經(jīng)驗(yàn) | 如何學(xué)好HFSS仿真？

2017-11-24 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

HFSS是一款專業(yè)性很強(qiáng)的軟件,因此肯定不會(huì)像word之類的常用軟件一樣拿到手就會(huì)用,需要具備一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。用戶在學(xué)習(xí)之前需要了解的基礎(chǔ)知識(shí)包括:基礎(chǔ)微波技術(shù)知識(shí)、電磁場基本理論、S參數(shù)相關(guān)知識(shí)等。

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當(dāng)然,大家既然希望學(xué)習(xí)HFSS,肯定都是打算用來設(shè)計(jì)分析某一類問題,比如你是打算學(xué)習(xí)HFSS用于設(shè)計(jì)濾波器,那么濾波器的基礎(chǔ)知識(shí)你應(yīng)該掌握了;或者你是打算學(xué)習(xí)HFSS用于設(shè)計(jì)天線,那么天線的基礎(chǔ)知識(shí)你應(yīng)該掌握了。這也就足夠了,不用再去為學(xué)習(xí)哪些基礎(chǔ)知識(shí)而煩惱,打開HFSS,大膽地用起來,所謂實(shí)踐出真知,在用的過程中發(fā)現(xiàn)某些操作或設(shè)置自己搞不明白,此時(shí)再有針對(duì)性地去看相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí),效果會(huì)更好。如果為了學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)而學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí),常常是太多東西要學(xué),不知從哪里入手了。借用耐克的一句廣告用語:“Just do it!”

還有一個(gè)問題,既然HFSS使用有限元算法(FEM),那么用戶在使用HFSS之前是否需要專門去學(xué)習(xí)有限元算法的知識(shí)呢?我的意見是可以不用去學(xué)習(xí),HFSS是把算法完全封裝起來的,用戶界面完全接觸不到,需要用戶做的只是設(shè)置幾個(gè)相關(guān)的參數(shù),然后剩下的完全由軟件自動(dòng)完成。當(dāng)然,學(xué)習(xí)過程中,用戶可以花1~2個(gè)小時(shí)的時(shí)間簡單看一下電磁有限元算法是怎么回事,這樣可以有助于理解HFSS的求解設(shè)置項(xiàng)中一些相關(guān)參數(shù)的設(shè)置。

現(xiàn)在的HFSS采用標(biāo)準(zhǔn)的Windows圖形用戶界面,界面還是相當(dāng)友好的,學(xué)習(xí)起來也不會(huì)太難。學(xué)習(xí)HFSS,首先要搞清楚HFSS的設(shè)計(jì)分析流程,HFSS設(shè)計(jì)流程可以歸納為:選擇求解類型→創(chuàng)建設(shè)計(jì)模型→分配邊界條件和端口激勵(lì)→求解設(shè)置→運(yùn)行仿真分析→數(shù)據(jù)后處理查看分析結(jié)果。另外在HFSS中還有一個(gè)Optimetrics模塊,使用該模塊可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)化掃描分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。

在剛開始學(xué)習(xí)時(shí),大家可以先找一個(gè)例子,照貓畫虎跟著做兩遍;或者找一套完整的視頻課程,從頭到尾看一遍;這個(gè)過程,有不懂的地方?jīng)]關(guān)系,不懂的問題放一邊,堅(jiān)持看完。剛開始的這一過程的目標(biāo)是對(duì)HFSS建立一個(gè)總體的認(rèn)知并對(duì)HFSS設(shè)計(jì)流程建立簡單的了解。

對(duì)HFSS有了總體認(rèn)知和簡單地了解了HFSS的整個(gè)設(shè)計(jì)流程后,接下來再去認(rèn)真地學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)流程中每一步的具體操作、具體設(shè)置、并搞清楚為什么要這樣去進(jìn)行設(shè)置和操作。

對(duì)于求解類型,需要搞清楚Driven Modal(模式驅(qū)動(dòng)求解)、Driven Terminal(終端驅(qū)動(dòng)求解)和Eigen Mode(本征模求解)這三者的區(qū)別和適用條件。

對(duì)于創(chuàng)建設(shè)計(jì)模型,需要熟練掌握各種原型物體的創(chuàng)建、各種建模操作——如旋轉(zhuǎn)、復(fù)制、移動(dòng)、布爾操作等的應(yīng)用,以及模型材質(zhì)的添加和分配等。

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關(guān)于邊界條件和端口激勵(lì)的設(shè)置,是HFSS應(yīng)用和學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn);“邊界條件決定場”,正確地理解和使用邊界條件是正確使用HFSS仿真分析電磁問題的前提;HFSS中定義了多種邊界條件,大家在學(xué)習(xí)過程中必須認(rèn)真的弄清楚各個(gè)邊界的定義、應(yīng)用場合和如何正確使用。關(guān)于邊界條件的理解掌握和正確地設(shè)置和使用,需要一些電磁學(xué)方面的基礎(chǔ)知識(shí)。關(guān)于端口激勵(lì)的設(shè)置和使用,大家重點(diǎn)掌握波端口激勵(lì)(wave port)和集總端口激勵(lì)(lumped port)這兩種激勵(lì)類型,這是HFSS最常用到的兩種激勵(lì)類型,大家在學(xué)習(xí)是需要領(lǐng)會(huì)二者之間的異同點(diǎn)。總之邊界條件和激勵(lì)是HFSS應(yīng)用中的重點(diǎn)和難點(diǎn),對(duì)于初學(xué)者,需要花更多的精力搞清楚兩方面的相關(guān)知識(shí)。

對(duì)于求解設(shè)置,主要添加和設(shè)置求解頻率、掃頻頻率范圍、網(wǎng)格剖分操作等參數(shù)。求解頻率和掃頻頻率范圍會(huì)和實(shí)際設(shè)計(jì)相關(guān);網(wǎng)格剖分操作會(huì)設(shè)計(jì)到有限元算法的一些基本概念,了解有限元算法的基本概念,會(huì)有助于對(duì)網(wǎng)格剖分設(shè)置參數(shù)的理解。

對(duì)于數(shù)據(jù)后處理部分,主要用于查看仿真分析后的各項(xiàng)分析結(jié)果的,學(xué)習(xí)時(shí)大家需要搞清楚HFSS具體可以查看哪些分析結(jié)果,理解每項(xiàng)分析結(jié)果的含義,以及如何查看相應(yīng)的分析的結(jié)果。

最后,關(guān)于Optimetrics模塊,它是HFSS中用于優(yōu)化設(shè)計(jì)和參數(shù)掃描分析的工具,借助于Optimetrics模塊中的各項(xiàng)功能可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析設(shè)計(jì)模型參數(shù)的變化對(duì)設(shè)計(jì)模型性能的影響,并能夠在設(shè)計(jì)模型不滿足設(shè)計(jì)要求的情況下,找出滿足設(shè)計(jì)要求的模型參數(shù)。要使用Optimetrics模塊進(jìn)行參數(shù)掃描分析或者優(yōu)化設(shè)計(jì),首先需要?jiǎng)?chuàng)建參數(shù)化的模型——即定義一系列的變量來表示模型的尺寸。所以關(guān)于該模塊使用的學(xué)習(xí),不僅要學(xué)習(xí)參數(shù)掃描分析或優(yōu)化設(shè)計(jì)本身的相關(guān)設(shè)置和使用操作,還需要學(xué)習(xí)變量的定義和使用,以及參數(shù)化模型的創(chuàng)建。

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