HFSS电磁仿真设计从入门到精通

　　《HFSS电磁仿真设计从入门到精通》是一本注重工程实践的HFSS电磁仿真设计教程，全书共17章，分上下两篇，上篇全面介绍了HFSS的设计流程、各种设计功能和具体操作方法。下篇主要通过实际工程设计实例，讲解HFSS在微波器件设计、天线设计、天线阵分析设计、高速数字信号完整性分析、谐振腔分析设计和SAR计算、雷达散射截面分析、时域瞬态求解器和HFSS-IE求解器的工程应用等方面的具体应用。

　　《HFSS电磁仿真设计从入门到精通》体系完整、可读性和工程应用性强，适合AnsoftHFSS初学者学习参考和具有一定HFSS使用基础的读者学习提高，也可供高等院校、研究院所、公司企业等从事微波射频与电子通信领域的工程技术人员参阅。

李明洋，有着多年HFSS使用经验的资深工程师，在微波射频和天线设计领域有很好的研究，曾参加多个国家级项目的设计，曾出版多本HFSS专业书籍。

上篇基础篇
第1章HFSS概述
1.1HFSS简介
1.2启动HFSS
1.3HFSS工程的通用设置
1.3.1设置工程文件的默认路径
1.3.2新建设计文件设置
1.4HFSS设计流程

第2章入门实例——T形波导的内场分析和优化设计
2.1设计概述
2.2T形波导内场分析
2.2.1新建工程设置
2.2.2创建T形波导模型
2.2.3分析求解设置
2.2.4运行仿真分析
2.2.5查看分析计算结果
2.2.6保存设计并退出HFSS
2.3T形波导的优化分析
2.3.1新建一个优化设计工程
2.3.2参数扫描分析设置和仿真分析
2.3.3查看参数扫描分析结果
2.3.4优化设计
2.3.5查看优化结果
2.3.6保存并退出HFSS

第3章HFSS工作界面
3.1HFSS工作界面
3.1.1主菜单栏
3.1.2工具栏
3.1.3工程管理窗口
3.1.4属性窗口
3.1.5三维模型窗口
3.1.6信息管理窗口
3.1.7进程窗口
3.1.8状态栏
3.2栅格显示和栅格平面
3.3显示坐标系
3.4本章小结

第4章HFSS中的建模操作
4.1创建长方体模型
4.1.1创建长方体模型的操作步骤
4.1.2物体属性对话框的详细解释
4.2HFSS中的基本模型及其创建
4.2.1鼠标光标的移动模式
4.2.2捕捉模式（SnapMode）
4.2.3物体的基本模型
4.3物体的材料属性
4.3.1编辑物体材料库
4.3.2设置物体模型的材料
4.4改变视图
4.4.1改变视图的操作命令
4.4.2显示和隐藏物体模型
4.5选择模式与操作
4.5.1选择模式
4.5.2选择操作
4.5.3多重选择
4.6物体模型的几何变换
4.7物体模型的布尔运算操作
4.8HFSS中的坐标系
4.8.1相对坐标系
4.8.2面坐标系
4.9建模相关选项的设置
4.10本章小结

第5章边界条件和激励
5.1概述
5.2边界条件的类型和设置
5.2.1理想导体边界条件
5.2.2理想磁边界条件
5.2.3有限导体边界条件
5.2.4辐射边界条件
5.2.5对称边界条件
5.2.6阻抗边界条件
5.2.7集总RLC边界条件
5.2.8分层阻抗边界条件
5.2.9无限地平面边界条件
5.2.10主从边界条件
5.2.11理想匹配层
5.3激励的类型和设置
5.3.1波端口激励
5.3.2波端口激励的设置步骤
5.3.3集总端口激励
5.3.4Floquet端口激励
5.3.5入射波激励
5.3.6电压源激励
5.3.7电流源激励
5.3.8磁偏置激励
5.4本章小结

第6章HFSS求解器和求解分析设置
6.1求解器和求解类型
6.1.1HFSS求解器
6.1.2HFSS-IE求解器
6.2自适应网格剖分
6.2.1收敛标准
6.2.2收敛精度
6.2.3自适应网格剖分频率的选择
6.3求解设置
6.3.1添加和定义求解设置
6.3.2修改和删除已添加的求解设置
6.4扫频分析
6.4.1扫频类型
6.4.2添加和定义扫频设置
6.4.3修改和删除已添加的扫频项
6.5设计检查和运行仿真分析
6.5.1设计检查
6.5.2运行仿真分析
6.6本章小结

第7章HFSS中的变量和Optimetrics
7.1变量
7.1.1变量类型
7.1.2变量定义
7.1.3添加、删除和使用变量
7.2Optimetrics模块
7.3参数扫描分析
7.4优化设计
7.4.1初始设计
7.4.2定义优化变量
7.4.3构造目标函数
7.4.4优化算法
7.5调谐分析
7.6灵敏度分析
7.7统计分析
7.8Optimetrics应用实例
7.8.1定义变量
7.8.2参数扫描分析举例
7.8.3优化设计举例
7.8.4调谐分析举例
7.8.5灵敏度分析举例
7.8.6统计分析举例
7.9本章小结

第8章HFSS的数据后处理
8.1求解信息数据
8.2数值结果
8.2.1数值结果的显示方式
8.2.2数值结果的类型
8.2.3输出变量
8.2.4查看数值结果的操作步骤
8.2.5编辑图形显示结果报告
8.3场分布图
8.3.1绘制场分布图的操作步骤
8.3.2场分布的动态显示
8.4天线辐射问题的后处理
8.4.1定义远区场辐射表面
8.4.2天线方向图
8.4.3天线参数
8.4.4HFSS中天线阵的处理
8.5本章小结

下篇实践篇
第9章HFSS环形定向耦合器设计实例
9.1环形定向耦合器简介
9.2使用HFSS设计环形定向耦合器概述
9.2.1耦合器的理论计算
9.2.2HFSS设计简介
9.2.3HFSS设计环境概述
9.3新建HFSS工程
9.4创建环形定向耦合器模型
9.4.1设置默认的长度单位
9.4.2建模相关选项设置
9.4.3定义变量length
9.4.4添加新材料
9.4.5创建带状线介质层模型
9.4.6创建带状线金属层模型
9.5分配边界条件和激励
9.6求解设置
9.6.1求解设置
9.6.2扫频设置
9.7设计检查和运行仿真分析
9.7.1设计检查
9.7.2运行仿真分析
9.8查看仿真分析结果
9.8.1查看S参数扫频结果
9.8.2查看4GHz频点的S矩阵
9.9结果讨论
9.9.1重新仿真验证S矩阵结果
9.9.2使用端口平移功能验证S矩阵结果
9.10本章小结

第10章HFSS微带天线设计实例
10.1微带天线简介
10.1.1微带天线结构
10.1.2微带天线的辐射机理
10.1.3微带天线的馈电
10.1.4矩形微带天线的特性参数
10.2设计指标和天线几何结构参数计算
10.3HFSS设计和建模概述
10.3.1微带天线建模概述
10.3.2HFSS设计环境概述
10.4新建HFSS工程
10.5创建微带天线模型
10.5.1设置默认的长度单位
10.5.2建模相关选项设置
10.5.3添加和定义设计变量
10.5.4创建介质基片
10.5.5创建辐射贴片
10.5.6创建参考地
10.5.7创建同轴馈线的内芯
10.5.8创建信号传输端口面
10.6设置边界条件和激励
10.6.1设置边界条件
10.6.2设置端口激励
10.7求解设置
10.7.1求解频率和网格剖分设置
10.7.2扫频设置
10.8设计检查和运行仿真分析
10.8.1设计检查
10.8.2运行仿真分析
10.9查看天线回波损耗
10.10参数扫描分析
10.10.1分析谐振频率随辐射贴片长度L0的变化关系
10.10.2分析谐振频率随辐射贴片宽度W0的变化关系
10.10.3输入阻抗和同轴线馈电点位置的变化关系
10.11优化设计
10.11.1设置优化变量
10.11.2添加优化设计
10.11.3运行优化设计查看优化结果
10.12查看优化后的天线性能
10.12.1重新运行仿真分析
10.12.2查看天线性能
10.13本章小结

第11章HFSS阵列天线分析
11.1HFSS设计概述
11.1.1阵元模型
11.1.2HFSS设计环境概述
11.2新建工程
11.3创建阵元模型
11.3.1设置默认的长度单位
11.3.2建模相关选项设置
11.3.3创建波导阵元
11.3.4创建阵元外的自由空间模型
11.4分配边界条件和激励
11.4.1设置CellBox左右两侧表面为一对主从边界条件
11.4.2设置CellBox前后表面为一对主从边界条件
11.4.3为阵元波导底面分配波端口激励
11.4.4为CellBox上表面分配Floquet端口激励
11.5求解设置
11.6设计检查和运行仿真分析
11.6.1设计检查
11.6.2运行仿真分析
11.7查看仿真分析结果
11.7.1定义辐射表面
11.7.2查看天线阵元场强方向图
11.7.3查看天线阵列的场强方向图
11.8本章小结

第12章HFSS差分信号分析实例
12.1HFSS设计概述
12.1.1HFSS求解类型和建模简述
12.1.2求解频率和扫频设置
12.1.3HFSS设计环境概述
12.2新建工程
12.3创建带状线差分对模型
12.3.1设置默认的长度单位
12.3.2建模相关选项设置
12.3.3创建差分信号线模型
12.3.4创建FR4介质层
12.3.5添加和使用变量
12.4分配端口激励
12.4.1创建波端口激励表面
12.4.2分配波端口激励和差分信号对
12.4.3设置差分信号线
12.4.4端口平移
12.5求解设置
12.5.1求解频率设置
12.5.2扫频设置
12.6设计检查和运行仿真分析
12.6.1设计检查
12.6.2运行仿真分析
12.7数据后处理
12.7.1差模信号的S参数扫频分析结果
12.7.2共模信号的S参数扫频分析结果
12.7.3端口的差模阻抗和共模阻抗
12.7.4端口处差模信号和共模信号的电场分布
12.8本章小结

第13章HFSS谐振腔体分析实例
13.1圆柱形腔体谐振器简介
13.2HFSS设计概述
13.2.1HFSS建模和求解简介
13.2.2HFSS设计环境概述
13.3新建工程
13.4创建圆形谐振腔模型
13.4.1设置默认的长度单位
13.4.2建模相关选项设置
13.4.3创建圆形谐振腔体模型
13.5边界条件和激励
13.6求解设置
13.7设计检查和运行仿真分析
13.7.1设计检查
13.7.2运行仿真分析
13.8结果分析
13.8.1谐振频率和品质因数Q
13.8.2腔体内部电磁场的分布
13.9参数扫描分析
13.9.1定义设计变量
13.9.2创建介质圆柱体
13.9.3添加参数扫描分析设置
13.9.4运行参数扫描分析
13.9.5参数扫描分析结果
13.10本章小结

第14章HFSS计算SAR工程实例
14.1设计背景
14.2HFSS设计概述
14.2.1建模概述
14.2.2HFSS设计环境概述
14.3新建工程
14.3.1运行HFSS并新建工程
14.3.2设置求解类型
14.3.3设置默认长度单位
14.3.4建模相关选项设置
14.4创建偶极子天线模型
14.4.1创建相对坐标系
14.4.2创建偶极子天线模型
14.4.3给偶极子天线分配集总端口激励
14.5创建外壳和脑组织液模型
14.5.1创建第一个球体
14.5.2创建第二个球体
14.5.3生成外壳和脑组织液模型
14.6创建SAR的计算线
14.7分配辐射边界条件
14.8求解设置
14.9设计检查和运行仿真分析
14.9.1设计检查
14.9.2运行仿真分析
14.10查看分析结果
14.10.1SAR计算结果
14.10.2BrainFluid模型内部的电场分布
14.11本章小结

第15章HFSS雷达散射截面分析实例
15.1雷达散射截面介绍
15.2HFSS设计及其设计环境概述
15.3新建HFSS工程
15.4设计建模
15.4.1创建长方体模型
15.4.2设置PML边界条件
15.5求解设置
15.6双站RCS分析
15.6.1定义入射波激励
15.6.2设计检查并运行仿真分析
15.6.3查看双站RCS分析结果
15.7单站RCS分析
15.7.1定义入射波激励
15.7.2运行仿真分析
15.7.3查看单站RCS分析结果
15.8本章小结

第16章HFSS时域求解器应用实例
16.1HFSS时域求解器和TDR分析
16.1.1HFSS时域求解器简介
16.1.2TDR分析介绍
16.2HFSS设计概述
16.3新建HFSS工程
16.4设计建模
16.4.1创建同轴线结构模型
16.4.2设置端口激励
16.5求解设置
16.6设计检查和运行仿真分析
16.7查看TDR分析结果
16.8本章小结

第17章HFSS-IE求解器应用实例
17.1HFSS-IE求解器介绍
17.2HFSS设计及其设计环境概述
17.3新建HFSS工程
17.4设计建模
17.4.1创建曲线
17.4.2创建纺锤形金属体
17.5设置平面波激励
17.6求解设置
17.7设计检查和运行仿真分析
17.7.1设计检查
17.7.2运行仿真分析
17.8查看分析结果
17.9本章小结
……