6.3 HFSS求解设置

     前面讲解了 HFSS 分析求解设置中的重要概念：自适应网格剖分，下面我们来具体讲解 在 HFSS 中如何添加/定义求解设置（Solution Setup）。

    6.3.1 添加和定义求解设置

    在 HFSS 中，添加求解设置的具体操作步骤如下。

    （1）从主菜单栏选择【HFSS】→【Analysis Setup】→【Add Solution Setup】，或者右键 单击工程树下的 Analysis 节点，从在弹出菜单中选择【Add Solution Setup】，打开分析设置对话框，进行求解频率和网格剖分的相关设置，如图 6.3 所示。

图 6.3 “分析设置”对话框

    （2）单击对话框的 General 选项卡，设置求解频率和收敛误差等信息，该选项卡中各部 分的功能如下。

• Setup Name ：求解设置的名称，默认名称为 Setupn，用户也可以自己键入其他名称； 求解设置完成后，该名称会添加到工程树的 Analysis 节点下。
• Enabled 复选框：该项表示是否激活当前求解设置项。选中该复选框表示 HFSS 仿真 计算时需要分析该求解设置项，反之则表示 HFSS 仿真计算时不需要分析该求解设置项。
• Solve Ports Only 复选框：选中该复选框表示只计算端口平面的场模式；通常用于在 运行仿真计算之前确定模式数、模式的场和端口长度，从而给出正确的端口设置。 
• Solution Frequency ：求解频率或者自适应网格剖分的频率。
• Maximum Number of Passes ：最大迭代次数。自适应网格剖分细化的过程在满足收敛 误差或者达到最大迭代次数时自动终止。
• Maximum Delta S ：S 参数收敛误差标准
• Use Matrix Convergence ：选中该项后，会激活右侧的 Set Magnitude and Phase…按钮， 同时Maximum Delta S 项变成灰色不再生效；单击Set Magnitude and Phase…按钮，可以分别设置S 参数的相位和幅度收敛误差标准，只有二者同时收敛时，网格剖分完成。

   （3）然后，单击选中对话框的 Options 选项卡，设置网格剖分相关选项，其界面如图 6.4 所示，该选项卡各部分的功能如下。

图 6.4 分析设置对话框的 Options 选项卡

• Initial Mesh Options 栏：
• Do Lambda Refinement ：设置初始网格单元的大小，HFSS 自动细分网格以使网格单元的长度满足此处的设置要求。例如默认的 Lambda 值为 0.3333，即要求初始网格单元的长度必须小于 1/3 个波长；这个波长是基于前面设置的自适应网格剖分频率计算的。
• Use Free Space Lambda ：选中该项表示在初始网格剖分过程中，忽略物体的材料 特性，以自由空间的波长作为衡量标准。对于高导电率的介质材料（如脑组织液或盐水）一般选中该项，这样尽管射频信号只能穿透材料表面附近的有限区域，HFSS 仍然能够产生足够多的初始网格。
• Adaptive Options 栏：
• Maximum Refinement Per Pass ：自适应网格剖分时，每次迭代前后，网格数量最 多能增加的百分比。这将保证两次迭代之间的网格数有足够的变化，确保不会收到虚假的收 敛信息。默认值 30%能满足绝大多数设计的要求。 
• Maximum Refinement ：自适应网格剖分时，每次迭代过程前后，最多能增加的网格数量。一般不选中该项，以上面 Maximum Refinement Per Pass 项设定的百分比作为标准。 
• Minimum Number of Passes ：自适应网格剖分时，无论是否达到收敛标准，必须 在完成此处所设定的最小迭代次数之后才能停止网格剖分细化。
• Minimum Converged Passes ：自适应网格剖分时，在达到收敛标准后，还需要继 续进行的迭代次数。
•  Solution Options 栏。 
• Order of Basis ：选择有限元算法的基函数，在其下拉列表中可以选择零阶基函数 （Zero Order）、一阶基函数（First Order）和二阶基函数（Second Order），基函数的选择会影响到前面 Lambda Refinement 处默认初始网格大小的设置，其对应的关系为如表 6.1 所示。在剖分单元数目相同的情况下，高阶基函数具有更多的未知量，计算结果更加准确。一般来说，对于结构较为简单的电大尺寸问题，选用高阶基函数可以在较少的剖分单元情况下获得较好的精度；对于几何结构较为复杂的问题，可以在较为细致的剖分情况下选用低阶基函数来逼近真实解。HFSS 默认选用的是一阶基函数（First Order）。

表 6.1 基函数和默认初始网格大小的对应关系 
                            模式/终端驱动求解      本征模求解
Zero Order                       0.1                    0.1 
First Order                       0.333                0.2 
Second Order                    0.667                0.4  

• Enable Iterative Solver ：选中该项后，HFSS 会使用迭代求解器对良态矩阵进行求 解，对于大型问题，这样能极大地降低内存占用和减少计算时间；Relative 用来设置迭代求 解器的收敛误差标准，一般取默认值 0.0001。该项不适合 Zero Order 问题。    

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