hfss中solution type的区别

05-08

请hfss大侠能告之在solution type中driven modal与driven terminal对smith chart的区别

Driven Modal SolutionChoose the Driven Modal solution type when you want HFSS to calculate the modal-based S-parameters of passive, high-frequency structures such as microstrips, waveguides, and transmission lines. The S-matrix solutions will be expressed in terms of the incident and reflected powers of waveguide modes.Driven Terminal SolutionChoose the Driven Terminal solution type when you want HFSS to calculate the terminal-based S-parameters of multi-conductor transmission line ports. The S-matrix solutions will be expressed in terms of terminal voltages and currents.Eigenmode SolutionChoose the Eigenmode solution type to calculate the eigenmodes, or resonances, of a structure. The Eigenmode solver finds the resonant frequencies of the structure and the fields at those resonant frequencies. <！-- Split file for ID 1048072 here -->

Smith chart说到本质由端口左右2侧的阻抗决定（反射系数）。右侧的阻抗（我们仿真模型的输入阻抗）只和模型本身的参数相关。至于用入射波、反射波或是端口的电流、电压来描述该端口，理论上不应该造成端口阻抗的改变。所以无论你用driven modal还是terminal阻抗没有区别。事实上，我算的一个蓝牙天线对比如下：driven modal smithchart S112.4GHz M1=0.315 P1=-116.8022.5GHz M2=0.300 P2=135.720driven terminal2.4GHz M1=0.315 P1=-116.7962.5GHz M2=0.299 P2=135.700几乎完全一致。细微差别是计算精度所致。至于Eigenmode和前两者没有可比性。从上面的英文解释中可以看出。

请问楼上大虾,你所计算的M1,P1分别指什么,我初学HFSS,今天用driven modal和driven terminal仿真同一结构,似乎S11值差别较大 .不知为何,而且我用不同机子仿真同一结构其计算结果也存在很大差别,不知是我设置问题还是软件问题,真是郁闷了一天,那个AIR BOX该如何设置我还是不懂,似乎其设的越大,计算时间越长,但是否设的越大,它的计算精度越高呢? 望赐教！万分感激！

1、楼上的朋友，要想用好仿真软件，你必须对一些基本的天线概念、原理有确切的理解。你对smith圆图的理解还不够。M1是反射系数的大小（模）Magnitude，P1是其相位(角度）Phase。反射系数是由系统的阻抗及天线（模型）的输入阻抗决定的。2、不同机器及每次计算结果不同的问题。HFSS求解时是先在某一个频点（你设的setup决定）求adaptive解，该点的计算精度由两个参数决定，一是你要设的detS11的收敛值，二是计算的pass数。默认pass为3。这些设置改变的是收敛特性。所以你必须保证你的计算是在你的要求精度下收敛的，如果每次都没有收敛，其结果间的差别是可以理解的。3、软件在计算辐射特性时，是在模拟实际的自由空间的情形。类似于将天线放入一个矩形微波暗室。一个在暗室中的天线辐射出去的能量理论上不应该反射回来。在模型中的空气盒子就相当于暗室，它吸收天线辐射出的能量，同时可以提供计算远场的数据。空气盒子的设置一般来说有2个关键，一是形状，二是大小。形状就象微波暗室一样，要求反射尽可能的低，那么就要求空气盒子的表面应该与模型表面平行，这样能保证从天线发出的波尽可能垂直入射到空气盒子内表面，确切地说，是要使大部分波辐射到空气盒子的内表面的入射角要小。尽可能少地防止反射的发生（光学原理中何时会发生全反射?）。大小，理论上来说，盒子越大越接近理想自由空间，极限来说，如果盒子无限大，那么你的模型就处在一个理想自由空间中。但是硬件条件不允许盒子太大，越大计算量越大。一般要求空气盒子离开最近的辐射面距离不小于1/4波长。另外还有一个选择，就是用PML（Perfect Matching Layer理想匹配层）代替空气盒子。现在我这美国的同事们都用PML的。我在国内也是用radiation boundary。二者效果差不多。4、但愿上面的信息对你有所帮助。同时有个建议，建议你多看HFSS的帮助。如果你看不懂一般是有2个原因，一是可能是英语障碍，二是专业术语不懂。如果是前者，不需要我说什么。如果是后者，那你需要去看看天线的教科书，一定要弄懂一些基本概念。任何仿真软件无非由2部分核心组成，一是物理（原理），即术语的定义，基本公式，二是算法。我认为，弄清楚物理原理这是第一步。作为第二步，就是弄清楚算法，这样你就可以对整个仿真结果的有效性，精确性，稳定性等有信心。这样你就至少达到了HFSS的中级水平了。

楼上的兄弟我想说两句，依本人的经验感觉driven modal只是模型阻抗而driven termianl是天线的输出阻抗。我在模拟pifa antenna与patch antenna时都有这种感觉，要不然就与antenna原理不一。

谢谢joezh1999指教,小弟初学天线,存在很多问题,我还想问一下,HFSS中的gain和realized gain有何区别?我调试了两个不同结构,发现一次两者相差0.3DB,另一次两者相差5DB,这是什么缘故? 还有天线效率怎么看,虽然软件中有TOTOL EFFICIENCY 选项,但应该怎么看,我在调试中发现,不同的频率所对应的效率值不同,而且频率越大效率越高(成一线形,与谐振频率都无关,而且后面的频率,效率都大于1),按照辐射效率定义,为辐射功率与入设功率的比值,它应该是一个总体计算的值,是个频率功率的总和的比值,应该与频率无关啊,我想知道,一般看辐射效率该如何设置,我的理解哪里出现错误.望赐教！谢谢

楼上说的不错，我也有同感，它的效率大于1 ！

说实话，楼上的朋友问的关于HFSS的问题是问到点上了。本人从03年开始用HFSS9，到现在用HFSS10，一直都在研究如何仿真出具有有效性的结果。不仅我研究，我的美国同事也在研究，还直接和Ansoft公司的工程师讨论过。可以提供以下几点：1。在做天线仿真时，实际上你也就需要计算2大类指标，一是反射性指标，即S11，VSWR，端口阻抗，Smith圆图等等。二是传输性指标，即增益，方向图，效率等等。2。计算反射性指标相对来讲比较准确。当你用其他不同的软件，如CST计算来仿真，并与HFSS比较，二者的吻合性还是不错的。如果你再与实际测试结果比较，也是具有一定准确性的。3。计算传输性指标的时候，情形就有所不同了。比如我们常需要测试的指标天线效率（antenna efficiency），它是辐射到空中的总功率与发射机输入到天线端口的总功率之比（包括了反射的功率），还有就是辐射效率（radiation efficiency），它是指辐射到空间的功率与从天线输入端口透射进入天线的功率之比（不包括反射的功率）。在HFSS中的antenna parameters中有3个参数，一是radiated power，二是accepted power，三是radiation efficiency。其中radiated power就是你所要的天线效率，因为HFSS默认是把输入端口处的总功率作为1的（即做归一化）。accepted power即为透射功率。radiation efficiency即为辐射效率。radiation efficiency是不小于radiated power的。实际仿真计算时，radiation efficiency只与天线系统本身的损耗有关（比如热损耗）。如果你的导体边界采用PEC（理想导体），你的材料指定的损耗正切又比较小，理论上天线的损耗将会很小，也就是说辐射效率会在100％附近。此时计算误差的累积很容易导致大于1的出现。有人说方向图不准，还有人HFSS的增益算得不准，其实这些都是传输性参数，一个不对，恐怕大家都不会对了。4。至于高频与低频的区别问题以及在实际仿真的时候应该如何设置做才能保证传输性参数的有效性，有几个因素要考虑。（时间有限，下一贴接着说）

太感谢joezh1999了,小弟只身瞎想了几天,越想越模糊,听了你一席话,有一种豁然开朗的感觉,期待着你的续集！呵呵

感谢joezh1999，你的话很透切。请问一问题，HFSS 壬够仿真车载FM天线吗?f=88MHz~108MHz

该贴我发过好久了，但其热闹成都远不如其他的那些口水贴。因此早就沉下去了。加上本人时间紧张也就没有续贴。我写的东西对那些真正的对技术敏感的工程师应该是有所裨益的。该论坛有的人自己理解不深刻，却又以高手自居，还要怀疑别人的观点。既然有人将帖子顶上来了，就前面朋友们提到的部分问题加以解释。1。不要以为Ansoft的设计者们很傻。前面有人说HFSS算出的增益（total gain）不对，总比实际测量的大，不能自圆其说，所以后来就加了一个realized gain。按照他的逻辑是，后来版本加了realized gain是为了‘自圆其说’。HFSS中的Gaingain=4*pi*U/Pacc其中U是某方向的辐射强度，单位立体角的辐射功率；Pacc为accepted power，即从天线端口处透射进入天线的功率（该功率为总功率减去端口反射回去的功率）。因此，此Gain是未考虑天线反射时候的增益。而实际chamber中测试天线增益时，是考虑反射后的增益（即后来的realized gain）。Gain和radiation efficiency相对应（都是不考虑天线反射的）。Realized Gain＝4*pi*U/Pincident其中U同上，Pincident为天线端口处的总功率（包括了反射的功率）。此功率和实际chamber测试的功率应该相同。realized gain和total efficiency 相对应。total efficiency和radiation efficiency 的关系同于realized gain与gain的关系。所以现在明白为什么算出的gain一般会比实际测试的大了吧。不是HFSS算不对，而是使用者没有理解。进一步讨论，当在天线的谐振点处（附近）由于反射很小，实际上realized gain和gain应该是接近的。在远离谐振处，反射很大，此时计算的gain与realized gain差别将变大。2。很多人算出效率大于1，尤其频率越高越大于1。因此就有人下结论说HFSS是有问题的，它算不出符合物理定律的效率来。其实这也是偏见。关于这个问题我在其他的帖子里以及该贴的前面部分已经谈过很多点了，大家可以借鉴。其实，HFSS就好比是一系列测试仪器，你完成模型后让它计算的过程，就好比是你完成天线样品原型后用一系列仪器测试的过程。当测试进行时你要设置仪器，当测试完成后你要判断数据的有效性，这些都是需要专业知识（经验）的。如过测试数据不具有合理性（有效性）你应该会分析原因，也许是天线原型本身真的不行，也有可能是你测试仪器使用不当或者设置不正确。同样的仿真也是如此。你需要会做原型（建模型），需要会设置。每次计算的数据不具备有效性时，说明你的设置有问题。HFSS仿真时，mesh是基于波长做的，频率越高，波长越短，理论上要求划分的cell就要越来越细。而你在计算时，你总是选一个频点求解（adaptive solution），有两种可能，一种是你在该点的解是不正确的（精度不够，或者没有收敛）然后你在扫描其他频率后自然会得出错误的场解。导致效率不具有合理性。第二种是你的扫描频率范围太宽，波长越小偏离正确值就越多。所以你会看到频率高了之后效率容易大于1。3。关于FM的天线仿真问题。与手机天线相比，本质区别只是频率不同而已。然而波长长了后，仿真的尺度要变大，但是网格划分相应也变大了。决定计算量的是网格数的多少已经你要求的精度。所以HFSS是可以仿真FM天线的。为了节省时间，你可以用缩放原理。如果等比缩小（放大）天线的各个尺寸，其工作的波长也相应缩小（放大），而天线的各项指标不变。本人最近就将一个AMPS/PCS的双频天线缩成了一个wireless data的双频天线（2.4G-2.5G/5.15G-5.875G)，只是缩小尺寸，稍微调整某些参数即可。天线的形状没有变化。说了好多了，暂搁笔。

楼上大侠乃52rd之典范！强烈支持！

能如老兄这般将自己经验共享之人不多也.

joezh1999兄的见解独到，小弟先在此谢过。欢迎多发精贴！关于缩尺原理仿真FM车载天线，好主意！我马上就试。

joezh1999兄的话，对hfss初学者理解其工作原理大有裨益，节省了我们这些小虾米，胡思乱想的时间。受益扉浅

真的受益非浅啊

果然是大侠风范，佩服佩服。

偶也是！

Joe老兄还在上海××呢?不知道还记得小弟否，21rf上面的犀牛。好久没联系了，惭愧呀。各位网友，我当初在学习hfss时候可多亏了Joe老兄的帮忙。
祝工作顺利！

Faintt你好，自从21rf改版后我去那的次数大大减少了。改版基本是不成功的，有深度的帖子越来越少。犀牛的名字还有些印象。但是我给好些网友回过邮件，具体是哪一个有些混淆了，抱歉啊。有机会欢迎到上海找我。祝好运。

不错，哎,当初第一次用HFSS那叫郁闷啊,没人指点,自己摸索,时间又紧张......要是早点有这么好的信息.....

好贴，顶起来！

joezh1999,本人在深圳搞手机天线研发，很想跟您结识，做朋友，纯技术讨教，不知您注册52RD时的EMAIL现在还有没有效?如果有的话，我将发EMAIL跟您联系。

好贴，顶起来

上面的983439兄弟，我注册的邮件是有效的。欢迎来信。

joezh1999大侠乃52rd之典范,请告之邮件地址有问题求教 xiasf2008@126.com

从joezh1999兄的见解可以看出，是使用ansoft hfss 高手，这样的见解说实话，搜遍网络，很难见到，大公无私的人网上太少。本人想请教一个问题： hfss是高频仿真，但作为低频，如调幅（AM）天线（10Mhz）以下，效果怎样?老兄是否做过这一方面研究。谢谢！

基于FEM的HFSS是有其局限性的，mesh cell的大小，多少只在一定程度上影响仿真的精确性。IEEE AP上多篇做printed pifa的文章都指出了其在计算此类天线的S11时的不正确。而基于FDTD的软件在计算此类天线的S11就很准确了。
算法的问题是微波电磁场专业很专业的东西，一般还是不要研究了，投入精力和产出不成比例。
另外，以一个天线的大小尺寸去等比例推别的天线，这个受到的限制很大，如果是激励模式比较单一的天线这样问题不大，如果激励模式稍微有点复杂，就是mission impossible了，不然搞毫米波的就不用那么辛苦了。并且在波的传播中如果有圆柱面和球面的情况，HFSS毕竟是商业软件，采用cylindrical 和spherical harmonics的不可能很准确。如果有条件你不妨试试看用incident wave照射在一个金属球上，然后改变频率和球的大小，往高频走，看看和解析解算出来有多大不同就知道了。
PML在Time domain上用的比较多，因为不能让波无限制的传输，加PML认为波在这个表面全部辐射而无反射。Fequency domain的算法，PML的应用有所不同。如果做过基站天线的，在测量s11时也需要在暗室内进行，这个时候的暗室就是PML，防止近场内的反射对天线测量精度造成影响。

堅決頂起joezh1999，大俠！

好帖子啊，可惜我刚刚那个看到。本人是刚接触hfss的，在网上搜资料时看到joezh1999的发言，一路追随大侠的脚步来到这个论坛，深深敬佩joezh1999的学识和人品。
但对论坛有点小意见，怎么joezh1999的第一篇帖子被设置成精华帖，初来者无权查看，郁闷啊，我想这应该不是joezh1999的初衷的。哎。也是自己水平太差，努力吧！

不错，难得有人对hfss了解地这么透彻，估计help文件看了n多遍了。这样的好贴是应该经常翻出来晒晒的。

学习了

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