HFSS求解模式的分析与应用

Posted 2022-04-08 硬件之家

有朋友问，在建立HFSS模型时需要设置求解模式，那我应该选择哪种模式最符合真实情况呢？

本次文章硬件之家将详细说明HFSS模式区别和应用。

01求解模式是什么？

新建一个HFSS工程项目时,首先需要选择该项目的求解类型。通过从主菜单栏选择：

【HFSS】→【Solution Type】命令，可以打开【Solution Type】对话框,设置求解类型。

HFSS中有3种常用求解类型:

• 模式驱动求解(Driven Modal)；

• 终端驱动求解(Driven Terminal)；

• 本征模求解(Eigenmode)。

不同的求解模式对应着HFSS使用不同激励方式和计算仿真数据算法。

求解模式设置不合适，会导致仿真结果出现偏差甚至错误。

02求解模式的区别

1、Driven Modal （模式驱动）

定义：根据用户所定义的模式数目求解端口模式数目及场分布，并为每个模式分配相等的功率，仿真时用端口场分布做为边界条件对内部进行求解，默认端口阻抗为Zpi ，无须定义积分线来求解电压，S参量用入射与反射功率来计算；

适用场景：天线、微带线、波导等传输线；

2、Driven Termianl 终端驱动

定义：这种求解类型是以终端为基础计算多导体传输线端口的S参数；此时，根据传输线终端的电压和电流来计算S参数矩阵的解；

适用场景：差分线，偶合传输线等；

以上两种求解模式是最常用的，Driven Modal和Driven Terminal两种求解模式端口加载的信号类型也不同：

Driven Modal是加载平均功率为1W（默认值）的电磁波，支持多模求解；

Driven Terminal是加载幅度为1V（默认值）的电压信号，支持单模求解。

3、Eigen mode 本征模式

本征模求解器主要用于谐振问题的设计分析,可以用于计算谐振结构的谐振频率和谐振频率处对应的场,也可以用于计算谐振腔体的无载Q值。

应用本征模求解时,需要注意以下几方面。

(1)不需要设置激励方式。

(2)不能定义辐射边界条件。

(3)不能进行扫频分析。

(4)不能包含铁氧体材料。

(5)只有场解结果,没有S参数求解结果。

4、Transient 瞬态求解

用于计算时域问题。它使用时域（瞬态）求解器。对于瞬态，选择Composite Excitation或Network Analysis影响设置选项。如果选择Network Analysis，设置包括一个用于模拟的输入信号选项卡。

典型的瞬态应用包括但不限于：

· 使用脉冲激励的模拟，如超宽带天线、雷击、静电放电；

· 使用短时间激发的场可视化；

· 时域反射测量。

5、Network Analysis求解与Composite Excitation求解的区别：

Composite Excitation求解类型是HFSSv14版本后新增加的功能，能更快的计算具有多端口的大规模问题。Composite Excitation和 经典的Network Analysis求解类型在计算时最大的区别在于矩阵求解的Field Recovery步骤：

Network Analysis会保存每个端口分别激励情况下的场数据，该数据可用于端口场后处理，即求解结束后改变任意端口的馈电副相，无需重新计算即可得到远、近场数据的更新；

Composite Excitation仅保存当前激励设置下的一组场数据，因此使用该求解类型时，需要预先设置好每个端口的馈电幅度相位。求解结束后，不支持端口场后处理，不提供S/Y/Z参数结果，输出结果仅包括当前激励设置下的远/近场数据、端口特征阻抗、传播常数。

03求解模式总结

最常用的两种求解模式

Driven Modal：应用绝大部分仿真场景，包括天线、微带线、波导等传输线；；

Driven Terminal：差分线，偶合传输线等；

总结

 有问题交流，请联系estorm22

硬件之家，技术向前

stay hungry , stay foolish . 求知若饥，虚心若愚。​​​​​​​