《HFSS微波仿真》PPT課件

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1、第八章HFSS微波仿真8-1HFSS基本介紹一、HFSS發(fā)展歷程二、HFSS仿真原理三、HFSS仿真過程四、HFSS的主要功能五、HFSS的應用領域8-2HFSS軟件系統(tǒng)一、軟件設計環(huán)境二、基本操作8-1HFSS基本介紹HFSS–HighFrequencyStructureSimulator（高頻電磁場仿真）軟件由美國Ansoft公司開發(fā)的世界上第一個商業(yè)化的三維結構電磁場仿真軟件，是目前國際上主流的三維高頻電磁場仿真軟件之一。HFSS是一種基于物理原型的EDA設計軟件。HFSS8.0中增加了以下主要功能

2、：模式到節(jié)點的轉換；端對端的節(jié)點模型產(chǎn)生、求解及后處理；可輸出高精度寬帶SPICE模型；全波Spice（Full-WaveSpice）；自適應插值掃頻算法；支持集總電阻、電容和電感部件。一、HFSS發(fā)展歷程8-1HFSS基本介紹2003年5月Ansoft公司發(fā)布了HFSS的最新版本V9，v9.2是基于物理原型的EDA設計軟件。依靠其對電磁場精確分析的性能，使您能夠輕松建立產(chǎn)品虛擬樣機。AnsoftHFSSv9.2最重要的新功能就是在PC機上能夠利用3GB的內(nèi)存空間，這極有效地拓展了HFSS的仿真計算能力，

3、此外運用HFSSv9.2的用戶自定義編程模塊（UDP）能方便建立各種模型及元件庫。同時，具備與AnsoftDesigner、Nexxim動態(tài)鏈接的特性：通過動態(tài)參數(shù)化鏈接，在RF/數(shù)模混合電路仿真中實現(xiàn)與三維電磁場的協(xié)同仿真。8-1HFSS基本介紹2005年8月Ansoft公司在美國發(fā)布HFSSv10。最新版HFSSv10強化了與CAD工具和其他分析工具之間的配合。CAD模型有時會出現(xiàn)微小的段差和坐標誤差，這種誤差使得HFSS以前的版本有時無法使用該模型。HFSSv10新增了一種功能，即具有能夠消除微小段

4、差和坐標誤差影響的功能，能夠直接使用絕大多數(shù)CAD模型。Ansoft將其稱為“Healing功能”。所以即使CAD模型有時會出現(xiàn)微小的段差和坐標誤差，HFSSv10也能將其分割成最佳的微小網(wǎng)格后，進行電磁場分析。另一點就是：HFSSv10與SIwavev3進行協(xié)作分析的示例，能夠看到車身內(nèi)部的印刷電路板產(chǎn)生的不必要輻射的活動情況。8-1HFSS基本介紹HFSS采用的理論基礎是有限元方法。有限元法是一種積分方法，其解是頻域的，所以HFSS是由頻域到時域，對于設計各種輻射器及求本征模問題很擅長。HFSS應用切

5、向矢量有限元法。二、HFSS仿真原理所謂的有限元法，就是將整個區(qū)域分割成許多很小的子區(qū)域，這些子區(qū)域通常稱為“單元”或“有限元”，將求解邊界問題的原理應用于這些子區(qū)域中，求解每個小區(qū)域，通過選取恰當?shù)膰L試函數(shù)，使得對每一個單元的計算變得非常簡單，經(jīng)過對每個單元進行重復而簡單的計算，再將其結果總和起來，便可以得到用整體矩陣表達的整個區(qū)域的解，這一整體矩陣又常常是稀疏矩陣，可以更進一步簡化和加快求解過程。8-1HFSS基本介紹三、HFSS仿真過程HFSS仿真過程圖8-1HFSS基本介紹四、HFSS的主要功能5

6、.電磁場與系統(tǒng)電路集成協(xié)同仿真設計能力。1.提供了一個基于三維電磁場的自動化設計流程的設計平臺。2.集成了工程設計所必需的強大的參數(shù)化設計、優(yōu)化、敏感性及公差統(tǒng)計仿真分析功能。3.新一代仿真工具賦予了更靈活的網(wǎng)格剖分、收斂精度及仿真分析控制等功能，從而具有更快的仿真速度和更高的設計精度。4.其參數(shù)化設計、強大的建模及圖形功能使工程仿真設計變得十分方便。8-1HFSS基本介紹HFSS設計的新特點精確快速方便易用工程實用—參數(shù)化掃描、優(yōu)化設計、敏感性分析、公差統(tǒng)計電磁場與系統(tǒng)、電路集成協(xié)同仿真設計8-1HFS

7、S基本介紹五、HFSS的應用領域射頻和微波器件設計對于任意三維高頻微波器件，如波導、濾波器、耦合器、連接器、鐵氧體器件和諧振腔等，HFSS都能提供工具實現(xiàn)S參數(shù)提取、產(chǎn)品調(diào)試及優(yōu)化，最終達到制造要求。2.天線、陣列天線和饋源設計HFSS是設計、優(yōu)化和預測天線性能的有效工具。從簡單的單極子天線到復雜雷達屏蔽系統(tǒng)及任意饋電網(wǎng)絡HFSS都能精確地預測其電磁性能，包括輻射向圖、波瓣寬度、內(nèi)部電磁場分布等。8-1HFSS基本介紹T形波導結構內(nèi)部電磁場顯示非均勻螺旋天線的模型分析8-1HFSS基本介紹3.高頻IC設計

8、隨著集成電路芯片進入納米范圍，工作頻率增強、尺寸減小都導致片上互連結構寄生參數(shù)對芯片電路性能產(chǎn)生巨大影響。MMIC、RFIC和高速數(shù)字IC的設計要求準確表征并整合這種影響，這些都要求提取其準確的寬帶電磁特性，HFSS是唯一能自動、快速實現(xiàn)這一功能的軟件。4.高速封裝設計快速上升的IC引腳伴隨著IC芯片及封裝的微型化發(fā)展趨勢，IC封裝中的信號傳輸路徑對整個系統(tǒng)電性能的影響越來越嚴重，必須有效區(qū)分和協(xié)調(diào)這種高速封裝影響。HFSS提