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HFSS 高频仿真软件操作指南
目录
第一章 创建工程 Project
一、前期准备
第二章 创建模型 3DModeler 一、绘制常见规则形状 二、常用操作 三、几种常见天线
第三章 参数及条件设置(材料参数、边界条件和激励源等) Setting 一、设置材料参数 二、设置辐射边界条件 三、设置端口激励源 四、特定边界设置
第四章 设置求解项并分析 Analyze 一、设置分析Add Solution Setup
二、确认设置并分析Validation Check Analyze All 第五章 查看结果 Results
一、3D极化图（3D Polar Plot） 二、3D直角图（3D Rectangular Plot） 三、辐射方向图（Radiation Pattern） 四、驻波比(VSWR)
五、矩阵数据(Matrix Date)
第一章 创建工程
一、前期准备
1、运行HFSS后，左侧工程管理栏会自动创建一个新工程：Project n 。
由主菜单选File > Save as,保存到一个方便安全的文件夹，并命名。(命名可包括下划线、字母和数字，也可以在Validation Check之前、名)
2、插入HFSS设计
由主菜单选Project > Insert HFSS Design 或点击图标，(大口径的由主菜单选Project > Insert HFSS-IE Design)则一个新的项目自动加入到工程列表中，同时会出现3D画图窗口，上侧出现很多画图快捷图标。 3、选择求解类型
由主菜单选HFSS > Solution Type（求解类型），选择Driven Model或Driven Terminal
设置分析和辐射场之后保存并命
（常用）。
注：若
中传题用
有类似于输线求耦的模型一Driven
不过终端模型耦合合问定要
Terminal，Driven Model适于其他模型，一般TEM模式（同轴、微带）传输的单模型一般用Driven Terminal分析。 4、设置单位
由主菜单选Modeler > Units，在Set Model Units对话窗中选择合适的单位。
第二章 创建模型
一、绘制常见规则形状
由主菜单选Draw > Rectangle (or Ellipse，Circle，Box and so on)，表示绘制长方体(或长方形、椭圆和圆等等)，或者在上侧快捷图标选择，按Tab键切换到参数设置区(工
作区的右下角)。坐标输入窗口位于界面右下角，如图。 注：a.数据输入未完成时，不要在3D绘图区点击鼠标
b.若想取消所选画图操作，按下esc键即可
c.输基坐标时，z值是有效的，相当于原点坐标的高度坐标值 Rectangle(长方形)：
首先输入基坐标(x，y，z)，数据输入时用Tab键左右切换，全部设好后按下Enter键确认；再输入长方形的两边长度(dx，dy，dz)，dz均设为0，数据输入方式同上，全部设完按下Enter键确认，完成。（注：基坐标位于图形的-x和-y方向的交点） Ellipse(椭圆)：
首先输入基坐标(x，y，z) (椭圆心)，再输入椭圆的尺寸(dx，dy，0)，dx和dy表示x和y轴上的半轴长，完成。 Circle(圆)：
首先输入基坐标 (x，y，z) (圆心)，再输入圆的尺寸(dx，0，0)，dx表示半径长，dx和dy只用设置其中之一即可，另一个设为0，完成。 Regular Polygon(多边形)：
首先输入基坐标 (x，y，z) (形心)，再输入半径(dx，0，0)，然后左上角出现Segment
number对话窗设置多边数，完成。 Box(长方体)：
首先输入基坐标(x，y，z) (底面的-x和-y方向的交点) ，再输入长方体的三边长度(dx，dy，dz)，完成。 Cylinder(圆柱)：
首先输入基坐标(x，y，z) (底面圆心)，再输入圆柱底面半径(dx，0，0)，接着输入圆柱高(0，0，dz)，完成。(可以在第一次输(dx，dy，dz)时同时输入半径dx和高度dz，减少操作步骤)
Regular Polyhedron(多面体)：
首先输入基坐标(x，y，z) (底面形心)，再输入底面半径和高(dx，0，dz )，最后在Segment number对话窗设置多面体侧面数。 Cone(圆锥)：
首先输入基坐标(x，y，z) (底面形心)，再输入下底面半径(dx1，0，0)，接着输入“上底面半径”(dx2，0，0)，(实际半径=dx1+dx2)最后输圆锥高度(0，0，dz)，完成。 Sphere(球)：
先输入基坐标(x，y，z)(球心)，再输入球半径(dx，0，0)，完成。 Toru(立体圆环)：
先输入基坐标(x，y，z)(环心)，再输入圆环内半径(dx，0，0)，接着输入圆环外半径(dx，0，0)，完成。
二、常用操作 1、选定操作切换
在绘图区域右击，上部分出现Select Objects、Select Faces、Select Edges、Select Vertices、Select Multi，依次为选定物体、面、边缘线、顶点等，如果有些部分不好选，可选择Edit > Select > By Name(对于Objects和Faces)，或者选择Edit > Select > By Variable(对于Edges、Vertices和Multi)进2、坐标偏移
在菜单中选择Modeler > Coordinate System > Create >Relative CS > Offset， 则输入相应的偏移坐标：( X，Y，Z)即可。 3、Boolean运算
a) Unite合并若干部分
选定需要分离的物体——选择Modeler > Boolean > Unite，所选部分即拼合在一起，左边绘图树里的两个部分合并在一个标题里。 b) Subtract相减运算
选定需要分离的物体——选择Modeler > Boolean > Subtract——弹出Subtract窗口——左边为被减部分，右边为减掉部分，下侧为相减之前克隆减掉部分，据具体情况选择。
c) Split分离某个部分
选定需要分离的物体——选择Modeler > Boolean > Split——弹出Split窗口——Split Plane选XY，Keep Fragment选Negative Side (此操作表示在XY平面处切去，保
行选择。
留部分为Z轴的负半轴部分。其他同理。)
Split objects选项表示分离所选物体还是分离穿过分离面的所有物体。一般都是选择前者。
注：分离前一般配合坐标偏移操作将坐标调至合适位置，再进行分离操作。 (主要是以上三个，其他操作略，同理)
4、复制粘贴操作
选定所要复制的部分——右击选择Edit>Copy——在绘图区右击选择Edit>Paste，则在绘图树中增加一个模型标签Horn1(假设复制的是Horn)——双击Horn1，弹出Properties窗口，在Command标签下有模型的参数，通过修改参数，即可绘制出与原模型相同形状但不同尺寸的模型。
利用此操作可以简化某些相同形状模型的绘制过程。 5、材料设置
在上侧快捷图标栏如上部分，点击vacuum出现下拉菜单——选择Select，弹出Select
Definition窗口——选
择所需的材料。
此设置完毕后所绘制的固体均为所设置的材料，直到再次改变此设置。 6、基于方程的曲线
在主菜单选择Draw>Equation Based Curve，则出现Equation Based Curve窗口，如图。
X(_t)=0时，表示所画曲线位于YZ轴，输入自变量t时注意要用_t表示，Point表示在曲线上取的标记点数，这些点平均分布在曲线上。
7、Sweep扫描操作
(1)选定所要旋转的曲线——在单选择Draw > Sweep > Around Axis，扫描，弹出Sweep Around Axis窗口，图设置——则曲线被旋转为绕Z轴的曲面。
注：此操作可以绘制抛物面，将绘制为抛物线，即X(_t)=0，Y(_t) =_t，
主菜旋转按如对称
曲线
Z(_t)=a*_t^2+b，Start_t、End_t及Points据具体情况未定，然后对此抛物线做Sweep Around Axis操作，即可得到抛物面。若要固体的，对两条抛物线做此操作即可。
(2) 选定所要旋转的曲线——在主菜择Draw > Sweep >Along Vector——输入(X，及(dX，dY，dZ)得平移向量——弹出Sweep
Vector对话框，取默认值，点OK——则曲线沿向量方向平移向量模的距离。
单选Y，Z)Along 绘制
三、几种常见天线
1、圆极化微带天线：贴片、介质板、底板、馈电点、端口、腔。
2、角锥喇叭天线：绘制时，选中前后口面(一般为命名为HornAperture的两面)，选择Modeler > Surface > Connect，则如下图所示的喇叭。注：创建空气腔波端口的平面要与腔壁重切勿让波端口包含于空气腔内。
3抛物面天线：见“常用操作”中的“Sweep扫描操作”。
和生成合，空气
第三章 参数及条件设置
一、设置材料参数
右图为绘制好某个天线整个模型后Modeler Design Tree窗口(绘图历史树)，上面是Solids部分，
下面是
Sheets部分，此时，每单个模型均未定义材已经部分
料特性。如 这样的图标是每个模型的名称，在创建时命名 (以下把这样的图标称为图形名称图标) 。表示此的材料，默认为真空。
对于Solids：选定图形名称图标(利用Ctrl键依次择多个)，右键选Assign Material(也可以在菜单栏
可选HFSS
下拉菜单里选择，本文后面很多操作同样如此)，在弹出窗口(如下图)的Material标签页中选择给定材料，点“确定”。依次设定立体模型材料后，可得到下页右上图所示的Modeler Design Tree的Solids部分。
对于Sheets：选定图形名称图标，右键选Assign Boundary > Finite Conductivity(or layer impedance and so on)，(如下图)在弹出窗口给边界命名，取默认值，则在工程历史树中的Antenna > Boundaries节点下添加Finite Cond1项。所选目标即设为有限导体(设
置完的Sheets如右下图所示)。 二、设置辐射边界条件
一般边界为空气腔部分，所以一般选定air空气腔设置边界条件。
在绘图历史树选中air项，右键选择Assign Boundary > Radiation，如图，在弹出的窗口将辐射边界命名为air1，其他取默认值，点击“OK”，则在工程历史树Antenna > Boundaries下添加air项。
三、设置端口激励源
选定激励平面，点击右键选择Assign Excitation > Lumped Port(or Wave Port)，点击“下一步”，若辐射端口不为所选平面的全部，则在Integration Line项目中点击None出现下拉菜单，选择New Line 画出激励平面的积分线，或者用(x，y，z)和(dx，dy，dz)坐标输入得到积分线，点击步”，取默认值，点击“完成”设置。
四、特定边界设置
以波导直立的四面为例：点右键，选Select Faces，Ctrl键，依次选择4个直立键选Assign Boundary > E，(理想导体边界条件)在弹点确定，则在工程树的WgAntenna > Boundary节点
PerfE1项(假设所建工程名为WgAntenna)。
注意：a、如果在选定目标面时，目标面外围有腔体包围，为了选定目标面，需使用可见性功能，有主菜单View/Active View Visibility，在弹出对话窗的3D Modeler,去掉哪一项的勾，则这一项在3D图中不显示。处理完，再同样操作，打勾即可；b、选定目标面时，可以通过旋转模型实现对不同位置的面的选择。 五、HFSS design与HFSS-IE design的关联
下添加在绘图区利用面，点右Perfect 出的窗口“下一退出激励
在模型上，不选任何物体，右键鼠标选Assign Excitation/Incident Wave/Near Field Wave…，弹出Setup Link窗口。
选择本工程，软件自动将HFSS design中的馈源模型添加到HFSS-IE design中，点击“确定”，弹出Incident Wave Source：General Data窗口，任意填写一个名称，点击“下一步”，弹出Incident Wave Source：Near Field Wave Options窗口，此窗口设定安装位置，分别
为坐标设置和旋转角度设置，设置完毕后点击“完成”。
第四章 设置求解项并分析
一、设置分析
选定工程管理窗口中的Analysis，点击右键选择Add Solution Setup，弹出Solution Setup对话窗口(右图所示)，在General窗口中取所需输入频率“x GHz”，所需收敛迭代最大步数“n”（Maximum Number of Passes），在Options窗口中选取Minimum Number of Passes 、Minimum Converged Passes、Maximum refinement per pass、Order of Basis的值，点击“确定”退出。 注：各参数的选取原则
就精确性而言，对于双频段的仿真（如GSM/DCS, AMPS/PCS, 5G等)，低频段可取Maximum Delta S＝, 高频段取Maximum Delta S＝，Minimum Passes 6, Maximum passes 16 (这一项可以根据你的计算机硬件配置以及你能等待的时间定），Minimum Converged
Passes 2 （这一项能保证收敛的可靠性）。另外如果要求收敛快一些，可以提高Maximum Refinement Per Pass，一般设成25％（默认20％）。频率越高，波瓣增加，要求计算的精度也就相应提高。
选定工程管理窗口中的Analysis下的Setup1，点击右键选择Add Frequency Sweep（添加扫频），选择Sweep Type为Fast(or Discrete、Interpolating)，输入计算频率范围及扫描数或步长（范围设置遵循以工作频率为中心的对称原则，扫描数一般100左右，为使频率点是有理数，设100左右时取101最为合适），点击“OK”退出。
如下图，如果工作频率为10GHz，则可选择范围为8-10GHz，扫描数为101，扫描方式
Fast（当然，利用LinearStep也可以）。
二、确认设置并分析
由主菜单选HFSS/Validation Check, 则弹出确认检查窗口，对设计确认没有错误后，点Close确认，然后点HFSS/Analyze All进行求解。
若有一项或几项未打勾，而是如下图下侧所示的则说明这一项参数未设置或设置未成功，需要重新设置。
第五章 查看结果
一、3D极化图（3D Polar Plot）（远场为例）
先设置辐射场 （远场为例）：选择工程管理窗口中的Radiation，点击右键选择Insert Far Field Setup/Infinite Sphere，弹出对话框，命一个合适的名称，并设置所需的Phi和Theta的开始值Start、结束值及步长Step size，点击“确定”退
选定工程管理窗口中的Results，点击右键选择Create Far Report/ 3D Polar Plot，按OK确定，Solution框选择Setup1: Sweep，点Sweeps，选择Theta和Phi为All ，Freq为给定的x GHz，Category选Quantity选 GainTotal，Function点击New Report，点击Close退出。形如图所示。
Fields 在击选
择Stop出。
Gain，选dB，生成图
二、3D直角图（3D Rectangular Plot）（远场为例）
选定工程管理窗口中的Results，点击右键选择Create Far Fields Report/3D Rectangular Plot，按OK确定，后面操作与3D Polar Plot的操作类似。生成图形如下图所示。
三、辐射方向图（Radiation Pattern）（远场为例）
先设置辐射场 （远场为例）：选择工程管理窗口中的Radiation，点击右键选择Insert Far Field Setup/Infinite Sphere，弹出对话框，命一个合适的名称，并设置所需的Phi和Theta的开始值Start、结束值Stop及步长Step size（此时通过选定特殊的值，可将辐射表面设置为平面，如：Phi是0~360deg，步长360deg；Theta是0~180，步长2，则定义的面为xoz面），定退出。
选定工程管理窗口中的Results，右键选择Create Far Fields Report/ Radiation Pattern，按OK确定，后面与3D Polar Plot的操作类似。生成图下图所示。
注：同理，在Create Far Fields Report选项里，还有Rectangular Rectangular Stacked Plot、Data
Table、Rectangular Contour Plot，依次即为直角坐标图、直角坐标叠积图、数据表、直角坐标轮廓图。在弹出的对话框里的操作类似于上述3D Polar Plot方向图。
Plot、操作形如点击按确
四、驻波比(VSWR)
选定工程管理窗口中的Results，点击右键选择Create Quick Report，在弹出的对话框里选择VSWR，点击OK，接着会弹出两张图VSWR图，选定第一个VSWR，点击右键选择Modify Report，将Function改为dB，点击Apply Trace，点击Close退出。生成dB(VSWR)对频率Ferq的图像，如下图所示。
注：同理，在Quick Report 对话可以选择其他特性图，如Lambda、Passivity、Port Zo、S Parameter等择其他特性图后，操作与VSWR操作类
等。选似。 框里，
五、矩阵数据(Matrix Date)
在工程树中的WgAntenna/Ana- lysis/Setup1项上点右键，选择Date标签页显示结果，如下图所示，S矩阵和Y矩阵结果，还可以勾选Z0、Matrix 图中为X等参数，点Close关闭。(假设所建工程名
WgAntenna)
为
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