Ansoft hfss Ansoft_HFSS教程 Ansoft_HFSS帮助文档翻译 chapter4

4画几何模型Drawing the Geometric Model 这一章讲如何创建一个如前所述的本征模问题的几何模型。目标如下：l 定义问题区域。l 创建构成本征模型的物体。l 存储模型于一组磁盘文件中。现在你已经准备好开始使用模拟器了。执行命令窗口仍停留在屏幕上。时间：完成这章大约需要10分钟时间。选择软件 对于这个问题,选择Driven Solution。激励解 选择Driven Solution 是为了使用基于软件的有限元求解由源激励的机构。Ansoft HFSS计算了无源高频结构的S参数，如微带线，传输线。软件包括后处理命令, 这个命令是用于具体分析结构的电磁场特性。 使用Driven Solution，可以计算：l 基本的电磁场量，对于开放边界而言，还可以计算辐射近场和远场。l 特性端口阻抗和传播常数。l 一般 S参数和相对于具体端口阻抗归一化的S参数。 本征模解 选择Eigenmode Solution是用于计算某一结构的本征模或谐振。本征模解可以找出结构的谐振频率以及谐振点的场值。Ansoft HFSS本征模软件可以求出无耗和有耗结构的本征模，可以计算出腔的无载Q值。Q是一个性能参数，是反映系统能量损耗的尺度。无载Q是由于有耗材料引起的。因为端口和源均被限制为本征模问题，因此Q的计算不包括由于源引起的损耗。 下列限制适用于本征值求解：l 发射无需计算。l 下列边界条件可以不作定义： 端口 入射波 电压降 电流 磁偏置 辐射l 快速扫频和具体扫频是不可见的。l Matrix Data和Matrix Plot是不可见的，并且执行窗口中的Matrix变 为Eigen Modes。开始三维建模 为了画几何模型，要使用三维建模，它是创建物体的Ansoft HFSS端口。 当你开始三维建模时，四个很清楚的窗口被称为视窗出现了，他们中的三个显示的是你正在创建模型的二维视图，而第四个显示的是一个完全的四维视图。每一个窗口中的点显示的是模型所处的位置；这些点在活动窗口中是闪烁的。想在窗口中画的话，必须先在这个窗口中激活它。通过将指针移近窗口，观看指针旁边的字母，你就可以分辨出窗口使用的是那一个坐标系统。 开始三维建模 1 在执行命令菜单上部选择Draw。三维模拟窗口出现。当软件打开三维建模窗口时，你可能会被告知开始记录你所需的任何宏观尺寸。（你可以通过使用Option/project preferences命令来设置剩余项和其他特征的性能。）1 选择OK忽略此信息。接着，你将被提示选择你想使用的长度单位： 3 从Select unites旁的菜单中，选择cm。 4 选择OK，接受厘米为该问题的单位。选择的单位显示在Absolute/relative 坐标菜单中。 三维建模窗口可以分为几部分： 视窗（显示了不同的透视图） 注意： 如果你想进一步了解Ansoft HFSS中的任一方面，比如三维建模命令或者窗口，这里有显示相关帮助的几个选项：l 在窗口中选择Help。l 按F1键，可以看出指针变为？，在你需要帮助的选项上单击鼠标。l 使用Help菜单中的命令。侧窗口 三维建模的左区域（或者右区域，决定于你的喜好设置）被称为侧窗口。在侧窗口里，你可以改变坐标或者设置物体模型的突变来代替默认值。这个窗口也是许多特殊命令显示的地方。使用这个菜单来选择使用坐标的类型。你可以从绝对坐标系统或者相对坐标系统来选择。被选的坐标系统作为菜单名称出现。 通过这个区域可以输入x-,y-,z-和半径，距离，或者角度的值。为了使坐标区域生效，对号必须选择。通过坐标区域可以输入各种要求的坐标。 使用这些对号框可以在你选择物体或者物体某一部分（最高点，线，面等等）的时候，选择你想采用的“snap-to”类型。当你选择other框时，出现一个窗口，你可以从多种snap-to选项中来选。通过坐标区下面的空白区，你可以输入许多要求的信息。在这里，你可以输入你所选择命令的具体信息。Snaps Grid和Vertex snap-to设置已经设置为默认并已激活。你不需要指定这个问题的设置。 为选择snap-to行为，需要：1从snap-to按键中选择Other。坐标区域下出现一个窗口。2选择你要的Edge Snap类型。你可以从下列中选择：Grid inters. 允许你在网格与轴的交界点设置突变。Edge center 允许你在边界的中心点设置突变。Arc center 允许你在弧形中心设置突变。3选择你要的Face Snap类型。你可以从下列中选择： Axis inters 允许你在轴与物体的交界点设置面突变。 Face center 允许你在物体的面中心设置突变。4选择OK来接受snap-to行为。定义画图区域包含模型的区域被称为画图区域；四个视图窗口使你可以观察到这个区域的不同透视图，这些在最初除了坐标轴，都是空的。 注意： 因为窗口可以被用户化，所以可能会不同于这本指南上所展示的。例如，如果有人在你之前已经使用过三维建模，也许他们已经改变了工具栏中的默认位置。如果出现这种情况的话，不要担心；使用程序中出现的窗口就可以了。当你的项目需要默认时，这本指南会提醒你。 为了创建模型，你必须激活在其中创建的窗口。激活你将要画模型的窗口：l 单击左下角(yz)的窗口。指针将会标记出当前它所处的窗口坐标系统。在这个窗口里，开始画你的模型。绝对和相对坐标 在这本书中，你将在绝对坐标下操作。如果设置的是相对坐标，相对坐标从你定义的原点测量，这个原点可以改变。如果设置的是绝对坐标，坐标系统从系统定义的原点测量。 检查位于窗口上方的Absolute/Relitive坐标菜单。l 如果没有选择绝对坐标，那么从侧窗口中的Rel.cm菜单里选择Absolute.网格 三维模拟器使用网格设置是为了在你画图时提供一个可视向导。这里没有与网格点相关的特殊类型。然而，你可以设置网格，使得每一个网格点可以在给定单元中显示。缺省设置保持网格点间相距30个象素，不管你放大或缩小，而且每一个网格点的开始都出现在20cm。 现在你已经准备好开始画组成几何形状的物体了。创建几何模型 天线问题的几何模型包括两部分：角锥喇叭和作为辐射区域用的虚拟物体。在端口可以用边界条件而不是物理体来模拟。画喇叭天线第一个物体要画的是喇叭天线。由于可以借助对称工具你只需画半个喇叭。因为该喇叭有一个比较复杂的边界，所以你要为喇叭建立一个2D交界面，然后将它围绕Z轴旋转就可以啦。 画2D交界面画交界面用Line/Polyline命令。在这个命令里，你选择一系列的点并用线段连接起来。2D物体用线段的Close选项合成。几何图形和尺寸（cm）如下所示：角锥喇叭的上部分长度为1.37波长。这个长度的选取是因为从和的幅度和相位转换的最小长度。画2D部分：1. 选择yz视图2. 选择Lines/Polyline。将出现用于输入新折线或是已有的折线的名称的对话框。3. 在Edit/create区域里输入horn,选择OK.4. 为在2D交界面上输入每个点的x.y.z坐标。按一下步骤输入第一个坐标：a) 选择x面复选框。这将使的可以输入x坐标。b) 如果x面的值不是0，输入0。c) 重新复选x面，使之失效。这将使得数据的起点x坐标锁定在0.d) 在y面输入0；e) 在z面输入0；5. 选择Enter.这样折线的第一个点就确定啦。注意： 在缺省的情况下，为折线添加点的方式被设成AddVert，将使得可以添加单独的顶点和两个点之间的直线。5 入下列的坐标，在每个点后选择Enter6 当输入最后一个点时选择Close。这将使得输入的所有的点连成一条闭合线。7 单击Color，选择颜色为蓝色。8 放开Covered。这使得交界面成为2D物体。你也可以使用Surfaces/Cover Lines 命令。9 选择Done.这样你就完成了2D部分。注意物体太小而不容易看见。10 选择View/Fit All/All Views(热键f)展开物体直到充满各个视图。现在你的准备旋转该2D部分来形成喇叭旋转2D部分当你完成2D的图画部分，用Solids/Sweep/Around Axis命令使得它绕z轴。旋转交界面1. 选择Solids/Sweep/Around Axis.以下的显示信息表明一旦你旋转了，那么原先的2D 物体将被删除：2. 选择OK.一个列表（2D物体的）将出现。3. 选择horn4. 选择OK.这个2D交界面被选择。在面窗口有为旋转的控制。5. 在Sweep Axis下选择z。这使得物体绕z轴旋转。6. 在Angle of sweep域输入。这使得物体绕交界面旋转。7. 在Number of steps中输入。这与所创建的圆和圆柱的阶段对应。这与你对物体的光滑程度有关系。注意：为了创建一个真实的表面，在Number of steps中输入。 使Draft Angle成为。9 . 选择Enter.于是就形成一个horn.该3D的名称和颜色都与2D的相同。Horn的形状如下图所示。注意这个horn有面，与numbers of steps 中的输入值对应。保存几何结构当你在建模时，你应当时不时的保存你的数据文件。Ansoft HFSS并不自动为你保存。如果有问题出现而导致系统崩溃，你就无须重新画几何模型。保存模型：l 选择File/Save。一个进度条出现表明系统在检查是否有重叠的物体。当系统确定没有重叠后，便保存文件。注意：如果你不在这个时候保存你的文件，那么面的个数与第五章的有轻微的不同。画辐射边界为了分析辐射效应，你必须产生一个离辐射源足够远的透明辐射表面。首先，产生一个虚拟物体，它代表扩展的问题域。然后，用Setup boundaries/Sources命令，分配一个辐射边界。由于系统在默认情况下用器件的外部空间(不是显示在3D模型器中的网格区域)来定义问题域。当你对辐射效应不感兴趣时这样能节省计算资源，可以使用默认问题域。然而，对于辐射问题，你必须产生一个明确定义你感兴趣区域的虚拟物体。代表辐射边界虚拟物体没有必要是球体的。但是，对于结构体，它们必须是凸状的。为了节省计算资源，将辐射边界放在离辐射源四分之一到十分之一波长的地方。对于这个问题，在喇叭末端画一个方盒状的虚拟物体，用它代表辐射边界。盒子的长、宽分别为3.5cm,3cm。由于问题的对称性，长的大小减半。对于整个几何结构的模型，长度为7cm。 画辐射边界1. 选取Solids/Box以产生一个矩形方盒。在旁边的窗口出现了可以输入方盒的基本顶点的操作。2. 在X栏输入0。3. 在Y栏输入-3.5。4. 在Z栏输入7.67。5. 选取Enter以把这个输入的点设置为方盒的基本顶点。系统接受这个点，并出现一个代表方盒信息的窗口。6. 在Enter box size下面的X栏输入-3.5。7. 在Y栏输入7。8. 在Z栏输入3。9. 在Name栏输入abc。为了使分配材料，边界等得以简化，需要该物体一个区别性/描述性的名字。10. 点击在Color旁边的颜色方盒。出现了一个颜色模板，选取红色。11. 选取Enter。方盒出现在整个窗口里。但是，它太大了以致于看不清。12. 按f键。视图改变了，使得方盒很容易看见。由于方盒与喇叭部分地重叠，你必须在方盒里产生一个空间以安装喇叭。你可以从方盒中减去喇叭以产生此空间。从abc中减去horn如果一个物体部分地重叠于另一个物体，那么作为最后模型，这个几何结构是无效的。系统无法知道哪个物体占据了阴影体积。在系统要产生有限元网格时，会出问题。为了避免这个问题，你必须使用布尔操作以联合，交互或减去重叠区域。对于此问题，从方盒中减去喇叭。这就在方盒中产生了一个与喇叭中被重叠部分相匹配的空间。喇叭安装于此空间，这样两个物体就不再重叠了。然而，由于在执行布尔操作，所以，在这个操作结束后，你减去的物体将被删除掉。因此，复制一个喇叭并将它粘贴到模型中去。第二个喇叭将占据与第一个相同的空间。然后，你可以从辐射方盒中减去第二个喇叭。拷贝horn 建立一个临时horn拷贝，然后将它粘贴回模型中。 拷贝horn:1. 选择Edit/Select.一列物体出现在边窗中。2. 选择horn.3. 选择OK4. 选择Edit/Copy.这样该物体就被放在粘贴缓冲区中。5. 选择Edit/Paste.这样物体就被放在模型中。缺省情况下名字为horn1. 削减物体现在你可以删除这个临时物体啦。从abc中去掉horn11. 选择Solids/Subtract.一个警