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HFSS电磁仿真设计从入门到精通

作者 易迪拓培训 李明洋 刘敏
出版社 人民邮电出版社
出版日期 2013-01-01
页数 347
格式 Paper book / ebook (PDF)
ISBN 9787115294722
价格 55
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出版信息

ISBN:9787115294722
语言:简体中文
包装/印刷类型:1
开本:16开
出版时间:2013-01-01
页数:347

内容简介

本书介绍使用ADS进行射频电路设计和仿真的基础知识和方法。本书内容涉及射频电路的基础理论、ADS的基本概况以及ADS各种仿真功能及实例。

  《HFSS电磁仿真设计从入门到精通》是一本注重工程实践的HFSS电磁仿真设计教程,全书共17章,分上下两篇,上篇全面介绍了HFSS的设计流程、各种设计功能和具体操作方法。下篇主要通过实际工程设计实例,讲解HFSS在微波器件设计、天线设计、天线阵分析设计、高速数字信号完整性分析、谐振腔分析设计和SAR计算、雷达散射截面分析、时域瞬态求解器和HFSS-IE求解器的工程应用等方面的具体应用。

  《HFSS电磁仿真设计从入门到精通》体系完整、可读性和工程应用性强,适合Ansoft HFSS初学者学习参考和具有一定HFSS使用基础的读者学习提高,也可供高等院校、研究院所、公司企业等从事微波射频与电子通信领域的工程技术人员参阅。

图书目录

目 录

上篇 基础篇

第 1章 HFSS概述 2

1.1 HFSS简介 2

1.2 启动HFSS 4

1.3 HFSS工程的通用设置 5

1.3.1 设置工程文件的默认路径 5

1.3.2 新建设计文件设置 5

1.4 HFSS设计流程 6

第 2章 入门实例——T形波导的内场分析和优化设计 7

2.1 设计概述 7

2.2 T形波导内场分析 8

2.2.1 新建工程设置 8

2.2.2 创建T形波导模型 8

2.2.3 分析求解设置 16

2.2.4 运行仿真分析 18

2.2.5 查看分析计算结果 19

2.2.6 保存设计并退出HFSS 21

2.3 T形波导的优化分析 21

2.3.1 新建一个优化设计工程 21

2.3.2 参数扫描分析设置和仿真分析 21

2.3.3 查看参数扫描分析结果 24

2.3.4 优化设计 25

2.3.5 查看优化结果 27

2.3.6 保存并退出HFSS 28

第3章 HFSS工作界面 29

3.1 HFSS工作界面 29

3.1.1 主菜单栏 30

3.1.2 工具栏 38

3.1.3 工程管理窗口 39

3.1.4 属性窗口 39

3.1.5 三维模型窗口 39

3.1.6 信息管理窗口 40

3.1.7 进程窗口 40

3.1.8 状态栏 41

3.2 栅格显示和栅格平面 41

3.3 显示坐标系 41

3.4 本章小结 42

第4章 HFSS中的建模操作 43

4.1 创建长方体模型 43

4.1.1 创建长方体模型的操作步骤 44

4.1.2 物体属性对话框的详细解释 46

4.2 HFSS中的基本模型及其创建 47

4.2.1 鼠标光标的移动模式 47

4.2.2 捕捉模式(Snap Mode) 47

4.2.3 物体的基本模型 48

4.3 物体的材料属性 51

4.3.1 编辑物体材料库 52

4.3.2 设置物体模型的材料 53

4.4 改变视图 54

4.4.1 改变视图的操作命令 54

4.4.2 显示和隐藏物体模型 56

4.5 选择模式与操作 56

4.5.1 选择模式 56

4.5.2 选择操作 57

4.5.3 多重选择 58

4.6 物体模型的几何变换 58

4.7 物体模型的布尔运算操作 61

4.8 HFSS中的坐标系 64

4.8.1 相对坐标系 65

4.8.2 面坐标系 66

4.9 建模相关选项的设置 67

4.10 本章小结 68

第5章 边界条件和激励 69

5.1 概述 69

5.2 边界条件的类型和设置 70

5.2.1 理想导体边界条件 70

5.2.2 理想磁边界条件 71

5.2.3 有限导体边界条件 72

5.2.4 辐射边界条件 73

5.2.5 对称边界条件 75

5.2.6 阻抗边界条件 77

5.2.7 集总RLC边界条件 78

5.2.8 分层阻抗边界条件 79

5.2.9 无限地平面边界条件 80

5.2.10 主从边界条件 80

5.2.11 理想匹配层 83

5.3 激励的类型和设置 83

5.3.1 波端口激励 83

5.3.2 波端口激励的设置步骤 86

5.3.3 集总端口激励 90

5.3.4 Floquet端口激励 93

5.3.5 入射波激励 94

5.3.6 电压源激励 94

5.3.7 电流源激励 95

5.3.8 磁偏置激励 95

5.4 本章小结 95

第6章 HFSS求解器和求解分析设置 96

6.1 求解器和求解类型 96

6.1.1 HFSS求解器 97

6.1.2 HFSS-IE求解器 98

6.2 自适应网格剖分 99

6.2.1 收敛标准 99

6.2.2 收敛精度 100

6.2.3 自适应网格剖分频率的选择 100

6.3 求解设置 101

6.3.1 添加和定义求解设置 101

6.3.2 修改和删除已添加的求解设置 105

6.4 扫频分析 105

6.4.1 扫频类型 106

6.4.2 添加和定义扫频设置 107

6.4.3 修改和删除已添加的扫频项 110

6.5 设计检查和运行仿真分析 110

6.5.1 设计检查 110

6.5.2 运行仿真分析 111

6.6 本章小结 111

第7章 HFSS中的变量和Optimetrics 112

7.1 变量 112

7.1.1 变量类型 112

7.1.2 变量定义 113

7.1.3 添加、删除和使用变量 114

7.2 Optimetrics模块 117

7.3 参数扫描分析 117

7.4 优化设计 119

7.4.1 初始设计 119

7.4.2 定义优化变量 119

7.4.3 构造目标函数 120

7.4.4 优化算法 121

7.5 调谐分析 124

7.6 灵敏度分析 124

7.7 统计分析 124

7.8 Optimetrics应用实例 125

7.8.1 定义变量 126

7.8.2 参数扫描分析举例 128

7.8.3 优化设计举例 131

7.8.4 调谐分析举例 135

7.8.5 灵敏度分析举例 136

7.8.6 统计分析举例 139

7.9 本章小结 142

第8章 HFSS的数据后处理 143

8.1 求解信息数据 143

8.2 数值结果 145

8.2.1 数值结果的显示方式 145

8.2.2 数值结果的类型 146

8.2.3 输出变量 147

8.2.4 查看数值结果的操作步骤 148

8.2.5 编辑图形显示结果报告 150

8.3 场分布图 151

8.3.1 绘制场分布图的操作步骤 153

8.3.2 场分布的动态显示 154

8.4 天线辐射问题的后处理 155

8.4.1 定义远区场辐射表面 156

8.4.2 天线方向图 157

8.4.3 天线参数 159

8.4.4 HFSS中天线阵的处理 162

8.5 本章小结 166

下篇 实践篇

第9章 HFSS环形定向耦合器设计实例 168

9.1 环形定向耦合器简介 168

9.2 使用HFSS设计环形定向耦合器概述 169

9.2.1 耦合器的理论计算 169

9.2.2 HFSS设计简介 170

9.2.3 HFSS设计环境概述 170

9.3 新建HFSS工程 170

9.4 创建环形定向耦合器模型 171

9.4.1 设置默认的长度单位 171

9.4.2 建模相关选项设置 171

9.4.3 定义变量length 172

9.4.4 添加新材料 173

9.4.5 创建带状线介质层模型 174

9.4.6 创建带状线金属层模型 176

9.5 分配边界条件和激励 180

9.6 求解设置 183

9.6.1 求解设置 183

9.6.2 扫频设置 183

9.7 设计检查和运行仿真分析 184

9.7.1 设计检查 184

9.7.2 运行仿真分析 184

9.8 查看仿真分析结果 185

9.8.1 查看S参数扫频结果 185

9.8.2 查看4GHz频点的S矩阵 186

9.9 结果讨论 187

9.9.1 重新仿真验证S矩阵结果 187

9.9.2 使用端口平移功能验证S矩阵结果 188

9.10 本章小结 190

第 10章 HFSS微带天线设计实例 191

10.1 微带天线简介 191

10.1.1 微带天线结构 192

10.1.2 微带天线的辐射机理 192

10.1.3 微带天线的馈电 192

10.1.4 矩形微带天线的特性参数 193

10.2 设计指标和天线几何结构参数计算 195

10.3 HFSS设计和建模概述 195

10.3.1 微带天线建模概述 196

10.3.2 HFSS设计环境概述 197

10.4 新建HFSS工程 197

10.5 创建微带天线模型 198

10.5.1 设置默认的长度单位 198

10.5.2 建模相关选项设置 198

10.5.3 添加和定义设计变量 198

10.5.4 创建介质基片 199

10.5.5 创建辐射贴片 201

10.5.6 创建参考地 202

10.5.7 创建同轴馈线的内芯 203

10.5.8 创建信号传输端口面 203

10.6 设置边界条件和激励 205

10.6.1 设置边界条件 205

10.6.2 设置端口激励 207

10.7 求解设置 208

10.7.1 求解频率和网格剖分设置 208

10.7.2 扫频设置 208

10.8 设计检查和运行仿真分析 209

10.8.1 设计检查 209

10.8.2 运行仿真分析 209

10.9 查看天线回波损耗 210

10.10 参数扫描分析 211

10.10.1 分析谐振频率随辐射贴片长度L0的变化关系 211

10.10.2 分析谐振频率随辐射贴片宽度W0的变化关系 212

10.10.3 输入阻抗和同轴线馈电点位置的变化关系 214

10.11 优化设计 216

10.11.1 设置优化变量 217

10.11.2 添加优化设计 217

10.11.3 运行优化设计查看优化结果 219

10.12 查看优化后的天线性能 219

10.12.1 重新运行仿真分析 220

10.12.2 查看天线性能 220

10.13 本章小结 225

第 11章 HFSS阵列天线分析 226

11.1 HFSS设计概述 226

11.1.1 阵元模型 227

11.1.2 HFSS设计环境概述 228

11.2 新建工程 228

11.3 创建阵元模型 228

11.3.1 设置默认的长度单位 228

11.3.2 建模相关选项设置 229

11.3.3 创建波导阵元 229

11.3.4 创建阵元外的自由空间模型 231

11.4 分配边界条件和激励 232

11.4.1 设置CellBox左右两侧表面为一对主从边界条件 232

11.4.2 设置CellBox前后表面为一对主从边界条件 235

11.4.3 为阵元波导底面分配波端口激励 236

11.4.4 为CellBox上表面分配Floquet端口激励 236

11.5 求解设置 239

11.6 设计检查和运行仿真分析 239

11.6.1 设计检查 239

11.6.2 运行仿真分析 240

11.7 查看仿真分析结果 240

11.7.1 定义辐射表面 241

11.7.2 查看天线阵元场强方向图 242

11.7.3 查看天线阵列的场强方向图 244

11.8 本章小结 246

第 12章 HFSS差分信号分析实例 247

12.1 HFSS设计概述 247

12.1.1 HFSS求解类型和建模简述 248

12.1.2 求解频率和扫频设置 249

12.1.3 HFSS设计环境概述 249

12.2 新建工程 249

12.3 创建带状线差分对模型 250

12.3.1 设置默认的长度单位 250

12.3.2 建模相关选项设置 250

12.3.3 创建差分信号线模型 250

12.3.4 创建FR4介质层 253

12.3.5 添加和使用变量 255

12.4 分配端口激励 256

12.4.1 创建波端口激励表面 256

12.4.2 分配波端口激励和差分信号对 258

12.4.3 设置差分信号线 258

12.4.4 端口平移 259

12.5 求解设置 260

12.5.1 求解频率设置 260

12.5.2 扫频设置 260

12.6 设计检查和运行仿真分析 261

12.6.1 设计检查 261

12.6.2 运行仿真分析 262

12.7 数据后处理 262

12.7.1 差模信号的S参数扫频分析结果 262

12.7.2 共模信号的S参数扫频分析结果 263

12.7.3 端口的差模阻抗和共模阻抗 264

12.7.4 端口处差模信号和共模信号的电场分布 264

12.8 本章小结 266

第 13章 HFSS谐振腔体分析实例 267

13.1 圆柱形腔体谐振器简介 267

13.2 HFSS设计概述 269

13.2.1 HFSS建模和求解简介 269

13.2.2 HFSS设计环境概述 270

13.3 新建工程 270

13.4 创建圆形谐振腔模型 271

13.4.1 设置默认的长度单位 271

13.4.2 建模相关选项设置 271

13.4.3 创建圆形谐振腔体模型 271

13.5 边界条件和激励 273

13.6 求解设置 274

13.7 设计检查和运行仿真分析 274

13.7.1 设计检查 274

13.7.2 运行仿真分析 275

13.8 结果分析 275

13.8.1 谐振频率和品质因数Q 275

13.8.2 腔体内部电磁场的分布 276

13.9 参数扫描分析 279

13.9.1 定义设计变量 279

13.9.2 创建介质圆柱体 280

13.9.3 添加参数扫描分析设置 282

13.9.4 运行参数扫描分析 283

13.9.5 参数扫描分析结果 283

13.10 本章小结 284

第 14章 HFSS计算SAR工程实例 285

14.1 设计背景 285

14.2 HFSS设计概述 286

14.2.1 建模概述 286

14.2.2 HFSS设计环境概述 287

14.3 新建工程 287

14.3.1 运行HFSS并新建工程 287

14.3.2 设置求解类型 287

14.3.3 设置默认长度单位 288

14.3.4 建模相关选项设置 288

14.4 创建偶极子天线模型 288

14.4.1 创建相对坐标系 288

14.4.2 创建偶极子天线模型 289

14.4.3 给偶极子天线分配集总端口激励 292

14.5 创建外壳和脑组织液模型 294

14.5.1 创建第 一个球体 294

14.5.2 创建第 二个球体 297

14.5.3 生成外壳和脑组织液模型 299

14.6 创建SAR的计算线 300

14.7 分配辐射边界条件 301

14.8 求解设置 302

14.9 设计检查和运行仿真分析 303

14.9.1 设计检查 303

14.9.2 运行仿真分析 303

14.10 查看分析结果 304

14.10.1 SAR计算结果 304

14.10.2 BrainFluid模型内部的电场分布 305

14.11 本章小结 306

第 15章 HFSS雷达散射截面分析实例 307

15.1 雷达散射截面介绍 307

15.2 HFSS设计及其设计环境概述 309

15.3 新建HFSS工程 309

15.4 设计建模 311

15.4.1 创建长方体模型 311

15.4.2 设置PML边界条件 312

15.5 求解设置 314

15.6 双站RCS分析 314

15.6.1 定义入射波激励 314

15.6.2 设计检查并运行仿真分析 315

15.6.3 查看双站RCS分析结果 316

15.7 单站RCS分析 318

15.7.1 定义入射波激励 318

15.7.2 运行仿真分析 319

15.7.3 查看单站RCS分析结果 319

15.8 本章小结 320

第 16章 HFSS时域求解器应用实例 321

16.1 HFSS时域求解器和TDR分析 321

16.1.1 HFSS时域求解器简介 321

16.1.2 TDR分析介绍 321

16.2 HFSS设计概述 322

16.3 新建HFSS工程 323

16.4 设计建模 325

16.4.1 创建同轴线结构模型 325

16.4.2 设置端口激励 331

16.5 求解设置 333

16.6 设计检查和运行仿真分析 334

16.7 查看TDR分析结果 335

16.8 本章小结 337

第 17章 HFSS-IE求解器应用实例 338

17.1 HFSS-IE求解器介绍 338

17.2 HFSS设计及其设计环境概述 339

17.3 新建HFSS工程 340

17.4 设计建模 341

17.4.1 创建曲线 341

17.4.2 创建纺锤形金属体 342

17.5 设置平面波激励 343

17.6 求解设置 344

17.7 设计检查和运行仿真分析 344

17.7.1 设计检查 344

17.7.2 运行仿真分析 345

17.8 查看分析结果 345

17.9 本章小结 347

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