
經過二十多年的發展，HFSS以其無以倫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，穩定成熟的自適應網格剖分技術使其成為高頻結構設計的首選工具和行業標準，已經廣泛地應用于航空、航天、電子、半導體、計算機、網絡、傳播、通信等多個領域，幫助工程師們高效地設計各種高頻結構和程序，包括：射頻和微波部件、天線和天線陣及天線罩，高速互連結構、電真空器件，研究目標特性和系統/部件的電磁兼容/電磁干擾特性，從而降低設計成本和素材，減少設計周期，增強競爭力。
HFSS – High Frequency Structure Simulator，Ansoft公司推出的三維電磁仿真軟件，目前已被ANSYS公司收購;是世界上第一個商業化的三維結構電磁場仿真軟件，業界公認的三維電磁場設計和分析的工業標準。HFSS提供了一簡潔直觀的用戶設計界面、精確自適應的場解器、擁有空前電性能分析能力的功能強大后處理器，能計算任意形狀三維無源結構的S參數和全波電磁場。HFSS軟件擁有強大的天線設計功能，它可以計算天線參量，如增益、方向性、遠場方向圖剖面、遠場3D圖和3dB帶寬；繪制極化特性，包括球形場分量、圓極化場分量、Ludwig第三定義場分量和軸比。使用HFSS，可以計算：① 基本電磁場數值解和開邊界問題，近遠場輻射問題；② 端口特征阻抗和傳輸常數；③ S參數和相應端口阻抗的歸一化S參數；④ 結構的本征?；蛑C振解。而且，由Ansoft HFSS和Ansoft Designer構成的Ansoft高頻解決方案，是目前唯一以物理原型為基礎的高頻設計解決方案，提供了從系統到電路直至部件級的快速而精確的設計手段，覆蓋了高頻設計的所有環節。
經過二十多年的發展，HFSS以其無以倫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，穩定成熟的自適應網格剖分技術使其成為高頻結構設計的首選工具和行業標準，已經廣泛地應用于航空、航天、電子、半導體、計算機、網絡、傳播、通信等多個領域，幫助工程師們高效地設計各種高頻結構和程序，包括：射頻和微波部件、天線和天線陣及天線罩，高速互連結構、電真空器件，研究目標特性和系統/部件的電磁兼容/電磁干擾特性，從而降低設計成本和素材，減少設計周期，增強競爭力。
HFSS – High Frequency Structure Simulator，Ansoft公司推出的三維電磁仿真軟件，目前已被ANSYS公司收購;是世界上第一個商業化的三維結構電磁場仿真軟件，業界公認的三維電磁場設計和分析的工業標準。HFSS提供了一簡潔直觀的用戶設計界面、精確自適應的場解器、擁有空前電性能分析能力的功能強大后處理器，能計算任意形狀三維無源結構的S參數和全波電磁場。HFSS軟件擁有強大的天線設計功能，它可以計算天線參量，如增益、方向性、遠場方向圖剖面、遠場3D圖和3dB帶寬；繪制極化特性，包括球形場分量、圓極化場分量、Ludwig第三定義場分量和軸比。使用HFSS，可以計算：① 基本電磁場數值解和開邊界問題，近遠場輻射問題；② 端口特征阻抗和傳輸常數；③ S參數和相應端口阻抗的歸一化S參數；④ 結構的本征?；蛑C振解。而且，由Ansoft HFSS和Ansoft Designer構成的Ansoft高頻解決方案，是目前唯一以物理原型為基礎的高頻設計解決方案，提供了從系統到電路直至部件級的快速而精確的設計手段，覆蓋了高頻設計的所有環節。
HFSS是當今天線設計最流行的設計軟件。
微波器
HFSS能夠快速精確地計算各種射頻/微波部件的電磁特性，得到S參數、傳播特性、高功率擊穿特性，優化部件的性能指標，并進行容差分析，幫助工程師們快速完成設計并把握各類器件的電磁特性，包括：波導器件、濾波器、轉換器、耦合器、功率分配/合成器，鐵氧體環行器和隔離器、腔體等。
電真空器
在電真空器件如行波管、速調管、回旋管設計中，HFSS本征模式求解器結合周期性邊界條件，能夠準確地仿真器件的色散特性，得到歸一化相速與頻率關系，以及結構中的電磁場分布，包括H場和E場，為這類器件的設計提供了強有力的設計手段。
天線、天線罩及天線陣設計仿真
HFSS可為天線及其系統設計提供全面的仿真功能，精確仿真計算天線的各種性能，包括二維、三維遠場/近場輻射方向圖、天線增益、軸比、半功率波瓣寬度、內部電磁場分布、天線阻抗、電壓駐波比、S參數等。
目標特性研究和RCS仿真
高速互連結構設計
隨著頻率的不斷提高和信息傳輸速度的不斷提高，互連結構的寄生效應對整個系統的性能影響已經成為制約設計成功的關鍵因素。MMIC、RFIC、或高速數字系統需要精確的互聯結構特性分析參數抽取、HFSS能夠自動和精確地提取高速互聯結構、片上無源不見及版圖寄生效應。
光電器件仿真設計
HFSS的應用頻率能夠達到光波波段、精確仿真光電器件的特性。
如何學好HFSS
這個也是大家在學習HFSS之前比較關心的問題，HFSS是一款專業性很強的軟件，因此肯定不會像word之類的常用軟件一樣拿到手就會用，需要具備一定的專業基礎知識。用戶在學習之前需要了解的基礎知識包括：基礎微波技術知識、電磁場基本理論、S參數相關知識等。
當然，個人認為大家既然希望學習HFSS，肯定都是打算用來設計分析某一類問題，比如你是打算學習HFSS用于設計濾波器，那么濾波器的基礎知識你應該掌握了；或者你是打算學習HFSS用于設計天線，那么天線的基礎知識你應該掌握了。這也就足夠了，不用再去為學習哪些基礎知識而煩惱，打開HFSS，大膽地用起來，所謂實踐出真知，在用的過程中發現某些操作或設置自己搞不明白，此時再有針對性地去看相關基礎知識，效果會更好。如果為了學習基礎知識而學習基礎知識，常常是太多東西要學，不知從哪里入手了。借用耐克的一句廣告用語：“Just do it！”
還有一個問題，既然HFSS使用有限元算法（FEM），那么用戶在使用HFSS之前是否需要專門去學習有限元算法的知識呢？我的意見是可以不用去學習，HFSS是把算法完全封裝起來的，用戶界面完全接觸不到，需要用戶做的只是設置幾個相關的參數，然后剩下的完全由軟件自動完成。當然，學習過程中，用戶可以花1~2個小時的時間簡單看一下電磁有限元算法是怎么回事，這樣可以有助于理解HFSS的求解設置項中一些相關參數的設置。
現在的HFSS采用標準的Windows圖形用戶界面，界面還是相當友好的，學習起來也不會太難。學習HFSS，首先要搞清楚HFSS的設計分析流程，HFSS設計流程可以歸納為：選擇求解類型→創建設計模型→分配邊界條件和端口激勵→求解設置→運行仿真分析→數據后處理查看分析結果。另外在HFSS中還有一個Optimetrics模塊，使用該模塊可以實現參數化掃描分析和優化設計。
在剛開始學習時，大家可以先找一個例子，照貓畫虎跟著做兩遍；或者找一套完整的視頻課程，從頭到尾看一遍；這個過程，有不懂的地方沒關系，不懂的問題放一邊，堅持看完。剛開始的這一過程的目標是對HFSS建立一個總體的認知并對HFSS設計流程建立簡單的了解。
對HFSS有了總體認知和簡單地了解了HFSS的整個設計流程后，接下來再去認真地學習設計流程中每一步的具體操作、具體設置、并搞清楚為什么要這樣去進行設置和操作。
對于求解類型，需要搞清楚Driven Modal（模式驅動求解）、Driven Terminal（終端驅動求解）和Eigen Mode（本征模求解）這三者的區別和適用條件。
對于創建設計模型，需要熟練掌握各種原型物體的創建、各種建模操作——如旋轉、復制、移動、布爾操作等的應用，以及模型材質的添加和分配等。
關于邊界條件和端口激勵的設置，是HFSS應用和學習的重點和難點；“邊界條件決定場”，正確地理解和使用邊界條件是正確使用HFSS仿真分析電磁問題的前提；HFSS中定義了多種邊界條件，大家在學習過程中必須認真的弄清楚各個邊界的定義、應用場合和如何正確使用。關于邊界條件的理解掌握和正確地設置和使用，需要一些電磁學方面的基礎知識。關于端口激勵的設置和使用，大家重點掌握波端口激勵（wave port）和集總端口激勵（lumped port）這兩種激勵類型，這是HFSS最常用到的兩種激勵類型，大家在學習是需要領會二者之間的異同點?？傊吔鐥l件和激勵是HFSS應用中的重點和難點，對于初學者，需要花更多的精力搞清楚兩方面的相關知識。
對于求解設置，主要添加和設置求解頻率、掃頻頻率范圍、網格剖分操作等參數。求解頻率和掃頻頻率范圍會和實際設計相關；網格剖分操作會設計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，會有助于對網格剖分設置參數的理解。
對于數據后處理部分，主要用于查看仿真分析后的各項分析結果的，學習時大家需要搞清楚HFSS具體可以查看哪些分析結果，理解每項分析結果的含義，以及如何查看相應的分析的結果。
最后，關于Optimetrics模塊，它是HFSS中用于優化設計和參數掃描分析的工具，借助于Optimetrics模塊中的各項功能可以實現自動分析設計模型參數的變化對設計模型性能的影響，并能夠在設計模型不滿足設計要求的情況下，找出滿足設計要求的模型參數。要使用Optimetrics模塊進行參數掃描分析或者優化設計，首先需要創建參數化的模型——即定義一系列的變量來表示模型的尺寸。所以關于該模塊使用的學習，不僅要學習參數掃描分析或優化設計本身的相關設置和使用操作，還需要學習變量的定義和使用，以及參數化模型的創建。
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接下來我們就來介紹一下大家最關心的問題——如何學習掌握HFSS。HFSS是一款專業性很強的軟件，需要經過系統的學習才能真正掌握，那么如何學習呢？
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2021-07-29 標簽：hfss 2848 0
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