1、如何提高掃頻精度,如何掃頻方法選擇?
為了提高掃頻精度,首先要確保自適應求解收斂,然后,可以根據需求和不同掃頻方法的特點選擇掃頻方法,以便得到精確的掃頻結果。快速掃頻(fast sweep)和插值掃頻(interpolating sweep)對掃頻的點數不敏感,適應于相對帶寬較寬的掃頻或多個頻點掃頻,能夠顯著縮短仿真時間,求解頻率設定為掃頻帶寬的中心頻率偏高(對于相對帶寬較寬的插值掃頻可適當調高求解頻率,以使高頻段取得較好的收斂);快速掃頻可以將“Save Fields”選中,得到各個掃頻點的場分布和輻射特性,而插值掃頻僅能獲得結構的矩陣參數。離散掃頻是利用自適應求解后的網格剖分重新求解電磁場,其仿真時間與掃頻點數成正比,一般適應于掃描頻點數較少(小于10),或者需要得到不同頻點的輻射特性時。
2、如果進行掃頻分析,那么,自適應求解的頻點如何選取?
原則上,在進行快速掃頻(Fast Sweep)時,應將自適應求解的頻點設置在掃描頻率范圍中心處;在進行離散和插值掃頻(Discrete,Interpolating)時,應將自適應求解的頻點設置在大于或等于掃描頻率范圍中心處;對于具體的問題,我們應盡可能地將自適應求解的頻點選擇在我們所關注的頻點或頻率范圍內,如對于帶通濾波器,我們應將其設置在通帶范圍內。
3、在求解輻射問題時,采用輻射邊界條件和PML有何區別?
PML 如何設置?在求解輻射問題時,輻射邊界條件和PML均可用來模擬開放的空間,其主要區別如下:
輻射邊界一般應在離開輻射體 處進行設置,PML一般可在離開輻射體 處進行設置。PML相對輻射邊界條件而言,對相同入射角的電磁波反射系數更小,因而在處理輻射問題時精度更高。輻射邊界條件可以定義在任意形狀的平面或曲面上,而PML一般只能針對規則的長方體形狀的求解空間進行定義。在設置PML時,只需將長方體形狀的求解空間的六個面同時選中,單擊鼠標右鍵,并選擇Assign Boundary ? PML Setup Wizard,之后在彈出的PML設置向導中填入最小輻射吸收頻率等參數并完成即可,如圖1.8所示。
4、機箱屏蔽效能如何實現仿真?
我的機箱通風上覆蓋了網孔結構,孔徑小,數量多,如何處理?利用Radiation Boundary或PML邊界條件,以及Incident Wave入射波激勵等功能,HFSS能夠方便地實現對機箱屏蔽效能的仿真,并可通過后處理,得到機箱的最佳屏蔽效能、最差屏蔽效能以及機箱內電場分布等關心的結果。對于機箱包含網孔結構的情況,若直接對其進行仿真計算,將會產生大量的網格,計算效率很低。利用Anisotropic impedance邊界條件,能夠將通風孔結構用邊界條件鏈接的方式來代替,在保證精度的前提下顯著提高計算效率,如圖1.9所示。
5、我想用HFSS設計PCB上的差分過孔,但是結構很復雜,HFSS有沒有提供PCB過孔庫?
ANSYS公司能夠提供一個小工具ViaWizard,自動生成各類過孔的結構模型并定義端口和邊界條件,非常方便,能夠在很短的時間內建立參數化的過孔模型,包括差分過孔。請聯系您所在區域的ANSYS辦事處獲取相關程序。
6、在端口設置中,Integration Line 有何作用?
Renormalize和Deembeding 是什么意思,有何作用?Integration Line(積分線)是端口定義的選項,一般定義在端口上沿電場梯度最大的方向定義。其作用有以下幾項:1)確保端口相位的一致性,避免多端口求解時出現的端口相位相差180 度的情況,如果關心S參數的相位,或者在多端口的天線系統中,推薦定義積分線。正確的定義如圖1.1(a)所示。
圖1.1(a)2)求解端口的Zpv和Zvi,即功率-電壓阻抗和電壓-電流阻抗,如圖1.1(b)所示。HFSS默認求解的是Zpi,即功率-電流阻抗。 對于TEM模的傳輸線來說,三者是相等的,對于非TEM模的傳輸線來說,三者不等,積分線的作用是告訴HFSS, 求解電壓時,電場的積分路徑。
圖1.1(b)3)定義極化E場,對于圓波導或正方形波導,由于垂直極化和水平極化兩個模式的截止頻率相同,為了保證模式求解和我們計劃的一致,可通過定義積分線,并將極化E選項選中,控制兩個模式。圖1.1(c)表示圓波導端口模式定義。
圖1.1(c)Renormalize指的是重新歸一化。HFSS直接得到的是廣義S參數,HFSS會根據求解得到的端口阻抗進行歸一化得到S參數, 端口阻抗有可能會隨頻率變化,如波導問題。如果要得到給定阻抗下的S參數,可通過端口后處理選項卡中的重新歸一化選項指定S參數的歸一化阻抗。如圖1.1(d)所示。
圖1.1(d)Deembeding指的是去內嵌。只有在WavePort下才能進行。為了避免不傳播的高階模式對求解精度的影響,HFSS要求WavePort和結構的不連續性之間最好包括一段傳輸線,但是,這段傳輸線會帶來額外的相移,要修正這段相移的影響,可設置Deembedding,既可以直接指定距離,也可以利用圖形化功能自動計算。另外,如果結構中包括了很長的均勻傳輸線,不必將這些傳輸線建立到求解模型中以節省求解時間,同樣可以利用Deembedding功能,由短傳輸線的結果自動推算長傳輸線的結果。如果傳輸線是無耗的,Deembedding只改變S參數的相位,如果傳輸線是有耗的,HFSS會自動將傳輸線的損耗修正到結果中。
7、共面波導結構如何定義端口?
無地的共面波導的端口定義最好采用waveport,端口尺寸如圖1.2所示,注意,端口一定要將介質下面的空氣包含一部分;有地的共面波導的端口定義比較類似,但是端口的下邊一定不要跨越下面的地平面。
8、在本征模式求解模式下,端口和邊界條件定義有何限制?
如何利用HFSS本征模式求解得到腔體的有載Q值。在本征模式求解時,不能加端口和磁偏置,也不能定義輻射邊界條件。HFSS的本征模式求解器直接得出的是無載Q值,如果要得到有載Q值,則需要建立耦合結構,并在在負載端加PML或阻抗邊界。
9、我設計的耦合器有一端需要接匹配負載,如何實現?
對于微帶或同軸等TEM模式的耦合器,直接用電阻或薄膜電阻可實現負載;如果是波導耦合器,最簡單的方法是將負載所在位置定義為波端口,因為波端口是最理想的匹配負載。如果仿真的模型無法定義端口,如本征模式求解時,可用PML作為匹配負載,注意,這時PML吸收的不是自由輻射波,而是導波。
10、采用輻射邊界條件計算天線等輻射問題時,輻射邊界的大小和形狀應如何設置?輻射邊界的大小對求解結果有何影響?
在計算天線等輻射問題時,輻射邊界(Radiation Boundary)應在主輻射方向離開輻射體 的距離,在非主輻射方向離開輻射體 的距離,其形狀可以與天線的形狀共形,以便減少求解空間,例如,角錐喇叭的輻射區域可在建模時也作成角錐的形狀,如圖1.5所示。若輻射邊界離輻射體距離太近,會造成電磁波在輻射邊界處的反射系數增大,電磁波能量未經充分吸收而反射回求解空間內,對求解結果的準確度造成影響;若輻射邊界離開輻射體距離過遠,將使求解空間變得很大,這樣會耗費更多的計算時間、增加收斂所需的迭代次數,降低求解計算的效率。
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