Ansoft HFSS v.9.0点频解算设置和扫频解算设置

yang_jerry

第三章：分析设置
本章主要讲述关于Ansoft HFSS v.9.0 软件分析模块的使用与设置方法。其中包括点频解算设置和扫频解算设置。点频解算设置包括自适应频率设置、收敛标准设置、初始网格选项设置、自适应选项设置和低阶基本函数设置。扫频设置包括属性设置、添加扫频设置和扫扫频特性和类型设置。
§3.1自适应网格
用自适应网格所构建的网格符合设计装置的电性能要求。使用自适应网格设置，可以自动生成精确有效的网格。在没有自适应设置的情况下，用户必须自己完成生成正确网格的工作，此时的工作既沉闷又存在误差倾向。而自适应网格的使用可以使用户在第一时间了解解答的正确与否。
§3.1.1 工作原理
自适应网格的工作原理是：在电场中搜索梯度最大的点并在该区域中进行网格的误差划分。其对象也是单一的，如导体的边、添加额外成分的区域等。
网格在自适应变化时受到在Setup Solution(Advanced Tab)中所设置的四面体细分增加百分比的约束。这能确保无论通过每个网格顺利与否，都不会接受到收敛失败的信号。
在精确地设置网格之后，能顺利地完成整个求解过程，并且该过程在确保解收敛之前会不断地循环。
§3.1.2 收敛
在每次自适应变化之后，HFSS会将当前网格的S参数与上一次计算的结果相比较。如果求出的用户定义的量或▽S无变化，表示解已收敛。并且当前网格或上次的网格都可被用来完成扫频。如果解已收敛，从技术来讲是说明上次的网格和当前网格一样好。在这种情况下，如果要求扫频，则Ansoft HFSS会用当前网格设置去完成。
§3.1.3 是用作确定网格/解收敛的默认标准。 定义为在两个连续变化中S参数幅度的最大改变量：
，其中， 和 表示矩阵中的元素, 为Passes数；
由于 是向量的幅度，其变化范围为0～2。
§3.2 合适的自适应频率
由于建立自适应网格是基于电场，所以选择正确的自适应频率可能是临界的。与其他的工程问题一样，任何规则都可能有例外。但是，一般来说以下讨论将有助于用户选择正确的自适应频率。
§3.2.1 宽带结构
对于宽带结构，由于更细的网格可以在所有的低频点使用，所以宽带结构应该使用高端频率作为自适应频率。
§3.2.2 滤波器
对于滤波器和窄带装置而言，由于在截止频率电场只在端口处出现，所以在通带或工作频率范围设置自适应频率就可以了。
§3.2.3 快速扫频
对于快速扫频，使用中心频率作为自适应频率是非常典型的。快速频率扫描在自适应频率划分网格/求解。如果偏离自适应频率点越远，快速扫频的错误将会明显增加。通常，中心频率是用于求解整个频带的首选频率。对中心频率点附近的快速扫频在中心频率点产生自适应网格是非常重要的。这对于类似窄带滤波器一类的高Q值装置来说尤为重要。如果在中心频率不在滤波器的通带中，带宽和谐振频率的精确程度值得怀疑。

§3.2.4 全波SPICE输出
对于全波SPICE问题而言，使用转折（Knee）频率(Fknee≈0.5/rise_time)自适应并收敛。然后，再在转折频率和最大频率之间选择2～5个频率点自适应。新增加的自适应频率点只有需计算2～3个Passes。
位于Knee频率下方的频率在时域内具有非常大的影响，因此Knee频率应用于主自适应网格。非常不幸的是，如果没有完成额外的自适应网格，高频端所需的网格将不能得到满足。
由于带宽较宽，典型的方法是使用插值扫描（Interpolating Sweep）。也可以使用多重频率扫描并合并结果的方法。
§3.2.5 高速数字信号完整性
对于高速数字仿真而言，用户感兴趣的是宽频带范围内的性能。通过仿真才能确定频带宽度，建议采用下面的公式估计带宽：
其中， 一般来说，就数字信号而言，位于 频率下方的所有频率都具有很大影响。因此一个很好的高速数字设计，至少需要在不小于 的频率范围保持良好的匹配。
§3.2.5.1 SPICE输出
为了获得SPICE输出，去仿真瞬时现象，需要很宽的带宽（ ）。其原因是 是一个近似值，再加上你期望在上升时间内获得多于1个样本点。
对于全波分析输出来说，低频也是非常重要的。仿真中，你可能期待近可能接近直流。每一个端口设置和每一个问题都因为能用Ansoft HFSS解决问题的最低频率不同而略有差异。99％的时间都可以仿真到至少100MHz。低于该值是误差试验。当解决全波SPICE输出问题时，需要通过从低频外推获得直流成分。因此，从1Gz到直流，并不是精确的外推。
频率间隔。全波SPICE设置建议采用最小频率作为频率间隔。通常频率点在1000～3000之间，这取决于扫频带宽。
§3.2.5.2 自适应网格
因为欲仿真带宽可能很大，所以决定恰当的自适应网格频率也许非常困难。建议采用如下技术：

1.     在 频率自适应直至收敛（ 从0.01到0.02）；
2.     在 频率以上挑选2～3个频点自适应(只计算3～5个Passes，不使其收敛)；
3.     求解扫频，对宽带而言，既可以分割频率同时/或使用插值扫频。
§3.2.5.3 技术选取原则
如果位于 之下频率的数字响应影响最大，应在 频率处生成精确的网格以适应该点以下的所有频点。
如果你在很宽的频频范围仿真无源器件，其开始表现出低通滤波器的响应。所以高频成分在时域仿真中对元器件的频率响应做出的贡献很小。这也是我们不担心高频自适应收敛的原因。因此，HFSS如何进行自适应网格设置的特性也得到了充分重视。其设置是通过寻找电场中最大梯度来完成的。故如果器件表现出滤波器特征，且在滤波器的通带外进行自适应调整，我们仅重视端口处的网格设置。
现在如果你的器件在 频率以上都工作的很好，那么在较高频率的自适应直到收敛都不会出现谐波。很不幸，对于实际的（10～40Gb/s）问题的设计挑战是获得至少能达到Knee频率的器件。
对于较宽的宽带扫频，通常使用用插值扫描。该方法基于离散扫频，但它可以自适应地选取离散点并描绘曲线。插值扫频用比较少的离散点来表现宽频带特性。这些插值扫频既可以利用多项式插值也可以利用有理函数插值。所以，这些插值方法将帮助你分割扫频范围。当频率不高于Knee频率时，宜采用多项式插值；当频率高于Knee频率时，选择有理函数插值较好。插值扫频总是会经过起始频率点和截止频率点，如果你不改变网格并且对你的每一个扫频有确定的相匹配的起始频率点和截止频率点，则你可以把这些扫频加到一起。

§3.3 高速数字信号的设计流程
到目前为止，关于高速数字系统的全部讨论都是基于每一个仿真都输出到SPICE的假设。一般来说，在整个设计循环中有许多进程，并不是每一个过程都需要进入SPICE。如果在 频率以下存在谐振、失配、耦合等情况，在运行SPICE仿真之前，应该采用场解算器。因此，为了调查这些器件的性能，只需在 的频率范围内进行扫频。另外，对于工程设计目的而言，你也许不需要频率低于1GHz。
在这些早期的设计过程中，你也许同样希望快速扫频解。因为，你可以获得扫描范围内每个频率点的场和S参量。这将允许你用S参量显示任何谐振响应和耦合。
另外一个用于器件封装/电路板分析的有用的工具是本征模结算器。在很多情况下，由电源和接地板平面网络所引起的谐振对设计问题的贡献最大。通过移走除电源和接地板平面网络以外的所有所有集合结构。本征模结算器可以被用于快速识别谐振。
§3.4 收敛设置
在定义 时，非常普遍的是要求的精度过高。请记住，在制造进程、实验室设备和测量过程都有与其相关的固有误差。要求HFSS提供一定水平的准确性，这个准确性是一个大于你在真实世界仅仅通过额外的计算时间得到的幅度顺序。使用收敛判别和工程判别可以决定何时终止自适应划分网格的进程和如何设置 。通常， 的默认值为0.02（2％）或者低于0.01（1％）就足够了。
§3.4.1解的收敛──S矩阵与场
收敛的标准是建立在S矩阵的基础之上。典型地，S矩阵的收敛优先于场量收敛。这也就是说，如果你在问题设定的区域内寻找绝对场量值，为了得到收敛可能需要解决一些自适应变化的问题，一个变化就是，为了获得与S矩阵已经得到的收敛你需要更多的自适应Passes。这也取决于你所要求解的场量。Ansoft HFSS中直接求解电场，从电场计算磁场，从磁场计算电流。因此，场量的收敛随着网格密度变化而变化。
§3.5 添加解算设置
为了在Ansoft HFSS中完成分析，添加解算设置是一个必须的步骤。在Ansoft HFSS模式树中选中Analysis并点击鼠标右键。
默认情况下会弹出一个对话框，选中Add Solution Setup，可以进行解算频率和收敛标准的设置。
§3.5.1 General 选择项

解算频率──这个频率点被自动细分网格系统的自适应划分者使用。
仅求解端口──端口解使用了一个任意的，自适应二维本征模解算器确定将被用来激励整个结构的的自然频率或模式。仅求解端口只能用于计算定义端口的横截面模型的场模式。这对确定模式数，模式的场，端口长度等。并且/或者在运行全波解之前给出恰当的端口设置。
最大Passes数──这一数字控制最大Passes数，自适应网格达到这个收敛标准以后将完成。
每个Passes的最大 ──它定义了自适应网格进程的收敛标准。


§3.5.2 Advanced 选择项
Lambda Refinement──基于三维实体模式而生成的初始网格，与欲仿真设备的电性能无关。Lambda Refinement的过程细分初始网格直到多数网格元素的长度大约是空气中的1/4波长或介质中的1/3波长。这个波长是基于解算频率输入的点频确定的。几乎在所有情况下都使用Lambda Refinement。使用自由空间波长──这将使Lambda Refinement细分网格尺寸的目标大约为空气中的1/4波长。这里将忽略物体的材料特性。该方法在高电导率电介质中应用极为有效。脑组织或盐水是这种材料的例子。尽管射频信号也只能穿透靠近材料表面附近有限的区域，它也会产生大量的网格。所以需要使用这种设置减少网格的数量。


Refinement Per Pass──它可以控制每个自适应Pass网格增加的百分比。这将保证了两个Pass之间的网格有足够的变化，确保你将不会收到虚假的收敛信息。
最小Pass数──无论是否达到收敛标准，必须在完成所设定的最小变化数之后才能停止自适应分析。
最小收敛Pass数──在达到收敛标准的前提下，必须在完成所设定的最小收敛Pass数之后方能停止自适应分析。
使用矩阵收敛──通过指定散射参量矩阵的不同元素可以指定不同的中止标准。这一选项可以通过确认Use Matrix Convergence对话窗口实现。当特定矩阵分量的幅度和相位小于指定的从一个Pass到另一个Pass的标准时，自适应分析将中止否则自适应分析将完成所要求的Passes数。
     使用低阶解算基──低次基函数可以将二次基函数简化成线性基函数。这对于四面体中边与边的间隔可视为电小问题的仿真尤为有用。在这种条件下，阶数未知的基函数能够被简化。若当前假设成立，模式中所有四面体的边长都应为波长的1/20。在V9.0之前的版本中，需通过系统环境变量ZERO_ORDER来完成上述设置。应用于芯片级螺旋感应器、电容器、变压器等。封装分析–倒装晶片, 光子带隙等。

§3.5.3 Ports 选择项
端口处场的精确度──通常在仿真中使用默认Port Field Accuracy数值。在下列情况下，你也许希望改善端口精度。
l          你从一开始就对端口阻抗有兴趣。端口阻抗作为端口解的一部分被计算。
l        需要将噪声系数降低至－70dB左右以适应S参数。
端口处网格细分将引起HFSS细分整个结构的网格。这是因为在进行全三维解算时将端口处场设置为边界条件。因此，端口处场精确度设定的值很小会生成非常复杂且毫无必要的有限元网格。
每个模型端口处的网格都将自适应的细分，直到它包含最少的三角形数。细分网格仍将继续直到满足端口处场的精确度或者达到所设定的最大的三角形数。
l       在设定端口最大/最小三角形数时，去掉自动设置网格数目（Automatically Set Min/Max Triangles）选项。
l       输入最少三角形数（Minimum Number of Triangles）。系统默认集中参数间隙端口的最少三角形数为25，波端口的最少三角形数是90。
l       系统默认的最多三角形数（Maximum Number of Triangles）为400。
如果你选择了自动设置最多和最少三角形数目（Automatically Set Min/Max Triangles），HFSS将根据端口的设置来确定合理的最大/最小的三角形数目。
§3.5.4  Defaults 选择项
默认对话框允许你保存目前设置最为将来各求解步骤的默认值或者回复当前设置到标准设置。
§3.6 扫频
在进行扫频时使用收敛的网格或者不进行自适应过程时使用初始网格可以得到元件的扫频响应。
Ansoft HFSS提供了几种方法计算频率响应：
离散扫频：用当前的网格数对每一个频率进行独立的解算。所用的时间为单一频率求解时间乘频率点的数。如果选择了保存场（Save Fields Box），扫频范围内的任意频率的场特性都能够被显示。

快速扫频：使用ALPS（Adaptive Lanczos-Pade Sweep）法将中心频率的信息外推到整个频带范围。这种方法适用于高品质因数设备，但是不能用于处理截止频率的扫频问题。一旦带宽被推断出来，无加权地计算大量的频率点。另外，扫频范围内任意频率的场都显示。求解快速扫频所需的时间和内存比点频解算大的多。

插值扫频：在点频完成解算，其他频率点通过插值计算。Ansoft HFSS根据连续两个Passes之间的插值误差确定求解的频率点数。插值误差和最大的频率点数可用Edit Sweep确定。同快速扫频一样，差值扫频也将生成很多的频率点。但是你只能拥用最后解算频率的场解。最大求解时间是点频解算时间乘最大的频率点数。
在快速/插值扫频中添加频点：
当快速扫频或者差值扫频完成后，可以在Edit Sweep对话框通过改变频率点数来增加频率点的数目。然后点击Analyse进行计算，此时只对所增加的频点进行计算而不会重新扫描整个频带。
在插值扫频中添加解：
如果插值扫频没有以要求的Passes数收敛或者你希望改变收敛的目标，该值可以改变并重新解。插值扫频将重新计算两个端点的频率，此后它仍然使用以前解算的点并且继续试图达到目标收敛。
仅为端口解和扫频：
离散和插值扫频都可以被用于仅为端口解的处理。
快速端口扫频：
快速扫频不能用于通过截止频率的端口。如果扫频接近截止频率，你也会发现问题。
多个频率扫描相加：
对于超带宽，把整个频带划分成几个较窄频带扫频可以改进计算结果。因为快速扫频采用中心频率外推法，在端点频率的不同误差曲线将防止扫频校准。由于插值扫频总会通过端点频率（假设都使用相同的网格数），所以插值扫频不会出现上述问题。
添加扫描




在添加求解设置以后，你也能添加扫频。为此，你只需在HFSS模式树中选Setup并点击鼠标右键。选中Add Sweep后会弹出扫频编辑对话框。


频率设置
当扫频种类（sweep type）选择完成以后，还要进行扫频步长，起始，终止频率的设置。
如上图所示，有三种扫频种类的选项：
    线性步长——以固定常数作为步长产生一个频率序列。
    线性频点——固定频率序列的频点数，产生固定点数的频率序列。
单点扫描——设置为某一特定频率下的仿真。

保存场
   在快速扫描和离散扫描下，通过选择Save Fields (All Frequencies)选项，可以保存每一个频点的场数据。
   如果没有选择场保存，在后处理中，就只有最后一个频点的场数据是可用的。
直流扩展选项
当输出SPICE子电路时，必须包括直流点。由于HFSS不能在直流下解算，所以需要使用直流扩展。直流扩展选项只有在离散扫描和插值扫描中才能使用。
时域计算
Ansoft HFSS 可以计算获得精确时域解需要得最高频率。HFSS使用以下公式计算：
最高频率＝（0.5/信号上升时间）×每次上升的时间步长
Wave port：是用Ansoft制作的一个电磁系统与外界进行能量交换的窗口,它能够到端口的S参数。它是一种典型的传输线型端口，它经常用来设置波导口和同轴线的输出输入端口。它要设置在整个辐射框（吸收边界）的外面，如果在辐射框（吸收边界）内使用这种源的设置，就必须在端口的外边画一反射体（金属底座）以此来确定波的传播方向。如图：
l         Lamped Gap Sources同Wave port源的很相似，但Lumped Gap Sources一般设置为电磁系统的内部端口，它可自定义端口的阻抗。它可以用于微带线、波导及平行双导线等电磁系统源的设置，在设置Lamped Gap Sources时应注意两点：1.用户定义的端口阻抗不能为零或负数，2.此端口只允许单模传输。另外，还必须设置积分线。它的设置和Wave Port基本一致，只是Lumped Gap Sources需要设置阻抗和电抗。[br]<p align=right><font color=red>+1 RD币</font></p>[br]<p align=right><font color=red>+1 RD币</font></p>

jimthorpe

thx,请问资料来源是哪里，能不能把其他几章也发上来。

wefyx

资料挺好，从哪儿下载的，可以互相交换一些吗？

yang_jerry

第二章：边界条件
这一章主要介绍使用边界条件的基本知识。边界条件能够使你能够控制物体之间平面、表面或交界面处的特性。边界条件对理解麦克斯韦方程是非常重要的同时也是求解麦克斯韦方程的基础。
§2.1  为什么边界条件很重要
用Ansoft HFSS求解的波动方程是由微分形式的麦克斯韦方程推导出来的。在这些场矢量和它们的导数是都单值、有界而且沿空间连续分布的假设下，这些表达式才可以使用。在边界和场源处，场是不连续的，场的导数变得没有意义。因此，边界条件确定了跨越不连续边界处场的性质。
作为一个 Ansoft HSS 用户你必须时刻都意识到由边界条件确定场的假设。由于边界条件对场有制约作用的假设，我们可以确定对仿真哪些边界条件是合适的。对边界条件的不恰当使用将导致矛盾的结果。
当边界条件被正确使用时，边界条件能够成功地用于简化模型的复杂性。事实上，Ansoft HSS 能够自动地使用边界条件来简化模型的复杂性。对于无源RF 器件来说，Ansoft HSS 可以被认为是一个虚拟的原型世界。与边界为无限空间的真实世界不同，虚拟原型世界被做成有限的。为了获得这个有限空间， Ansoft HSS使用了背景或包围几何模型的外部边界条件。
模型的复杂性通常直接与求解问题所需的时间和计算机硬件资源直接联系。在任何可以提高计算机的硬件资源性能的时候，提高计算机资源的性能对计算都是有利的。
§2.2  一般边界条件
有三种类型的边界条件。第一种边界条件的头两个是多数使用者有责任确定的边界或确保它们被正确的定义。材料边界条件对用户是非常明确的。
1、        激励源
波端口（外部）
集中端口（内部）
2、        表面近似
对称面
理想电或磁表面
辐射表面
背景或外部表面
3、        材料特性
两种介质之间的边界
具有有限电导的导体
§2.3  背景如何影响结构
        所谓背景是指几何模型周围没有被任何物体占据的空间。任何和背景有关联的物体表面将被自动地定义为理想的电边界（Perfect E）并且命名为外部（outer）边界条件。你可以把你的几何结构想象为外面有一层很薄而且是理想导体的材料。
如果有必要，你可以改变暴露于背景材料的表面性质，使其性质与理想的电边界不同。为了模拟有耗表面，你可以重新定义这个边界为有限电导（Finite Conductivity ）或阻抗边界（Impedance boundary）。有限电导边界可以是一种电导率和导磁率均为频率函数的有耗材料。阻抗边界默认在所有频率都具有相同的实数或复数值。为了模拟一个允许波进入空间辐射无限远的表面，重新定义暴露于背景材料的表面为辐射边界（Radiation Boundary）。
        背景能够影响你怎样给材料赋值。例如，你要仿真一个充满空气的矩形波导，你可以创建一个具有波导形状特性为空气的简单物体。波导表面自动被假定为良导体而且给出外部（outer）边界条件，或者你也可以把它变成有损导体。
§2.4  边界条件的技术定义
激励（Excitation）——激励端口是一种允许能量进入或导出几何结构的边界条件。
理想电边界（Perfect E）——Perfect E是一种理想电导体或简称为理想导体。这种边界条件的电场（E-Field）垂直于表面。有两种边界被自动地赋值为理想电边界。
1、        任何与背景相关联的物体表面将被自动地定义为理想电边界并且命名为outer的外部边界条件。
2、        任何材料被赋值为PEC（理想电导体）的物体的表面被自动的赋值为理想电边界并命为smetal边界。
理想磁边界（Perfect H）——Perfect H是一种理想的磁边界。边界面上的电场方向与表面相切。
自然边界（Natural）——当理想电边界与理想磁边界出现交叠时，理想磁边界也被称为Natural边界。理想磁边界与理想电边界交叠的部分将去掉理想电边界特性，恢复所选择区域为它以前的原始材料特性。它不会影响任何材料的赋值。例如，可以用它来模拟地平面上的同轴线馈源图案。
        有限电导率（Finite Conductivity）边界——有限电导率边界将使你把物体表面定义有耗（非理想）的导体。它是非理想的电导体边界条件。并且可类比为有耗金属材料的定义。为了模拟有耗表面，你应提供以西门子/米（Siemens/meter）为单位的损耗参数以及导磁率参数。计算的损耗是频率的函数。它仅能用于良导体损耗的计算。其中电场切线分量等于Zs(n xHtan)。表面电阻（Zs）就等于 (1+j)/(&#61540;&#61555;)。其中，
&#61540; 是趋肤深度；导体的趋肤深度为
&#61559; 是激励电磁波的频率.
&#61555; 是导体的电导率
&micro; 是导体的导磁率
阻抗边界（Impedance）——一个用解析公式计算场行为和损耗的电阻性表面。表面的切向电场等于Zs(n xHtan)。表面的阻抗等于Rs + jXs。其中，
Rs是以ohms/square为单位的电阻
Xs 是以ohms/square为单位的电抗
分层阻抗（Layered Impedance）边界——在结构中多层薄层可以模拟为阻抗表面。使用分层阻抗边界条件进一步的信息可以在在线帮助中寻找。
集总RLC（Lumped RLC）边界 ——一组并联的电阻、电感和电容组成的表面。这种仿真类似于阻抗边界，只是软件利用用户提供的R、L和C值计算出以ohms/square为单位的阻抗值。
无限地平面（Infinite Ground Plane）——通常，地面可以看成是无限的、理想电壁、有限电导率或者是阻抗的边界条件。如果结构中使用了辐射边界，地面的作用是对远区场能量的屏蔽物，防止波穿过地平面传播。为了模拟无限大地平面的效果，在我们定义理想电边界、有限电导或阻抗边界条件时，在无限大地平面的框子内打勾。
辐射边界（Radiation）——辐射边界也被称为吸收边界。辐射边界使你能够模拟开放的表面。即，波能够朝着辐射边界的方向辐射出去。系统在辐射边界处吸收电磁波，本质上就可把边界看成是延伸到空间无限远处。辐射边界可以是任意形状并且靠近结构。这就排除了对球形边界的需要。对包含辐射边界的结构，计算的S参数包含辐射损耗。当结构中包含辐射边界时，远区场计算作为仿真的一部分被完成。
§2.5  激励技术综述
        端口是唯一一种允许能量进入和流出几何结构的边界类型。你可以把端口赋值给一个两维物体或三维物体的表面。在几何结构中三维全波电磁场被计算之前，必须确定在每一个端口激励场的模式。Ansoft HFSS 使用任意的端口解算器计算自然的场模式或与端口截面相同的传输线存在的模式。导致两维场模式作为全三维问题的边界条件。
         Ansoft HFSS默认所有的几何结构都被完全装入一个导电的屏蔽层，没有能量穿过这个屏蔽层。当你应用波端口（Wave Ports）于你的几何结构时，能量通过这个端口进入和离开这个屏蔽层。
        作为波端口的替代品，你可以在几何结构内应用集中参数端口（Lumped Ports）。集中参数端口在模拟结构内部的端口时非常有用。
§2.5.1 波端口（Wave Ports）
        端口解算器假定你定义的波端口连接到一个半无限长的波导，该波导具有与端口相同的截面和材料。每一个端口都是独立地激励并且在端口中每一个入射模式的平均功率为1瓦。波端口计算特性阻抗、复传播常数和S参数。
        波动方程
        在波导中行波的场模式可以通过求解Maxwell方程获得。下面的由Maxwell方程推出的方程使用两维解算器求解。

        其中：
                         是谐振电场的矢量表达式；
                         是自由空间的波数；
            是复数相对导磁率；
             是复数相对介电常数。
        求解这个方程，两维解算器得到一个矢量解 形式的激励场模式。这些矢量解与 和 无关，只要在矢量解后面乘上 它们就变成了行波。
        另外，我们注意到激励场模式的计算只能在一个频率。在每一个感兴趣的频率，计算出的激励场模式可能会不一样。
§2.5.2 模式（Modes）

对于给定横截面的波导或传输线，特定频率下有一系列的场模式满足麦克斯维方程组。这些模式的线性叠加都可以在波导中存在。
    模式转换
        某些情况下，由于几何结构的作用像一个模式变换器，计算中包括高阶模式的影响是必须的。例如，当模式1（主模）从某一结构的一个端口（经过该结构）转换到另外一个端口的模式2时，我们有必要得到模式2下的S参数。
    模式，反射和传播
        在单一模式的信号激励下，三维场的解算结果中仍然可能包含由于高频结构不均匀引起的高次模反射。如果这些高次模反射回激励源端口，或者传输到下一个端口，那么和这些高次模相关的S参数就必须被考虑。如果高次模在到达任何端口前，得到衰减（这些衰减由金属损耗或者传播常数中的衰减部分所造成），那么我们就可以不考虑这些高次模的S参数。
    模式和频率
         一般来说，和每种模式相关的场模式也许会随频率的改变而变化。然而，传播常数和特性阻抗总是随频率变化的。因此，需要频扫时，在每一个频率点，都应有相应的解算。通常，随着频率的增加，高次模出现的可能性也相应的增加。
模式和S参数
    当每个端口的定义都正确时，仿真中包括的每个模式，在端口处都是完全匹配的。因此，每个模式的S参数和波端口，将会根据不同频率下的特性阻抗进行归一化。这种类型的S参数叫做广义的S参数。
    实验测量，例如矢量网络分析仪，以及电路仿真器中使用的特性阻抗是常数（这使得端口在各个频率下不是完全匹配）。
    为了使计算结果，和实验及电路仿真得到的测量结果保持一致，由HFSS得到的广义S参数必须用常数特性阻抗进行归一化。如何归一化，参看波端口校准。
注解：对广义S参数归一化的失败，会导致结果的不一致。例如，既然波端口在每一个频点都完全匹配，那么S参数将不会表现出各个端口间的相互作用，而实际上，在为常数的特性阻抗端口中，这种互作用是存在的。
§2.5.3 波端口的边界条件：
波端口边缘有以下所述的边界条件：
    理想导体或有限电导率边界—在默认条件下，波端口边缘的外部定义为理想导体。在这种假设条件下，端口定义在波导之内。对于被金属包裹传输线结构，这是没问题的。而对于非平衡或者没被金属包围的传输线，在周围介质中的场必须被计算，不正确的端口尺寸将会产生错误的结果。
    对称面——端口解算器可以理解理想电对称面（Perfect E symmetry）和理想磁对称面（Perfect H symmetry）面。使用对称面时，需要填入正确的阻抗倍增数。
    阻抗边界——端口解算将识别出端口边缘处的阻抗边界。
辐射边界——在波端口和辐射边界之间默认的设置是理想导体边界。
§2.5.4 波端口校准：
     一个添加到几何结构的波端口必须被校准以确保一致的结果。为了确定场的方向和极性以及计算电压，校准是必要的。
§2.5.5求解类型:模式驱动
     对于模式驱动的仿真，波端口使用积分线校准。每一条用于校准的积分线线都具有以下的特性：
     阻抗：作为一个阻抗线，这条线作为Ansoft HFSS在端口对电场进行积分计算电压的积分路径。Ansoft HFSS利用这个电压计算波端口的特性阻抗。这个阻抗对广义S参数的归一化是有用的。通常，这个阻抗指定为特定的值，例如，50欧姆。
     注意：如果你想有能力归一化特性阻抗或者想观察Zpv或Zvi的值就必须在端口设定积分线。
校准：作为一条校准线，这条线明确地确定每一个波端口向上或正方向。在任何一个波端口，  时的场的方向至少是两个方向中的一个。在同一端口，例如圆端口，有两个以上的可能的方向，这样你将希望使用极化（Polarize）电场的选项。如果你不定义积分线，S参数的计算结果也许与你的期望值不一致。
提示：也许你需要首先运行端口解（ports-only solution ），帮助你确定如何设置积分线和它的方向。
为了用积分线校准一个已经定义的波端口，要做一下操作：
1.        在项目树（Project Tree）中打开激励（Excitations），并双击被校准的波端口。
2.        选择模型（Modes）列表。
3.        从列表中为第一个模型选择积分线（Integration Line）一列。然后，选择新线（New Line）。
4.        使用下列方法中的一种进行位置和长度的设置：
直接输入线段起点和终点相对工作坐标系的x,y和z坐标。关于坐标系更多的信息，请参阅XX章。
在绘图窗口的点击。这条线显示为矢量，指明了方向。如需要改变线段的方向，在积分线（Integration Line）一列，选择切换终点（Swap Endpoints）。
5.        重复3、4步，设置该端口其它模式的积分线。
6.        完成积分线定义后点击OK。
7.        重复1－6步，设置其它波端口的积分线。


关于阻抗线
Ansoft HFSS开始计算的S矩阵值是对每个端口的阻抗进行归一化的结果。然而，我们经常希望计算对某一个特定阻抗如50欧姆归一化的S矩阵。为了将广义S矩阵转化成归一化S矩阵，Ansoft HFSS需要计算各端口的特征阻抗。计算特征阻抗的方法有很多种（Zpi, Zpv, Zvi）。
Ansoft HFSS始终会计算Zpi。这个阻抗的计算使用波端口处的功率和电流。另外两种方法 Zpv 和 Zvi 需要计算电压的积分线。利用每一个模式的积分线，可以计算出电压值。
一般来说，阻抗线应该定义在电压差值最大方向上的两点之间。如果你要分析多个模式，由于电场方向的变化，需对每个模式分别定义不同的阻抗线。
关于校准线：
在计算波端口激励的场模式时,场在ωt＝0时的方向是任意的且指向至少两个方向中的一个。利用参考方向或参考起点，积分线能够校准端口。需确认每一个端口定义的积分线参考方向都与类似或相同截面端口的参考方向相同。用这种方法，试验室的测量（通过移去几何结构，两个端口连接在一起的方法校正设置）得以重现。
由于校准线仅仅确定激励信号的相位和行波，系统在只对端口解算（ports-only solution ）时可以将其忽略不计。
§2.5.6求解类型:终端驱动
Ansoft HFSS计算的以模式为基础的S矩阵表示了波导模式入射和反射功率的比值。上面的方法，不能准确地描述那些有多个准横电磁波（TEM）模式同时传播的问题。这种支持多个准横电磁波（TEM）模式的结构有耦合传输线或接头等。它们通常使用端口S参数。
需要用终端线校准已定义的波端口：
1.        在项目树（Project Tree）中打开激励（Excitations），并双击被校准的波端口。
2.        选择终端（Terminals）列表。
3.        从列表中为第一个模型选择终端线（Terminal Line）一列。然后，选择新线（New Line）。
4.        使用下列方法中的一种进行位置和长度的设置：
直接输入线段起点和终点相对工作坐标系的x,y和z坐标。关于坐标系更多的信息，请参阅XX章。
在绘图窗口的点击。这条线显示为矢量，指明了方向。如需要改变线段的方向，在终端线（Terminal Line）一列，选择切换终点（Swap Endpoints）。
5.        重复3、4步，设置该端口其它终端线。
6.        完成终端线定义后点击OK。
7.        重复1－6步，设置其它波端口的终端线。
关于终端线：
终端的S参数反映的是波端口节点电压和电流的线性叠加。通过节点电压和电流端口的导纳、阻抗和赝S参数矩阵就能被确定。
    对每个与导体相交的端口，Ansoft HFSS自动将模式解转变成终端解。
一般来说，一个单终端线都是建立在参考面或“地”导体与每一个端口的导体之间。
电压的参考极性用终端线的箭头确定，头部（＋）为证，尾部（—）为负。来的。如果你决定建立了终端线，你就必须在每一个端口和每端口都建立终端线。
§2.5.7 定义波断口的几点考虑

波端口的定位：
露于背景的面设定为波端口。背景已经被命名为Outer. 因此，一个面如果表露于背景则它与outer相连。用户可以通过主菜单HFSS&#61672;Boundary Display（Solver View）选择所有的区域定位。从Solver View of Boundaries，点击Visibility查看outer。

内部波端口：
结构内部定义波端口，你必须在内部建立一个不存在的空间或者在已存在物体内侧选择一个面并将它的材料定义成为理想导体。内部不存在的空间自动将边界赋值为outer。你可以创建一个整个由其它物体包围的内部空间，然后，从这个物体中剪掉这个空间。

端口平面：
端口设在单一平面。不允许端口平面弯曲。例如：一个几何体有一个弯曲的表面，该表面暴露于背景，则这个弯曲的表面不能被定义成波端口。
§2.5.8 端口要求一定长度的均匀横截面
Ansoft HFSS假定你所定义的每个端口都与连接到一个于端口具有相同横截面的半无限长波导。但求解S参数时，仿真器假定其几何结构被具有这些截面的自然模式激励。下面的图将说明这些横截面。第一个图显示直接在结构外面的导体表面定义了波端口。

第二张图显示，模型结构必须添加均匀横截面部分。左边模型结构有误，原因是在模型两个端口都没有均匀横截面的部分。为了正确建模，需在每个波端口处添加一段均匀横截面的传输线，如右图所示。

均匀横截面部分的长度必须足够的长，这样才能保证截止模式逐渐消失。以保证仿真结果的精确。例如：如果一个截止模式由于损耗和模式截止大约经过1/8波长逐渐消逝了，这就需要构造一个长度为1/8波长的均匀波导段。否则，仿真结果中一定会包含高次谐波的影响。
在端口处附近的不连续性同样可以使截止模式传播到端口。如果端口放置在很靠近不连续性处，由于端口处的边界条件导致仿真结果与对应的真实值不同（即：系统迫使每一个端口都是你要求求解模式的线性叠加）。截止模式中的能量传播到端口将会影响主模的能量并产生错误的结果。
如果波在Z方向上传播，模式的削减可以用函数 。因此，所需的距离（均匀端口长度）由模式的传播常数值决定。
当端口长度设置正确时，在端口处仿真的模为理想匹配，如同波导延伸至无穷远处一般。对仿真中没有包含的模，波端口可被看成理想导体。
§2.5.9 端口和多重传播模式
每个高次模都表现为沿着波导传播的不同的场模式。通常，仿真中应包括所有的传播模式。在大多数情况下，你可以接受默认的单模模式，但是对那些传播高次模的问题，我们需要改变默认设置，将其改变成多模模式。如果实际传播模式数比你指定指定的模式数多，就会产生错误的结果。模式的数量随端口不同而不同。
传播模式
传播模式是指那些具有传播常数β（rad/m）并且β远大于衰减常数α（Np/meter）的模式。用下面的方法可确定那些仿真问题中应包括的模式，首先设置成不包括自适应解的多模模式问题，然后求解。在完成分析之后检验每个模的复传播常数（Gamma）γ=α+β：为了能够在完成分析之后检验每个模的复传播常数：
1. 在HFSS的Analysis Setup菜单中，选择Matrix Data。
2. 此时会弹出一个对话框如下图所示。选择Gamma并改变显示类型为Real/Imaginary。

在端口每一个附加的模式将产生一组附加的S参数。假如，在一个3端口器件中每个端口设置2个模进行分析，其最终结果是一个6×6的S参量矩阵。一般来说，n端口的解是由所有端口的激励数、模式数加上源的数量。
如果在仿真中不包含高次模，则需确认波端口有足够的长的均匀段，使截止模凋落且不会产生反射。
§2.5.10 波端口和对称面──阻抗倍乘
当由于使用对称面使端口的尺寸减少时，为计算电压损耗和功率流需要调整端口阻抗。
理想电对称面（Perfect E Symmetry plane）,阻抗倍乘因子为2。该模型的电压差和功率流只有整个结构的1/2，导致计算出的阻抗也只有整个结构的1/2。只有模型算出的阻抗乘2以后，其阻抗值才与实际结构相同。
理想磁对称面（Perfect H Symmetry plane），阻抗倍乘因子为0.5。该模型计算的电压差与整个结构相同，但功率流只有整个结构的1/2，所以，算出的阻抗为整体结构的2倍。所以，阻抗倍乘因子为0.5。
如果整体结构同时包含理想电对称面和理想磁对称面，则无需调整。也就是说，无需调整同时含有理想电边界和理想磁边界的结构输入阻抗倍乘数，因为理想磁对称面的阻抗倍乘因子为0.5，理想电对称面的阻抗倍乘因子为2。两个阻抗倍乘因子相乘等于1。
[br]<p align=right><font color=red>+1 RD币</font></p>[br]<p align=right><font color=red>+1 RD币</font></p>

zjinkui

能发全一些么，资料不错。

littlecatess

啊哦，原来有同志已经发了呀，我没有看到，刚刚我还上传了一个边界条件呢！

RFdragonfly

好贴！！！顶上

wzx19771018

[em05][em05]

ghost1

嗯，好dd，顶上。[em01]

dreamcsl

yang_jerry 你的资料是从那下载的能不能给我发一份后告诉我网址
我的邮箱dreamcsl@163.com

kiven

这个资料有卖的，我有一点，但是还差20几页。