eetop.cn_HFSS应用详解第2章

本 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 完整电子版下载地址： http://www.edatop.com/HFSS/HFSS_54.html 李明洋老师主讲的 HFSS视频培训课程同步推出，详情查看微波 EDA网，网址： http://www.mweda.com/eda/hfss.html − 7 − 第 2 章 入门实例 ——T 形波导的内场分析和优化设计 第 2 章 入门实例——T 形波导的内场分析和优化设计 通过第 1章的简单介绍，大家对 HFSS是什么、HFSS能做什么已经有了一个最基本的认识。紧 接着，本章通过一个简单的 HFSS工程设计分析实例，让初学者对 HFSS的工作界面、操作步骤以及 工作流程有一个整体的直观的认识。 因为是初次接触 HFSS，所以读者在学习本章时，不需要对每一步骤背后所表示的含义都有准确的 理解，只需要按照书本上的操作步骤，一步一步按部就班地完成整个工程设计即可。 本章的目的是希望通过一个完整工程设计实例的讲解，让读者一开始就对 HFSS分析设计过程和 使用操作建立一个直观的整体的认知，以利于后面章节的学习。希望读者在学习本章的同时，能够根 据书中的操作步骤，自己操作演练一遍。 2.1 设 计 概 述 本章所要分析的器件是图 2.1所示的一个带有隔片的 T形波导，端口 1是信号输入端口，端口 2 和端口 3是信号输出端口；正对着端口 1一侧的波导壁上长出一块中空的隔片，通过改变隔片的位置 可以改变端口 1到端口 2和端口 3的传输功率以及端口 1的反射功率。 图 2.1 T形波导模型 本章的第 2节主要分析在 8～10GHz工作频段内，当隔片位于波导的正中央时，波导 3个端口的 S参数随着频率变化的关系曲线，同时分析查看 10GHz时波导表面的电场分布。本章的第 3节主要介 绍 HFSS 参数化分析功能和优化设计功能的具体应用。首先，利用 HFSS 的参数化分析功能分析在 10GHz处，波导 3个端口的 S参数随着隔片位置变量 Offset变化的关系曲线；然后，使用 HFSS的优 − 8 − ========================================================================================== 李明洋老师主讲的 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T形波导模型。 1．创建长方体 （1）从主菜单栏选择【Tools】→【Options】→【Modeler Options】，打开 3D Modeler Options对 话框，选择 Drawing选项卡，确认选中 Edit Properties of new primitives复选框，如图 2.5所示，然后 单击 按钮。 图 2.5 3D Modeler Options对话框 （2）从主菜单栏选择【Draw】→【Box】，或者单击工具栏的 按钮，进入创建长方体工作状态， 移动鼠标指针到 HFSS工作界面的右下角状态栏，设置长方体的起始点坐标为（0，−0.45，0），如图 2.6所示。 图 2.6 设置起始点坐标 按下回车键确认后，输入长方体的长（dx）、宽（dy）、高（dz）为（2，0.9，0.4），如图 2.7所示。 图 2.7 设置长方体的长宽高 再次按下回车键确认后，会弹出新建长方体的“属性”对话框，如图 2.8所示；通过“属性”对 话框可以设置和修改物体的尺寸、名称、材料和透明度等属性。这里选择 Attribute选项卡，将长方体 − 10 − ========================================================================================== 李明洋老师主讲的 HFSS培训视频现已同步推出，视频课程详情敬请查看 易迪拓培训（http://www.edatop.com/hfss）或者微波 EDA网（http:/www.mweda.com/eda/hfss.html） 名称项（Name）改为 Tee，长方体材料属性（Material）保持为真空（vacuum）属性不变；单击 Transparent 项的数值条，在弹出窗口中移动滑动条设置其值为 0.4，以提高长方体的透明度。 图 2.8 “属性”对话框 设置完成后，单击对话框下方的 按钮，退出“属性”对话框。此时，即创建好了一个顶点 位于（0，−0.45，0），长×宽×高为 2×0.9×0.4的长方体模型。按快捷键 Ctrl+D，适合屏幕大小显示模 型；新建的长方体模型如图 2.9所示。 2．设置波端口激励 （1）按 F键切换到面选择状态，单击选中长方体上位于 x = 2处平行于 yz面的平面，选中的平面 会高亮显示，如图 2.10所示。 图 2.9 新建的长方体模型 图 2.10 选中长方体的一个面 （2）在三维模型窗口内单击右键，从弹出的快捷菜单中选择【Assign Excitation】→【Wave Port】， 打开波端口设置对话框，在 Name项输入端口名称 Port1，单击 按钮；在新窗口中单击打开 Integration Line下方的下拉列表框，选择 New Line选项，设置端口的积分校准线，如图 2.11所示。 第 2章 入门实例——T形波导的内场分析和优化设计 − 11 − ========================================================================================== 李明洋老师主讲的 HFSS培训视频现已同步推出，视频课程详情敬请查看 易迪拓培训（http://www.edatop.com/hfss）或者微波 EDA网（http:/www.mweda.com/eda/hfss.html） 图 2.11 波端口设置对话框 （3）选中并单击图 2.11所示的 New Line后，进入端口积分线绘制状态。此时移动鼠标指针到前 面所选中并高亮显示的平面下边缘的中间位置，即坐标（2，0，0）处，单击鼠标左键，确定积分线 的起始点；然后再移动鼠标指针到该平面上边缘的中间位置，即坐标（2，0，0.4）处，再次单击鼠 标左键，确定积分线的终止点，完成积分线设置，如图 2.12所示。 图 2.12 设置积分线的起始点和终止点 积分线设置完成后，会自动回到前面打开的波端口设置对话框，对话框余下各项都保持默认设置 不变，一直单击 按钮，直至完成。设置好的波端口如 图 2.13所示。 3．复制长方体 （1）从主菜单栏选择 【Tools】→【Options】→【HFSS Options】，打开 HFSS Options对话框，选择 General选项卡，选 中 Duplicate boundaries with geometry复选框，单击 按钮。 （2）复制长方体创建 T 形波导的第二个臂。展开操作历史 树，单击选择 Tee节点，即可选中刚刚新建的名称为 Tee的长方 体，如图 2.14所示。 图 2.13 设置好的波端口 − 12 − ========================================================================================== 李明洋老师主讲的 HFSS培训视频现已同步推出，视频课程详情敬请查看 易迪拓培训（http://www.edatop.com/hfss）或者微波 EDA网（http:/www.mweda.com/eda/hfss.html） 图 2.14 通过操作历史树选择物体 从主菜单栏选择 【Edit】→【Duplicate】→【Around Axis】，打开Duplicate Around Axis对话框，进 行复制物体的操作。对话框中的Axis项选择 Z，Angle项输入 90deg，Total number项输入 2，如图 2.15 所示，单击对话框下方的 按钮，此时即可复制生成一个与 z轴成 90°夹角，默认名称为 Tee_1的 长方体。该长方体继承了长方体 Tee的所有属性，包括尺寸、材料属性、激励端口设置等。 图 2.15 复制物体的操作设置 按快捷键 Ctrl+D，让物体适中显示，新的模型如图 2.16所示。 （3）复制操作创建 T形波导的第三个臂。重复上面的复制操作，在 Angle项输入−9 deg，即可复 制生成第三个长方体，复制生成的第三个长方体的默认名称为 Tee_2，Tee_2是由 Tee沿 z轴顺时针旋 转 90°复制而成的。按快捷键 Ctrl+D，让物体适中显示，如图 2.17所示。 第 2章 入门实例——T形波导的内场分析和优化设计 − 13 − ========================================================================================== 李明洋老师主讲的 HFSS培训视频现已同步推出，视频课程详情敬请查看 易迪拓培训（http://www.edatop.com/hfss）或者微波 EDA网（http:/www.mweda.com/eda/hfss.html） 图 2.16 第一次复制操作后的模型 图 2.17 第二次复制操作后的模型 4．合并长方体 （1）从主菜单栏选择【Tools】→【Options】→【Modeler Options】，打开 3D Modeler Options对 话框，选择 Operation选项卡，确认 Clone tool objects before unite复选框未被选中。 （2）单击键盘上的 O键，切换到物体选择状态，单击物体选中第一个长方体 Tee，接着按下 Ctrl 键同时选中第二个长方体 Tee_1和第三个长方体 Tee_2，确保 3个长方体都被选中之后，从主菜单栏 选择【3D Modeler】→【Boolean】→【Unite】命令或者单击工具栏的 按钮，执行合并操作，将 3 个长方体合并生成一个如图 2.18 所示的 T 形物体模型，合并后的物体名称和属性与第一个被选中的 物体相同。 5．创建隔片 （1）创建一个长方体。从主菜单栏选择【Draw】→【Box】，或者单击工具栏的 按钮，进入新建长方 体工作状态。移动鼠标指针在三维模型窗口任选一个基准点，在 xy 面展开成长方形，单击确定；再沿着 z 轴移动鼠标指针展开成长方体，单击确定，完成后弹出“属性”对话框。 − 14 − ========================================================================================== 李明洋老师主讲的 HFSS培训视频现已同步推出，视频课程详情敬请查看 易迪拓培训（http://www.edatop.com/hfss）或者微波 EDA网（http:/www.mweda.com/eda/hfss.html） （2）设置长方体的位置和尺寸。在“属性”对话框的 Command选项卡界面，Position栏输入“−0.45in， Offset-0.05in，0in”，设置长方体的起始点位置（注意：此处 Offset 是个变量，由于尚未定义，所以 数据输入时要带上单位 in），按回车键确定，此时会弹出如图 2.19所示的 Add Variable对话框，要求 设置变量 Offset的初始值，在 Value栏处输入“0in”，然后单击 ，返回“属性”对话框。 图 2.18 合并操作后的物体模型 图 2.19 “添加变量”对话框 在 Xsize、Ysize和 Zsize栏处分别输入 0.45、0.1和 0.4，设置长方体的长宽高尺寸。然后，选择 “属性”对话框的 Attribute选项卡，在 Name栏处输入长方体的名称 Septum，单击 完成。此时， 在 T形波导内部添加了一个小长方体，如图 2.20所示。 第 2章 入门实例——T形波导的内场分析和优化设计 − 15 − ========================================================================================== 李明洋老师主讲的 HFSS培训视频现已同步推出，视频课程详情敬请查看 易迪拓培训（http://www.edatop.com/hfss）或者微波 EDA网（http:/www.mweda.com/eda/hfss.html） 图 2.20 添加了小隔片后的模型 （3）相减操作。展开操作历史树，首先选中 Tee，按下 Ctrl 键的同时再选中 Septum，确认 Tee 和 Septum都被选中；之后，从主菜单栏选择【3D Modeler】→【Boolean】→【Subtract】命令或者单 击工具栏的 按钮，打开如图 2.21所示的相减操作对话框。确认对话框中 Tee在Blank Parts栏，Septum 在 Tool Parts栏，表明是从模型 Tee中去掉模型 Septum。单击 按钮执行相减操作。相减操作完成 后，创建的完整的 T形波导模型如图 2.22所示。 图 2.21 “相减操作”对话框 图 2.22 完整的 T形波导模型 − 16 − ========================================================================================== 李明洋老师主讲的 HFSS培训视频现已同步推出，视频课程详情敬请查看 易迪拓培训（http://www.edatop.com/hfss）或者微波 EDA网（http:/www.mweda.com/eda/hfss.html） 2.2.3 分析求解设置 （1）添加求解设置。 在工作界面左侧的工程管理窗口（Project Manager）中，展开 TeeModal设计，选中 Analysis节 点，单击右键，在弹出的快捷菜单中单击【Add Solution Setup⋯】，打开“求解设置”对话框。在该 对话框中，Solution Frequency项输入 10，默认单位为 GHz，其他项都保持默认设置不变，如图 2.23 所示，单击 结束。此时，就在工程管理窗口 Analysis 节点下添加了一个名称为 Setup1 的求解 设置项。 （2）添加扫频设置。 在工程管理窗口中，展开 Analysis 节点，右键单击前面添加的 Setup1 求解设置项，在弹出菜单 中单击【Add Frequency Sweep⋯】，打开 Edit Sweep 对话框。在该对话框中，Sweep Type 项选择 Interpolating，Frequency Setup项作如表 2.1所示的设置： 图 2.23 分析求解设置 表 2.1 扫频频率设置 Type LinearSetup Start 8GHz Stop 10GHz Step Size 0.01GHz 其他项保持默认设置不变，整个设置过程如图 2.24所示。最后单击 Edit Sweep对话框的 按 钮完成扫频设置，此时即在 Setup1节点下添加了一个名称为 Sweep1的扫频设置项，如图 2.25所示。 第 2章 入门实例——T形波导的内场分析和优化设计 − 17 − ========================================================================================== 李明洋老师主讲的 HFSS培训视频现已同步推出，视频课程详情敬请查看 易迪拓培训（http://www.edatop.com/hfss）或者微波 EDA网（http:/www.mweda.com/eda/hfss.html） 图 2.24 扫频设置 图 2.25 添加的扫频设置 Sweep1 （3）从主菜单栏选择【HFSS】→【Validation Check】，或者单击工具栏的 按钮，弹出设计检查 验证窗口，检查设计的完整性和正确性。检查完成且没有错误后，单击 结束。此时就可以进行 仿真分析计算了。 （4）从主菜单栏选择【HFSS】→【Analyze】，或者单击工具栏的 按钮，仿真分析设计的模型。 求解过程中，工作界面右下方的进度窗口会显示求解进度，如图 2.26 所示。求解运算需要几分 钟的时间，求解运算完成后，在工作界面左下方的信息管理窗口会显示求解完成信息，如图 2.27 所 示。 图 2.26 求解进度条显示 图 2.27 求解完成信息 2.2.4 查看分析计算结果 1．图形化显示 S参数计算结果 右键单击工程管理窗口中工程树下的Results项，在弹出的菜单中选择【Create Modal Solution Data Report】→【Rectangular Plot】，打开“图形化结果显示设置”对话框。在对话框的左侧，Solution项 选择 Setup1:Sweep1，Domain项选择 Sweep；在对话框的右侧，X项选择 Freq，在 Category列选择 S Parameter，在 Quantity列按下 Ctrl键的同时选择 S(Port1, Port1)、S(Port1, Port2)、S(Port1, Port3)项， − 18 − ========================================================================================== 李明洋老师主讲的 HFSS培训视频现已同步推出，视频课程详情敬请查看 易迪拓培训（http://www.edatop.com/hfss）或者微波 EDA网（http:/www.mweda.com/eda/hfss.html） 在 Function 列选择 mag，其他保持默认设置不变，如图 2.28 所示。然后单击 按钮，绘制 S11、S12、S31幅度随频率变化的曲线，结果如图 2.29所示。 图 2.28 显示 S参数结果设置 8.00 8.50 9.00 9.50 10.00 Freq [GHz] 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 Y1 Ansoft Corporation TeeModalXY Plot 1 Curve Info mag(S(Port1,Port1)) Setup1 : Sw eep1 mag(S(Port1,Port2)) Setup1 : Sw eep1 mag(S(Port1,Port3)) Setup1 : Sw eep1 图 2.29 图形化显示 S参数幅度随频率变化的曲线 绘制生成的结果显示 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 会自动添加到工程树的 Results节点下，其默认名称为 XY Plot 1。 2．查看场分布图 双击工程树下的设计 TeeModal，返回三维模型窗口。在三维模型窗口中单击右键，在弹出菜单 中选择【Select Faces】命令，进入面选择状态；然后单击选中 T形波导模型的上表面。选中的模型表 面会高亮显示，如图 2.30所示。 第 2章 入门实例——T形波导的内场分析和优化设计 − 19 − ========================================================================================== 李明洋老师主讲的 HFSS培训视频现已同步推出，视频课程详情敬请查看 易迪拓培训（http://www.edatop.com/hfss）或者微波 EDA网（http:/www.mweda.com/eda/hfss.html） 图 2.30 选中 T形波导上表面 从主菜单栏选择【HFSS】→【Fields】→【Plot Fields】→【E】→【Mag_E】，打开如图 2.31所 示的“创建场分布图”对话框，对话框所有设置保持默认不变，单击 按钮，此时在选中的 T 形波导上表面会显示出场分布情况；同时，在工程树的 Field Overlays节点下会自动添加该场分布图， 其默认名称为Mag_E1，如图 2.32所示。 图 2.31 Create Field Plot对话框 − 20 − ========================================================================================== 李明洋老师主讲的 HFSS培训视频现已同步推出，视频课程详情敬请查看 易迪拓培训（http://www.edatop.com/hfss）或者微波 EDA网（http:/www.mweda.com/eda/hfss.html） 图 2.32 场分布图 3．动态演示场分布图 在工程树的 Mag_E1 项上单击右键，从弹出菜单中选择 【Animate】，打开如图 2.33 所示的“动画演示设置”对话框，对话框 各项设置保持默认不变，单击 按钮，则可以观察到 T形波导表面 的场分布开始动态变化；另外通过打开的位于工作界面左上角的 Animation 对话框，可以控制动态显示的进程，包括停止、开始和演 示速度等。最后，单击 Animation对话框上的 按钮停止演示。 2.2.5 保存设计并退出 HFSS 至此，我们完成了 T 形波导的内场分析工作。单击工具栏的 按钮，保存设计，然后从主菜单 栏选择【File】→【Exit】，退出 HFSS。 2.3 T形波导的优化分析 这一节主要讲解 HFSS中 Optimetrics模块的使用，利用 Optimetrics模块对 T形波导的隔片位置 进行参数扫描分析和设计优化。参数扫描分析的目的是：在工作频率为 10GHz 时，查看 T 形波导 3 个端口的能量随着隔片位置变量 Offset 的变化曲线；优化设计的目标是：在工作频率为 10GHz 时， 求解出隔片的准确位置，使端口 3的输出功率是端口 2输出功率的两倍。 2.3.1 新建一个优化设计工程 （1）从主菜单栏选择【File】→【Open】，或者直接单击工具栏的 按钮，打开上一节所保存的 工程文件 Tee.hfss；然后从主菜单栏选择【File】→【Save As】，把工程文件另存为 OptimTee.hfss。 （2）展开工程树下的 Analysis节点，再展开 Analysis节点下的 Setup1项，选中 Sweep1项，然后 单击工具栏的 按钮，删除扫频设置。 图 2.33 Select Animation对话框 第 2章 入门实例——T形波导的内场分析和优化设计 − 21 − ========================================================================================== 李明洋老师主讲的 HFSS培训视频现已同步推出，视频课程详情敬请查看 易迪拓培训（http://www.edatop.com/hfss）或者微波 EDA网（http:/www.mweda.com/eda/hfss.html） 2.3.2 参数化分析设置和仿真分析 1．添加参数扫描变量 选中工程树下的 Optimetrics节点，单击右键，从弹出菜单栏中选择【Add】→【Parametric】，打 开 Setup Sweep Analysis对话框，单击对话框的 按钮，打开 Add/Edit Sweep对话框；在 Add/Edit Sweep对话框中，Variable项选择变量 Offset作为扫描变量，扫描类型选择为 Linear Step，Start、Stop、 Step项分别输入 0、1、0.1，单位为英寸（in），然后单击 按钮，设置过程和设置结果如图 2.34 所示。单击 按钮，回到 Setup Sweep Analysis对话框。 图 2.34 扫频频率设置 选择 Options选项卡，选中 Save field and mesh复选框，这样可以保存每个求解变量的场分析结 果。 2．定义输出变量 定义 3个输出变量 Power11、Power21和 Power31，分别代表端口 1、端口 2和端口 3的输入/输 出功率。选择 Setup Sweep Analysis 对话框的 Calculations 选项卡，单击 （Setup Calculations）按钮，打开Add/Edit Calculation对话框，保持该对话框默认设置不变，单击 按钮，打开 Output Variables对话框，定义和添加输出变量，整个过程如图 2.35所示。 − 22 − ========================================================================================== 李明洋老师主讲的 HFSS培训视频现已同步推出，视频课程详情敬请查看 易迪拓培训（http://www.edatop.com/hfss）或者微波 EDA网（http:/www.mweda.com/eda/hfss.html） 图 2.35 定义输出变量的过程 首先定义输出变量 Power11。在图 2.35所示 Output Variables对话框的 Name栏输入 Power11，在 Category栏下拉列表中选择 S Parameter，在 Quantity列选择 S(Port1, Port1)，在 Function列选择 mag， 然后单击 按钮，则在 Expression栏添加了 mag(S(Port1, Port1))表达式，在该表达 式末尾输入*，再次单击 按钮，则 Expression栏的表达式改为 mag(S(Port1, Port1)) * mag(S(Port1, Port1))；单击 按钮，在对话框的顶部添加了输出变量 Power11及其表达式。重复 第 2章 入门实例——T形波导的内场分析和优化设计 − 23 − ========================================================================================== 李明洋老师主讲的 HFSS培训视频现已同步推出，视频课程详情敬请查看 易迪拓培训（http://www.edatop.com/hfss）或者微波 EDA网（http:/www.mweda.com/eda/hfss.html） 以上步骤，定义输出变量Power21，在Quantity列选择S(Port2, Port1)，相应添加的表达式为mag(S(Port2, Port1)) * mag(S(Port2, Port1))。再次重复以上步骤，定义输出变量 Power31，在 Quantity列选择 S(Port3, Port1)，相应添加的表达式为 mag(S(Port3, Port1)) * mag(S(Port3, Port1))；结果如图 2.36所示，然后单 击 按钮，回到 Add/Edit Calculation对话框。在 Add/Edit Calculation对话框的 Category列选择 Output Variables，则在 Quantity栏会列出前面所定义的输出变量 Power11、Power21和 Power31。依次 选中Power11、Power21和Power31，然后单击 按钮，添加上述3个输出变量到Setup Sweep Analysis对话框的 Calculations选项卡界面，如图 2.37所示。然后单击 按钮返回 Setup Sweep Analysis 对话框，再单击 按钮，完成整个参数扫描设置。新定义的参数扫描设置会自动添加到 工程树的 Optimetrics节点下，默认的名称为 ParametricSetup1。 图 2.36 定义输出变量 3．参数化分析求解 单击工具栏的 按钮，检验设计的正确性。检查完成且没有错误时，进行下一步的仿真计算。 选中工程树 Optimetrics节点下的 ParametricSetup1项，单击右键，在弹出菜单中选择【Analyze】 命令，运行仿真分析。 仿真分析完成后，在信息管理窗口会给出完成提示信息，如图 2.38所示。 − 24 − ========================================================================================== 李明洋老师主讲的 HFSS培训视频现已同步推出，视频课程详情敬请查看 易迪拓培训（http://www.edatop.com/hfss）或者微波 EDA网（http:/www.mweda.com/eda/hfss.html） 图 2.37 添加输出变量 图 2.38 仿真分析完成确认信息 2.3.3 查看参数化分析结果 1．创建功率分配随变量 Offset变化的关系图 右键单击工程树中的 Results 项，从弹出菜单中选择【Create Modal Solution Data Report】→ 【Rectangular Plot】，打开如图 2.39 所示的对话框。在该对话框中，X 项选择 Offset；在 Y 栏下方的 Category列选择 Output Variables，Quantity列通过按下 Ctrl键同时选择 Power11、Power21和 Power31， Function 列选择 none；然后单击 按钮，就创建了输出变量 Power11、Power21、Power31 与变量 Offset的关系曲线图，如图 2.40所示。同时在工程树的 Results项下会自动添加该图表，其默 认名称为 XY Plot 1。单击 按钮，关闭对话框。 从图 2.40 可以看出，当变量 Offset 值逐渐变大，即隔片位置开始向端口 2 移动时，端口 2 的输 出功率逐渐减小，端口 3的输出功率逐渐变大；当隔片位置超过 0.3英寸时，端口 1的反射明显增大， 端口 3的输出功率开始减小。因此，在后面的优化设计中，可以设置变量 Offset优化范围的最大值为 0.3 英寸。另外，从图 2.40 还可以看出，在 offset=0.1 英寸时，端口 3 的输出功率约为 0.65，端口 2 的输出功率略大于 0.3，此处端口 3的输出功率约为端口 2输出功率的两倍。因此，在优化设计时， 可以设置变量 Offset的优化初始值为 0.1英寸。另外，变量 Offset优化范围的最小值可以取 0英寸。 第 2章 入门实例——T形波导的内场分析和优化设计 − 25 − ========================================================================================== 李明洋老师主讲的 HFSS培训视频现已同步推出，视频课程详情敬请查看 易迪拓培训（http://www.edatop.com/hfss）或者微波 EDA网（http:/www.mweda.com/eda/hfss.html） 图 2.39 “创建图形化结果”对话框 图 2.40 输出变量随变量 Offset变化的关系图 注意：在优化设计中，选择适当的优化范围，可以极大地减少运算量，节约计算时间。 2．动态演示场分布随变量 Offset的变化 展开工程树下的 Field Overlays节点，双击 Field Overlay节点下的Mag_E1项，激活场分布图。 在Mag_E1项上单击右键，从弹出菜单中选择【Animate⋯】命令，打开 Select Animate对话框，单击 按钮，打开 Setup Animation对话框。在 Setup Animation对话框中，Swept Variable项从下拉 列表里选择 Offset，其他项保持默认数值不变，单击 按钮完成设置。此时，开始动态演示隔片位 置变量 Offset在 0～1英寸之间变化时电场的分布情况。设置过程如图 2.41所示，场的分布如图 2.42 所示。从场的动态分布图也可以看出 offset在 0～0.3英寸之间移动时，电磁能量主要从端口 3输出； 当 offset大于 0.3英寸时，大部分电磁能量都反射回端口 1。 − 26 − ========================================================================================== 李明洋老师主讲的 HFSS培训视频现已同步推出，视频课程详情敬请查看 易迪拓培训（http://www.edatop.com/hfss）或者微波 EDA网（http:/www.mweda.com/eda/hfss.html） 图 2.41 动态演示场分布设置过程 图 2.42 场分布 2.3.4 优化设计的设置和仿真分析 （1）从主菜单栏选择【HFSS】→【Design Properties】，打开“设计属性”对话框，选中上方的 Optimization单选按钮，在变量 Offset栏勾选 Include项，如图 2.43所示，然后单击 按钮完成设 置。 （2）单击选中工程树下的 Optimetrics节点，单击右键，在弹出菜单中选择【Add】→【Optimization】， 打开“优化设置”对话框。在该对话框的 Goals选项卡界面，优化器 Optimizer栏选择 Quasi Newton， Max. No. of Iterations栏保持默认的 1000不变。 （3）添加优化目标函数（Cost Function）。这里优化设计要达到目标是：当工作频率为 10GHz时， 第 2章 入门实例——T形波导的内场分析和优化设计 − 27 − ========================================================================================== 李明洋老师主讲的 HFSS培训视频现已同步推出，视频课程详情敬请查看 易迪拓培训（http://www.edatop.com/hfss）或者微波 EDA网（http:/www.mweda.com/eda/hfss.html） 端口 3的输出功率是端口 2输出功率的两倍；使用前面定义的输出变量，可以设置目标函数为 Power31 －2*Power21 = 0。 图 2.43 Design Properties对话框 在“优化设置”对话框的 Goals选项卡界面，单击对话框左下角的 按钮，在弹出 对话框中首先单击 按钮，然后单击 按钮，则在 Cost Function表中添加了新的一 栏，在 Calculation列输入目标函数的表达式 Power31－2*Power21，按回车键确认，Condition列选择 =，Goal列输入 0，Weight列输入 1。Acceptable项输入 0.0005，表示目标函数的值小于或者等于设定 的 0.0005时，停止优化分析；Noise项保持默认的 0.00001不变。设置完成后的对话框界面如图 2.44 所示。 图 2.44 添加优化目标函数 （4）设置优化变量。选择 Variables选项卡，在 Variable列只有 Offset一个变量，在 Override列勾 选 Offset对应的复选框，在 Starting Value列输入 0.1，勾选 Include列下面的复选框，分别在 Min和 Max列输入 0和 0.3，设定变量 Offset的优化范围在 0～0.3英寸之间。完成后的界面如图 2.45所示。 （5）选择 General选项卡，Parametric栏选择 ParametricSetup1，同时选中下方的 Solve the parametric before sweep optimization单选按钮，并勾选 Update design parameter values after optimization复选框。 选择 Options选项卡，确认清空 Save fields and mesh复选框。至此，完成优化设置，单击 按钮 退出对话框。 （6）优化设置完成后，在工程管理窗口工程树的 Optimetrics 节点下会自动添加一个 − 28 − ========================================================================================== 李明洋老师主讲的 HFSS培训视频现已同步推出，视频课程详情敬请查看 易迪拓培训（http://www.edatop.com/hfss）或者微波 EDA网（http:/www.mweda.com/eda/hfss.html） OptimizationSetup1 项。右键单击 OptimizationSetup1，从弹出菜单中选择【Analyze】命令，运行优 化分析，整个优化过程需要持续几分钟的时间。 图 2.45 设置优化变量 2.3.5 查看优化结果 1．目标函数与运算迭代次数的关系曲线图 在 HFSS优化分析过程中，可以实时显示目标函数值与迭代次数的关系曲线图，观察目标函数是 否收敛以及何时达到优化目标值。 查看目标函数值与迭代次数的关系曲线图的步骤如下：右键单击工程树 OptimizationSetup1 项，从 弹出菜单中选择【View Analysis Result】命令，打开“目标函数值与迭代次数的关系实时显示”对话框。 在该对话框中，选择 Plot项是以图形形式显示目标函数值与迭代次数的关系，选择 Table项则是以数值列 表形式显示，如图 2.46所示。优化分析完成后，在 Table列表里会列出变量Offset优化后的最佳值。本例 中，变量Offset在达到优化目标时的最佳值为 0.091英寸左右。最后，单击 按钮，关闭对话框。 图 2.46 目标函数与运算迭代次数关系 2．查看优化后的场分布图 右键单击工程树 Analysis节点下的 Setup1项，在弹出菜单中选择【Analyze】命令，重新分析优 化后（即 Offset=0.091英寸）T形波导内的场分布。分析完成后，双击工程树下的 Mag_E1项，查看 第 2章 入门实例——T形波导的内场分析和优化设计 − 29 − ========================================================================================== 李明洋老师主讲的 HFSS培训视频现已同步推出，视频课程详情敬请查看 易迪拓培训（http://www.edatop.com/hfss）或者微波 EDA网（http:/www.mweda.com/eda/hfss.html） 更新后的电场分布图，如图 2.47 所示，从图中可以粗略看出左边端口 3 的输出能量约为端口 2 的两 倍。 图 2.47 优化后的场分布图 2.3.6 保存并退出 HFSS 至此，我们达到了设计目标，完成了整个优化设计。单击工具栏 按钮，保存设计；然后，从 主菜单栏选择【File】→【Exit】，退出 HFSS。 ᖂ⊶EDA㔥 � � � � HFSS೒к੠Ё᭛㾚乥෍䆁䇒⿟᥼㤤� � http://www.mweda.com/eda/hfss.html � ԰㗙ㅔҟ� ᴢᯢ⋟ˈᖂ⊶ᇘ乥䌘⏅Ꮉ⿟Ꮬˈᮽᑈ↩ϮѢ⬉⺕എϢᖂ⊶ᡔᴃϧϮ˗ܜৢህ㘠Ѣᶤ㟾໽ ⷨお᠔ǃⶹৡ䗮ֵ݀ৌˈҢџ䳋䖒໽㒓/໽作㋏㒳䆒䅵ǃ⿏ࡼ䗮ֵ㒜ッᇘ乥ⷨথ੠ֵোᅠ ᭈᗻߚᵤㄝᮍ䴶ⱘᎹ԰˗㨫᳝ljHFSS⬉⺕ӓⳳ䆒䅵ᑨ⫼䆺㾷NJ˄Ҏ⇥䚂⬉ߎ⠜⼒ߎ ⠜˅ǃljHFSS໽㒓䆒䅵NJ˄⬉ᄤᎹϮߎ⠜⼒ߎ⠜˅ㄝϧϮк㈡˗Ўњᐂࡽ໻ᆊ᳈ࡴ催ᬜ Ⳉ㾖ⱘᄺдHFSSˈϢᖂ⊶EDA㔥ϧϮಶ䯳ড়԰ᓔথߎકњljϸ਼ᄺӮHFSSNJǃljHFSS ໽㒓䆒䅵ܹ䮼NJǃljHFSSᖂ⊶఼ӊӓⳳ䆒䅵ᅲ՟NJㄝ໮༫Ё᭛㾚乥෍䆁䇒⿟DŽ � � HFSS೒к᥼㤤� HFSSЁ᭛㾚乥䇒⿟᥼㤤� � HFSS⬉⺕ӓⳳ䆒䅵ᑨ⫼䆺㾷 Ҏ⇥䚂⬉ߎ⠜⼒ߎ⠜ ᴢᯢ⋟�㓪㨫 � HFSS໽㒓䆒䅵 ⬉ᄤᎹϮߎ⠜⼒ߎ⠜ ᴢᯢ⋟�㓪㨫 ᴢᯢ⋟ᠻヨˈҢᎹ⿟ᑨ⫼ⱘ㾦 ᑺߎথˈᓩ乚≵᳝HFSS෎⸔ⱘ ߱ᄺ㗙↿᮴䱰⹡ഄ䖯ܹHFSS䆒 䅵乚ඳ... ᴢᯢ⋟জϔ࡯԰ˈҢᎹ⿟ᑨ ⫼ⱘ㾦ᑺߎথˈⳈ㾖䗣ᕏഄ 䆆㾷Փ⫼HFSS䖯㸠໽㒓䆒䅵 ⱘܼ䖛⿟ˈ䅽໽㒓䆒䅵ϡݡ 䲒... ϸ਼ᄺӮHFSSЁ᭛㾚乥䇒⿟ ᴢᯢ⋟�Џ䆆 � HFSS໽㒓䆒䅵ܹ䮼㾚乥䇒⿟ ᴢᯢ⋟�Џ䆆 Ё᭛䇁䷇䆆㾷ˈ㾚乥᪡԰ⓨ ⼎ˈⳈ㾖ǃ⫳ࡼǃᯧᄺ˗ϸ਼ 14໽ⱘ催⏙㾚乥䇒⿟ˈ䅽ᙼ೼ ᳔ⷁⱘᯊ䯈ݙ䖙䗳❳ᙝǃᄺӮ ᑊᥠᦵHFSSⱘᅲ䰙᪡԰੠Ꮉ ⿟ᑨ⫼... 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