«Москва 2009 Введение Программа HFSS Ansoft v. 9-11 для электродинамического моделирования СВЧ структур В1. Общая характеристика HFSS Ansoft В настоящее время основной тенденцией развития программ проектирования ...»

Банков С.Е., Курушин А.А.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

СВЧ УСТРОЙСТВ И

АНТЕНН С

Ansoft HFSS

Москва 2009

Введение

Программа HFSS Ansoft v. 9-11 для

электродинамического моделирования СВЧ структур

В1. Общая характеристика HFSS Ansoft

В настоящее время основной тенденцией развития программ проектирования радиоэлектронных систем можно считать интеграцию подсистем проектирования ориентированных на разработку узких классов радиоэлектронной аппаратуры в единую систему, поддерживающую процесс разработки всех устройств от цифровых схем обработки и формирования сигналов до СВЧ схем и антенн. В рамках этой тенденции средства проектирования различных по физике функционирования и методам математического анализа устройств объединяются вместе на базе единой платформы, позволяющей интегрировать результаты работы разных программ с целью создания проекта всей радиоэлектронной системы в целом.

Особый интерес здесь вызывает возможность интеграции средств проектирования цифровой и аналоговой аппаратуры, которая по большей части является СВЧ аппаратурой.

В последнее время наблюдается рост предложения на рынке программных средств автоматизированного проектирования как в области цифровой, так и аналоговой техники. Говоря о разработке цифровых устройств, следует отметить создание новых методов моделирования устройств обработки и формирования цифровых потоков данных. Группа таких подходов получила название косимуляции. Эти методы успешно реализованы в программе Ptolemy1, являющеся частью самой мощной среды проектирования радиосистем ADS – Advanced Design System (компания Agilent).

Аналогичная задача решается программой VSS, входящую в наиболее распространенную в России систему проектирования СВЧ устройств MWO – Microwave Office2.

Что касается программ расчета аналоговой части радиосистем, то здесь происходит переход от программ, рассчитывающих СВЧ структуры методами теории цепей (к которым относится метод Олинера, www.agilent.com www.moffice.com имеющий в ряде случаев достаточно высокую для практики проектирования точность) к программам, выполняющим полноценный расчет трехмерного электромагнитного поля. Эта тенденция объясняется, в первую очередь тем, что многие части реального устройства не поддаются декомпозиции на элементы, которые есть в библиотеке моделей. Например, даже в простейшем случае анализа плавного поворота многослойной микрополосковой линии, трудно определить, где микрополосковая линия, а где линия с подвешенной подложкой.

Говоря о программах электродинамического моделирования, следует отметить большое разнообразие используемых математических методов.

Метод моментов, реализованный в MWO, предназначен для моделирования многослойных печатных схем. Он значительно усовершенствован в системе IE3D3 – системе трехмерного электродинамического моделирования СВЧ устройств. Программа IE3D позволяет, в частности, рассчитывать антенные системы сложной конфигурации и анализировать их диаграммы направленности. Она включает до десяти утилит, которые значительно расширяют ее возможности, вплоть до анализа нелинейных СВЧ устройств во временной области. Другая программа этой же компании (Zeland) Fidelity решает задачу электродинамического моделирования методом FDTD (Finite Difference Time Domain). Этот метод позволяет анализировать более сложные структуры, произвольной конфигурации. Он также реализован в программе FDTD, которая позволяет анализировать невзаимные СВЧ устройства (например, ферритовые вентили, циркуляторы и т.д.).

В настоящее время большое развитие получила программа High Frequency System Simulator (HFSS) компании AnSoft, которая предназначена для анализа трехмерных СВЧ структур, в том числе, антенн и невзаимных устройств, содержащих ферриты. Наследуя лучшие возможности, реализованные в одноименных программах компаний Hewlett Parcard и Agilent, она сделала значительный шаг вперед. Среди новых возможностей Ansoft HFSS можно отметить:

- периодические граничные условия, предназначенные для анализа антенных решеток;

- систему макросов, значительно расширяющую возможности программы;

- подпрограмму анализа собственных колебаний и собственных волн (eigenmode solver);

www.zeland.com - новые возможности визуализации результатов анализа, в частности, анимации картин поля, построение трехмерных диаграмм направленности и т.д.;

- адаптивный алгоритм решения электродинамических задач, обеспечивающий высокую эффективность моделирования сложных структур;

- возможность анализа многополюсников с многомодовыми портами;

- обширные базы данных по СВЧ материалам и СВЧ компронентам;

- возможность параметрического анализа и оптимизации параметров структуры.

В последние 5 лет именно HFSS, в разработке которой приняли участие фирмы Hewlett Packard, Agilent и Ansoft, заняла лидирующее положение в мире проектирования СВЧ устройств. Другие программы, использующие электродинамические методы расчета – IE3D, Microwave Office, Microwave Studio предназначены для своих классов задач. HFSS первой из коммерческих программ показала в полную силу широкие возможности строгого электродинамического моделирования.

Рис. В-1. Интерфейс программы HFSS, полностью интегрированный с Ansoft Designer показывает излучающую структуру, ее диаграмму направленности при возбуждении структуры дискретным источником напряжения, частотные зависимости входного сопротивления.

Электродинамическое моделирование в HFSS основано на использовании метода конечных элементов (Finite Element Method, FEM).

Решение граничной задачи ищется в частотной области. Использование метода конечных элементов обеспечивает высокую степень универсальности численных алгоритмов, которые оказываются весьма эффективными для широкого круга задач от анализа волноводных и полосковых структур до моделирования антенн и сложных невзаимных устройств, содержащих гиротропные среды.

HFSS позволяет с высокой точностью рассчитывать внешние параметры СВЧ многополюсников: матрицы рассеяния, матрицы импедансов и адмитансов. Это служит основой для интегрирования HFSS с другими программами проектирования реализующими, например, решение нелинейных задач. Рассчитанные S-параметры могут использоваться далее в программах анализа линейных и нелинейных схем, в частности, в программе Microwave Office, Serenade Ansoft или ADS. HFSS полностью совместим с платформой Ansoft Designer, предназначенной для сквозного проектирования радиоэлектронных систем (см. рис. В1).

Процесс проектирования с помощью HFSS включает в себя ряд стандартных шагов:

1. Создание модели анализируемой структуры, в том числе:

- создание трехмерной графической модели структуры (чертежа);

- задание параметров материалов, из которых состоит структура.

2. Определение электродинамических параметров структуры, включающее:

- задание граничных условий на поверхностях, формирующих анализируемый объект;

- определение и калибровка портов;

- задание параметров решения.

3. Электродинамический анализ исследуемого объекта, в том числе:

- анализ объекта в полосе частот;

- параметрический анализ объекта;

- параметрическая оптимизация объекта.

4. Визуализация результатов электродинамического анализа, включающая:

- построение графиков в декартовых, полярных координатах, диаграмм Смита, диаграмм направленности и т.д.;

- анимация распределений электромагнитного поля и электрического - сохранение результатов анализа в файлах данных.

Все этапы проектирования указанные выше рассматриваются в настоящей книге.

Для того, чтобы получить более полное представление о возможностях HFSS рассмотрим подробнее ряд наиболее важных особенностей этой программы.

В.2. Точное и достоверное моделирование сложных структур HFSS включает в себя ряд подпрограмм, реализующих различные функции. В их число входит подпрограмма решения граничных задач электродинамики, которую иногда называют решающим устройством, хотя, конечно, ни о каком реальном устройстве речь не идет. Эта подпрограмма с доказанной надежностью обеспечивает получение достоверных и точных результатов.

Рис. В-2. Пример многослойной распределительной СВЧ структуры в Пользователям HFSS следует помнить, что работа с решающим устройством такой сложности является творческим процессом, в котором успех во многом зависит от квалификации пользователя и от его понимания сути процесса решения электродинамической задачи. Существенным моментом здесь является правильный выбор параметров расчета. Это относится не только к верному черчению всех форм, и точному заданию материалов анализируемой структуры, но и к тому какими машинными ресурсами располагает проектировщик, как мелко он может разбить пространство на элементарные ячейки, как быстро машина может решить задачу, используя метод уплотнения сетки. Немаловажное значение для успеха имеет то, насколько обосновано и верно выбрано количество анализируемых мод в сложных элементах устройства.

HFSS пока осуществляет анализ исключительно линейных структур.

Поэтому для моделирования нелинейных узлов (усилители, генераторы, детекторы) приходится их разделять на линейную часть, анализируемую в рамках HFSS и нелинейную, которая моделируется другими программами с помощью аппарата эквивалентных схем. Это выполняется в программе Ansoft Designer или Ansoft Serenade.

Рис. В-3. Плоская антенна в корпусе сотового телефона Мощным средством повышения точности решения является адаптивный метод формирования сетки, который состоит в следующем: начальное разбиение пространства на тетраэдральные ячейки создается с помощью базовых элементов, имеющихся в библиотеке HFSS (примитивов). Это начальное разбиение на ячейки предоставляет грубую информацию о поле, выделяя области с высокой его напряженностью или с большими градиентами. Разбиение на ячейки затем уплотняется только там, где поле претерпевает резкое изменение, уменьшая вычислительные затраты при улучшении точности решения. Если необходимо, пользователи могут вести адаптацию вручную, интерактивно используя интерфейс программы.

В.3. Создание чертежей трехмерных объектов Блок черчения пространственных моделей, совместимый с AutoCAD, выполняет следующие операции:

- многократное объединение 3D объектов, вычитание и пересечение их, - динамическое вращение объектов, - выделение/скрытие объектов, - сдвиг 2D и 3D объектов в пространстве и создание 3D объектов из 2D объектов, - параметризация объектов для оптимизации формы по заданному критерию, - неограниченные undo/redo и др. операции.

Рис. В-4. Диэлектрический резонатор и распределение поля внутри База данных HFSS включает широкий спектр материалов с разными диэлектрической проницаемостью, магнитной проницаемостью, электрическими и магнитными тангенсами угла потерь. Пользователи могут использовать однородные, неоднородные, анизотропные, проводящие, резистивные и полупроводниковые материалы при моделировании.

Программа включает возможность моделирования ферритов для невзаимных приборов (рис. В-4). Феррит может иметь однородное статическое подмагничивание.

Система HFSS включает большую библиотеку стандартных структур, которая ускоряет процесс черчения сложных объектов. К их числу относятся:

- микрополосковое T разветвление, - микрополосковые и полосковые линии, связанные по широкой и по узкой стороне, - срезанные и несрезанные повороты микрополосковых линий, - радиальные и несимметричные изгибы линий, - коаксиальные линии с заданным Zo, - круглая и квадратная 3D спираль, - магический Т-мост, - плоские антенны, - спиральные конфигурации и др.

Рис. В-6. HFSS позволяет увидеть трехмерную диаграмму направленности HFSS вычисляет основные характеристики антенн, в том числе коэффициент усиления, трехмерные диаграммы направленности (ДН) в дальней зоне, сечения ДН в дальней зоне ширину луча по уровню 3 дБ (рис.

В-6), направленность антен-ны, усиление, коэффициент эллиптичности и т.д.

Рассчитываются поляриза-ционные характеристики, включая компоненты поля в сферических координатах и векторы поляризации поля.

Рис. В-7. Этот волноводно-коаксиальный переход является тестовой задачей HFSS. Точность расчета по сравнению с экспериментальными Постпроцессор HFSS – это специальная программа, которая:

- Обеспечивает анимацию для любого поля и его визуализацию в виде векторов, контуров или заштрихованных контуров.

- Обрабатывает статические и анимационные чертежи на любой поверхности, включая поверхности сечения объектов, трехмерных поверхностей объектов и на трехмерных пространственных поверхностях.

- Выполняет анимацию векторов поля, скалярного поля или любой заданной величины, связанной с полем, используя постпроцессорную обработку данных расчета (рис. В-7).

Визуализация поля и трехмерной диаграммы направленности, использующие мягкие цветовые переходы, позволяют изучить ближние поля и поля излучения с высокой точностью. Пользователи могут вращать структуру в реальном масштабе времени с мгновенными модификациями графиков.

Постпроцессор также выполняет обработку данных, после расчета поля. С его помощью можно вычислить такие характеристики как мощность рассеяния, пог-лощенная энергия, добротность, S-параметры и связанные с ними характеристики. Также могут быть рассчитаны абсолютные значения полей. Т.е. в каждой точке пространства можно вывести модуль и фазу векторов Е и Н электромагнитного поля.

Рис. В-8. В любом сечении можно видеть электрические и магнитные поля, ближнее реактивное и дальнее поле излучения.

Уникальные возможности предоставляет анализ поля во всевозможных сечениях, а также анимация распределения поля за счет изменения фазы возбуждающего генератора, что создает впечатление прохождения поля через структуру. После накопления определенного опыта, эту анимированную картину можно использовать для оптимизации структуры, и для анализа качества конструкции. Эти картины движущего поля приносят неоценимую помощь разработчику, поскольку известно, что лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать.

Калькулятор поля - это подпрограмма, предназначенная для обработки результатов решения граничной задачи в виде распределений векторов электрического и магнитного полей. Калькулятор может вычислить производные от векторов поля и их компонент, преобразовать и записать полученные данные в файл и многое другое.

Калькулятор не выполняет расчеты, пока они не нужны для дальнейшего использования или вывода на график. Таким образом, экономятся вычислительные ресурсы и время.

В.9. Параметрический анализ и оптимизация HFSS имеет мощный макрокомандный язык с возможностью автоматической записи и модификации. Эти возможности реализованы в программе Optimetrics, которая выполняет параметрический анализ и оптимизацию структуры, изменяя форму и размеры входящих в нее элементов.

Рис. B-9. Тестовая структура волноводного делителя мощности и В качестве целевой функции при оптимизации могут использоваться как отдельные S-параметры, так и другие характеристики, включая диаграмму направленности и параметры антенны. Например, диаграмма направленности четырехспиральной антенны, которая широко используется, например, в приемниках GPS. Ее излучение имеет круговую поляризацию и диаграмму направленности с очень малыми задними лепестками. Антенна моделировалась на HFSS. Используя расширенные макрокоманды, проектировщик способен быстро сделать десятки расчетов, чтобы понять, какие параметры сильнее влияют на ширину луча антенны, коэффициент усиления и уровень боковых лепестков.

HFSS учитывает влияние корпуса на излучающие свойства антенны.

Используя оптимизацию с помощью утилиты Optimetrics, проектировщик способен минимизировать это влияние и оптимизировать структуру по критерию максимума коэффициента усиления и минимума кросс поляризационного излучения.

В.10. Общая платформа программы Ansoft Designer Система Ansoft Designer - это программа для проектирования электронных схем и радиосистем различного назначения.

Рис. В-10. Многооконный интерфейс Ansoft Designer включает схемное, системное, топологическое и электродинамическое представление Новая функция «Solver on Demand» предназначена для связи между интерфейсом Ansoft Designer и программой Ansoft HFSS. Ansoft Designer интегрирует в одном интерфейсе анализ на электромагнитном, схемном и системном уровнях. Программа решаетв том числе и стандартные классические задачи, такие как расчет устойчивости и проектирование согласующих структур транзисторных СВЧ усилителей, перестраиваемых генераторов, смесителей, систем связи, антенн и т.д. Ansoft Designer переводит проектирование СВЧ, ВЧ, высокоскоростных цифровых схем и систем связи на новый более высокий уровень. Все последние нововведения, включая импортирование, выделение параметров, мгновенный переход от схемного к топологическому представлению, интеграция между другими программами фирмы Ansoft – реализованы в AnSoft Designer.

Рис. В-11. Анализируемая схема делителя мощности включает распределенные линии и дискретную компоненту навесного сопротивления Его интерфейс позволяет вызвать сразу в этом же окне и несколько других важных утилит: Nexxim (косимуляция на системном уровне), и Q3D Extractor (выделение данных с учетом статистического распределения). В общем случае Ansoft Designer позволяет рассчитать сложную схему, которая включает и антенные решетки, и ферритовые невзаимные элементы, и цифровые схемы обработки сигналов.

Рис. В-12. Постпроцессорная обработка данных включает вывод Sпараметров, ближнего и дальнего поля, диаграммы направленности, параметров антенны, линейных и нелинейных характеристик Таким образом, Ansoft Designer является инструментом для косимуляции на уровне системы с учетом отдельных блоков, разработанных на электро-динамическом уровне. Ansoft Designer уменьшает риски проектирования и дает инженеру глубокий анализ и детальную информацию во время выполнения всех этапов разработки.

Ansoft Designer включает библиотеки компонентов ведущих мировых фирм: Motorola (мощные LDMOS транзисторы), Murata (микроконденсаторы, микро-индуктивности, фильтры и др.), NEC (малошумящие микротранзисторы), TDK (компоненты систем связи) и других японских, европейских и американских компаний.

Рис. В-13. Анализ потенциальных возможностей активного элемента, окружностей устойчивости, равного усиления и коэффициента шума, возможности сглаживая характеристик, импортирования и синтеза моделей на основании измеренных данных – эти и многие другие опции В заключение вводной части отметим, что предлагаемая книга охватывает все основные вопросы, необходимые для освоения программы HFSS Ansoft.

Она ориентируется на девятую версию, а таже на версии 10 и 11, которые представляет собой существенное развитие более ранних вариантов. По принципу изложения материала данная книга продолжает линию, представленную в популярном пособии по HFSS фирмы Hewlett Parcard [3].

Завершая вводную часть нашей книги, необходимо также отметить большой вклад, который вносят в дело распространения и внедрения в учебный процесс современных СВЧ программ Самарская школа, Питерская школа, многие научные институты и ВУЗы, которые предпринимают серьезные усилия по разработке радиосистем с использованием современных коммерческих программ. Приносим благодарность кафедрам МЭИ, МАИ, Владимирского политехнического института, Калужского НИИ Радиосвязи, Тульского Института “Полет”, и конкретно к.т.н. Грибанову А.Н., к.н.т.

Текшеву В.Б., проф. Трошину Г.И., проф. Нефедову Е.И. за помощь и поддержку при создании данной книги.

Интерфейс программы Ansoft HFSS v.9- HFSS - это пакет программ, предназначенный для расчета параметров и моделирования электромагнитных полей в сложных СВЧ устройствах.

Программное обеспечение включает программу черчения трехмерных объектов, программу расчета, включающую несколько методов решения граничных задач и постпроцессор для обработки и детального анализа полученных результатов.

Перед решением электродинамической задачи необходимо начертить анализируемое устройство, задать материалы для каждого объекта, указать порты и граничные условия на поверхностях. Затем HFSS рассчитает электромагнитное поле в каждой точке исследуемой структуры и найдет по этим данным S-параметры и другие характеристики.

HFSS включает в себя программу расчета собственных волн волноведущих структур и собственных колебаний СВЧ резонаторов Eigenmode. Эта программа вычисляет резонансные частоты собственных колебаний и постоянные распространения собственных волн структуры на основании ее геометрии, свойств материалов и граничных условий.

HFSS может получить решение для фиксированной частоты или для ряда частот.

Для работы HFSS необходимо использовать мощные современные компьютеры. Следующие требования являются минимальными:

Процессор: Pentium III, 500 MHz, Свободное пространство на жестком диске (для программы HFSS v.9): Mb, Оперативная память (RAM): 256 MB.

Для решения сложных задач, которые включают оптимизацию проекта, рекомендуются использовать компьютер со следующими возможностями:

Процессор: Pentium IV, 1 GHz, Пространство на жестком диске (для программы HFSS и временных файлов): 500 MB, Оперативная память (RAM): 2 GB.

Следующие операционные системы поддерживают HFSS Ansoft версии 9Windows NT 4.0 Workstation, • Windows NT 4.0 Server, • Windows 2000 Professional, • Windows XP Professional.

Интерфейс HFSS состоит из нескольких окон, линейки меню, линейки инструментов, и линейки состояния (рис. 1.1).

Строка меню (самая верхняя на рис. 1.1) позволяет управлять файлами проекта, настройкой параметров рабочего стола, черчением объектов и установкой всех параметров расчета.

Для получения справки нажмите Shift+F1. Для открытия справки о пункте меню можно также воспользоваться кнопкой на панели инструментов.

Рис. 1.1. Интерфейс программы HFSS Ansoft версии 9… HFSS содержит следующие пункты меню, которые расположены в верхней части главного окна:

Команды в меню File предназначены для управления файлами File проекта HFSS и для вывода на печать.

Команды в меню Edit предназначены для редактирования Edit геометрических объектов, а так же для отмены и повторения действий над объектами.

Команды в меню View предназначены для отображения частей View рабочего стола и объектов модели, для изменения параметров окна 3D Modeler, и для изменения вида модели.

Команды в меню Project служат для добавления в HFSS проекта Project новой конструкции, для просмотра и задания набора данных, и Команды в меню Draw предназначены для черчения одно-, двух-, и Draw трехмерных объектов, а также для операций преобразования однои двумерных объектов в трехмерные.

Команды в меню 3D Modeler используются для импорта, Modeler экспорта, и копирования файлов Ansoft 2D Modeler и файлов 3D Modeler, задания материалов объектов, для управления разбиением пространства на элементарные ячейки в 3D Modeler, задания списка поверхностей объектов, выполнения булевых операций с объектами, для установки единиц измерения и др. операций.

Команды в меню HFSS управляют всеми параметрами активного HFSS проекта. Большинство этих параметров доступно из дерева проекта.

Команды меню Tools используются для: изменения библиотеки Tools материалов активного проекта, упорядочивания библиотеки материалов, запуска и записи сценариев расчета (скриптов), обновления и добавления библиотек, настройки панели инструментов рабочего стола, модификации программных Команды меню Window используются для упорядочивания окон 3D Window Modeler и для упорядочивания кнопок на панели инструментов.

Команды меню Help служат для получения контекстно-зависимой Help справочной информации.

Кнопки на панели инструментов и выпадающие меню предназначены для быстрого выполнения различных команд.

Для выполнения команды нажимается кнопка на панели инструментов или название команды в выплывающем меню.

Для модификации панели инструментов на рабочем столе, выполните следующую операцию:

• В меню Tools (Инструменты), нажмите Customize (Настройка).

• Правой кнопкой мыши щелкните по любой кнопке на панели инструментов, и выберите в выплывающем меню пункт Customize (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Окно выбора и настройки интерфейса HFSS Несколько выплывающих меню появляются, когда вы щелкаете по объекту правой кнопкой мыши. Они появляются, когда курсор находится в области панели инструментов рабочего стола, в окне 3D Modeler, и в окне Project Manager.

Выплывающее меню Это меню в области панелей инструментов рабочего для панели стола служит для отображения окон или панелей инструментов (Toolbar) Выплывающее меню в Меню, используемое в 3D Modeler для выбора, окне трехмерного масштабирования и выполнения операций движения черчения (3D Modeler) (Project Manager) используется для управления Выплывающее меню проектом и создания файлов и параметров решения;

в окне управления для назначения и редактирования граничных условий, проектом (Project выделения объектов, и операций над сеткой разбиения;

Manager) добавления опций анализа, и управления установками создания постпроцессорных отчетов; установок на расчет дальних и ближних полей, редактирования опций проекта и, запуска программы Ansoft Maxwell 1.6. Инструментальная линейка в меню Инструментальная линейка в выплывающем меню позволяет установить или убрать какие-либо операции в инструментальной линейке. Для того, чтобы сделать это:

• Нажмите правой кнопкой мыши в области верхней линейки.

Рис. 1.3. Выбор Рис. 1.4. Диалоговое окно Customize… для интерфейса программы HFSS Рядом с компонентой интерфейса установлен флажок, который показывает, что данный пункт видим (рис. 1.3). Например, если флажок появляется рядом с командой Project Manager, тогда окно Project Manager будет находиться на рабочем столе.

Нажмите команду Customize, чтобы открыть диалоговое окно Customize (рис. 1.4), в котором имеется возможность изменить параметры настройки инструментальной панели на рабочем столе.

Выплывающее меню в окне 3D Modeler используется, чтобы выбирать, и изменять (изменением масштаба изображения, вращением и т.д.) вид геометрии, для применения булевых операций, назначения материалов, границ, источников возбуждений, разбиения на ячейки объектов в методе конечных элементов и работе с видом электромагнитных полей (рис. 1.5).

Чтобы обратиться к меню в окне 3D Modeler:

• Нажмите правой кнопкой мыши в окне 3D Modeler (в области черчения объектов).

Рис. 1.5. Операции с объектами в меню 3D Modeler Появившееся выплывающее меню предоставляет доступ к командам (рис.

1.5) обработки модели. Прежде, чем изменять параметры любого объекта, его необходимо выделить.

1.8. Вспомогательные меню в окне Project Manager Каждый узел, или пункт, в дереве проекта (рис. 1.1) имеет вспомогательное меню, которое вызывается нажатием правой кнопки мыши.

Например, нажимая на значок Boundaries, можно назначать границы на выбранные объекты и их поверхности (рис. 1.6), просмотреть информацию о всех назначенных границах активного проекта, удалить все границы, показать или скрыть геометрию границы, дать новое имя, изменить приоритет предварительно назначенной границы и использовать ассистент PML для создания границы типа идеально согласованный слой.

Рис. 1.6. Задание границ с помощью выплывающего меню Линейка состояний размещена внизу окна черчения (рис. 1.7). Она показывает информацию о текущих командах, которые выполняются при черчении.

Чтобы показать или скрыть линейку состояний, используется команда Status Bar в меню View. Линейка состояний отображает следующее:

• поля координат X, Y, и Z;

• опускающийся список, указывающий ввод абсолютных или относительных координат точек в декартовой, цилиндрической или сферической системе координат;

• единицы измерения чертежа модели.

Окно Project Manager показывает открытые структуры проекта, которые представлены в виде дерева проекта (рис. 1.8).

Окно Project Manager показывает детали проекта HFSS, образуя «дерево проекта». Каждый проект обычно включает геометрическую модель, граничные условия и описание материалов, информацию об электромагнитном поле и данные постпроцессорной обработки (результаты анализа).

Верхний узел, находящийся в дереве проекта указывает имя проекта. По умолчанию он имеет имя Projectn, где n - порядок, в котором проект был добавлен к текущему сеансу включения HFSS.

Вы можете задать автоматическое развертывание дерева проекта. Для этого:

1. В меню Tools укажите Parameters, и затем нажмите General Options.

Появляется диалоговое окно Options.

2. В закладке Project Options, выберите Expand Project Tree on Insert (рис.

1.9).

В этом диалоге имеются также другие установки проекта. Отметим, что имя директории TEMP должно иметь только английские символы.

1.10. Просмотр деталей конструкции Как только Вы включаете в проект новую конструкцию, она появляется как дополнительный узел в дереве проекта. Его имя HFSSModelN по умолчанию, где N – порядковый номер конструкции.

Разверните значок конструкции в дереве проекта, чтобы рассмотреть все данные о модели, включая ее граничные условия и материалы, поля в структуре и информацию постобработки.

Узел Definitions находится внизу дерева проекта и отображает все установки параметров материалов, которые сделаны в модели.

1.11. Работа с окном свойств Properties Окно Properties отображает атрибуты, или свойства элемента, выбранного в проекте, дереве хронологий, или в окне 3D Modeler. Окно Properties дает возможность редактировать свойства моделируемой конструкции (табл. 1.1).

Табл. 1.1. Состав дерева проекта Граничные условия в конструкции, задающие поле Boundaries на поверхностях области анализа Источники возбуждения, имеющиеся в конструкции Excitations Операции разбиения на ячейки, заданные для Mesh объемов или поверхностей. Установки разбиения на Operations Analysis Установки для оптимизации конструкции Optimetrics Вывод всех рассчитанных характеристик Results Port Field Display Field Overlays Папки графиков, представляющие поля на поверхностях или в объеме и рассчитанные по ним Radiate Чтобы редактировать конструкцию в проекте, нужно:

• В дереве проекта, дважды щелкнуть значок части конструкции, который Вы хотите редактировать. Появляется диалоговое окно с параметрами её. В этом диалоге Properties может быть несколько закладок (рис. 1.10).

Рис. 1.10. Окно свойств (слева) выбранного в дереве хронологии (справа) объекта Чтобы постоянно видеть окно Properties, в меню View, нажмите Property Window. Рядом с этой командой появляется флажок, если окно Properties видимо. Либо щелкните правой кнопкой мыши в области инструментальной панели сверху рабочего стола, и затем нажмите Properties в меню. Рядом с этой командой появляется флажок, если окно Properties видимо.

1.12. Модификация атрибутов объекта При первоначальном создании любого объекта появляется окно, состоящее из двух закладок: Attribute и Command. После появления в дереве хронологии, и для модификации атрибутов объекта:

1. Выберите объект, щелкая его в окне или нажимая его имя в дереве хронологий.

2. Появляется закладка Attribute, в которой можно отредактировать нужный параметр объекта (рис. 1.11).

В зависимости от параметра, Вы можете редактировать его, выполняя следующее:

• Установите флажок, чтобы применить атрибут; или уберите флажок, чтобы блокировать эту опцию.

• Щелкните в поле и отредактируйте численное значение или текст, и затем нажмите ENTER.

• Нажмите кнопку OK и отредактируйте текущие параметры настройки.

1.13. Команды модификации свойств объекта Закладка Command (рис. 1.12) в окне Properties отображает информацию о действии, выбранном в дереве хронологий, которое было выполнено ранее.

Например, при создании объекта командой Draw>Box, или при модификации объекта, командой Edit>Duplicate>Mirror.

Рис. 1.12. Диалог изменения свойств объекта Не все опции в закладке Command могут изменяться. Опции, которые обычно изменяют – координаты, размеры (высота, радиус, и т.д.), и другие параметры, включая прозрачность. Для изменения команд создания объекта:

1. В дереве хронологий, выберите команду, которую Вы хотите редактировать.

2. В закладке Command в окне Properties, отредактируйте нужные параметры и выберите единицы измерения.

1.14. Работа с окном черчения трехмерных объектов В окне 3D Modeler чертятся все составные части конструкции (рис. 1.13).

Оно появляется справа окна менеджера Project Manager сразу, как вы откроете проект HFSS в проект или нажмете на значок. Окно 3D Modeler состоит из области черчения и просмотра модели и дерева хронологий.

Чтобы открыть новое окно 3D Modeler, задайте команду на добавление новой конструкции в текущий проект Insert HFSS Design, либо нажмите Рис. 1.13. Дерево хронологии и область черчения модели Рекомендуется чаще сохранять проект. Модель, которую Вы чертите, сохраняется вместе с текущим проектом, когда Вы нажимаете File > Save.

Объекты чертятся в окне 3D Modeler. Вы можете создавать трехмерные объекты, используя команды меню Draw, или Вы можете чертить одномерные (1D) и двумерные объекты, и затем управлять ими, чтобы создать трехмерные объекты.

Вы можете изменять вид объектов в окне 3D Modeler без изменения их фактических размеров или положения, вращая или смещая их.

Дерево хронологии (рис. 1.14) в окне 3D Modeler перечисляет все модели структуры, плоскости и детали проекта, включая системы координат и списки поверхностей.

Дерево хронологии состоит из списка всех команд, которые применялись к объектам модели. Эти команды перечисляются в порядке, в котором они выполнялись.

Рис. 1.14. Дерево хронологии проекта  Чтобы рассмотреть выполненную команду в дереве хронологий, нажмите имя пункта в дереве хронологий. Опции этой команды появляются в окне Properties.

Дерево хронологий содержит следующие подробности модели:

Объекты всей модели и хронология команд, выполненных Model при черчении каждого объекта.

Coordinat Все системы координат, использованных в активной e Systems модели.

Плоскости всех систем координат. Когда Вы создаете Planes систему координат, по умолчанию задаются плоскости xy, Все объекты типа «точка», включенные в активную Points Списки объектов или поверхностей активной модели.

Lists Создание списка - удобный способ объединять группу объектов для вывода, например, графиков полей на нескольких плоскостях.

1.16. Последовательность этапов работы в HFSS Для решения задачи необходимо последовательно выполнить ряд операций: начертить объект, запустить решение граничной задачи, выполнить анализ конструкции. Алгоритм решения задачи на HFSS Ansoft представлен на рис. 1.15.

Далее рассмотрим, как выполнить следующие операции в HFSS:

• Черчение геометрической модели.

• Редактирование параметров модели.

• Назначение переменных для изменения модели.

• Задание параметров для решения электродинамической задачи.

• Проверка правильности установок проекта.

• Выполнение моделирования.

• Вывод графиков S-параметров.

• Создание графика поля в пространстве или на плоскости.

• Выполнение анимации результатов.

Рис. 1. 15. Алгоритм решения задачи с помощью HFSS Для оптимизации конструкции применяется программа Оптиметрик (Optimetrics). С помощью ее можно найти оптимальные размеры и параметры конструкции. Использование Оптиметрика включает следующие шаги:

• Создание установок параметрического анализа.

• Выполнение параметрического анализа.

• Вывод графиков, рассчитанных S-параметров.

• Создание графиков полей в заданных сечениях.

• Создание анимации поля.

• Задание переменных, которые будут варьироваться.

• Установка на оптимизацию, которая включает задание целевой функции и диапазона изменения переменных для оптимизации.

• Запуск и выполнение оптимизации.

• Во время оптимизации, вывод графика целевой функции на текущей итерации.

• Выполнение моделирования для оптимальных значений переменных.

Проект HFSS - папка, которая включает одну или большее число моделей (конструкций) HFSS. Каждая конструкция включает геометрическую модель, граничные условия и материалы, данные о рассчитанных полях и информацию постобработки.

Новый проект по имени Project n автоматически создается, когда программа запускается. Открыть проект можно командой File > New.

Рекомендуется использовать команды меню File, чтобы управлять проектами. Если Вы перемещаете или изменяете имя файла без использования этих команд, программа не способна найти информацию для решения модели.

Когда Вы создаете проект HFSS, файл получает расширение.hfss и сохраняется в выбранном каталоге. Любой файл, связанный с этим проектом также сохранен в этом каталоге.

Перечислим обычные HFSS файлы и типы папок:

Design_name.hfssresults Project_name.hfssresults.asol.pjt.anfp Создание проектов • В меню File нажмите New.

Новый проект отображается в дереве проекта. Он называется по умолчанию Project_n, где n - порядок, в котором проект был добавлен в текущем сеансе работы.

Определения проекта, такие как границы и материалы, сохранены под именем проекта в дереве проекта.

Вы задаете имя проекта, когда сохраняете его, используя команды File>Save, или File>Save As.

Открытие существующего проекта Откройте предварительно сохраненный проект. Для этого:

1. В меню File нажмите Open.

2. Используйте браузер, чтобы найти файл проекта с расширением.hfss. По умолчанию, отображается файл, который может быть открыт или преобразован HFSS.

3. Выберите файл, который Вы хотите открыть.

4. Щелкните OK. Информация о проекте появляется в дереве проекта.

Открытие нескольких проектов 1. В меню File нажмите Multiple Open.

2. Используйте браузер, чтобы найти файл проекта HFSS версии 9.0 с расширением.adsn.

3. Выберите файл, который Вы хотите открыть.

4. Щелкните OK. Информация о проекте появляется в дереве проекта.

Открытие проектов, с которыми уже работали 1. В меню File, нажмите Open.

2. Выберите тип файла Ansoft Legacy EM Projects (*.cls) в списке.

3. В опускающемся списке Look in, найдите размещение проекта. В списке папок, дважды щелкните папку, чтобы найти ту, которая содержит проект.

4. Дважды щелкните проект, который Вы хотите открыть.

1.18. Трансляция проектов HFSS других версий Когда Вы открываете HFSS проект, созданный в Ansoft HFSS версии 8. или более ранней, все предпроцессорные данные всего проекта транслируются. Отметим, что результаты решения и установочные данные Оптиметрика недоступны, однако модель номинального проекта транслируется.

Сделаем дополнительные замечания относительно преобразования различной информации в наследуемом проекте (табл. 1.2).

Табл. 1.2. Информация о проекте в менеджере проекта • хронология конструкции преобразованной геометрии Геометрия недоступна; поэтому первоначальные свойства объектов, модели Properties. Однако, геометрию можно изменять, • Для единиц измерения, недоступных в версии 9.0, таких как ярд, используются самые близкие доступные единицы;

модель будет масштабироваться, чтобы учесть новые • Импедансные и градуировочные линии порта станут Возбуждения и интегральными линиями в HFSS 9. Если наследуемый границы проект содержит и импедансные и градуировочные решения Driven Terminal, а нагрузочные линии будут • Границы, назначенные при выборе пересечений объектов или в сечении прямоугольника, не преобразуются.

• Для границы, назначенной на пересечении двух поверхностей, HFSS 9.0 создаст новый двумерный плоский объект по области пересечения и назначит • Функции, определенные в ранних проектах, станут Материалы переменными проекта в версии 9.0; поэтому, функциональные свойства материалов преобразуются.

• При трансляции анизотропных материалов, для этих объектов создаются системы координат, связанные с • Нелинейные материалы из ранних проектов, которые имеют величины магнитного насыщения больше нуля, обрабатываются как ферритовые материалы в версии 9.0.

• Измельчение сетки, выполненное в любых объемах в Mesh наследуемых проектах, игнорируется.

Operations • некоторые установки, включая переменные конструкции, Optimetrics не транслируются, однако, номинальная модель может • Параметризация преобразованной модели ограничена, потому что недоступна хронология создании конструкции.

• Проекты, которые содержали нагрузочные линии, Тип решения преобразуются к типу решения Driven Terminal в версии • Только решения при описании части граничных условий как импедансные границы или только решения открытой Установки на задачи не поддержаны в версии 9.0; поэтому эти режимы решение в наследуемых проектах игнорируются.

• Для решения в версии 9.0 используется только начальное разбиение на сетку. Все другие разбиения не • Элементы матрицы S-матрицы сохраняются только для основного типа волны. Для высших типов волн S-матрица не сохраняется в версии 9.0; поэтому выбор этих типов волн в наследуемых проектах игнорируются.

• В диапазоне изменения частот, величина Number of Steps, преобразуется к значению Step Size в версии 9.0.

• общее количество требуемых адаптивных проходов в наследуемом проекте становится равным Maximum адаптивных прохода, и затем запрашиваются еще Solutions (Решения) Сохранение нового проекта 1. В меню File, кликните Save As.

2. Используйте браузер, чтобы найти путь, в котором вы сохраните файл.

3. Напечатайте имя файла в разделе File name.

4. Используйте верное расширение для файла.

5. Если окно имеет опцию Switch to saved, сделайте следующее:

• оставьте опцию, для выбора нового имени файла, и затем выберите текущий файл.

• Исключите выбор Switch to saved чтобы сохранить файл под новым именем.

6. Кликните OK.

Сохранение активного проекта • В меню File, кликните Save.

Рекомендуется чаще сохранять проект при черчении геометрии. Хотя HFSS имеет опцию “auto-save”, но автоматическое сохранение может быть недоста-точным.

HFSS при сохранении проекта переписывает его поверх имеющегося.

Сохранение копии проекта Чтобы сохранить существующий активный проект с новым именем, и другим расширением файла:

1. В меню File нажмите Save As.

2. Используйте браузер, чтобы найти каталог, где Вы хотите сохранить файл.

3. Напечатайте имя файла в поле File name.

4. Выберите нужное расширение файла.

5. Если окно имеет поле Switch to saved, сделайте одно из следующего:

• Оставьте поле выбранным, чтобы отобразить новое имя файла, и затем закройте текущий файл.

• Отмените выбор Switch to saved, чтобы сохранить файл под новым именем без изменения содержания файла.

6. Щелкните OK. HFSS сохранит проект под новым именем или расширением файла в месте, которое Вы задали.

HFSS сохраняет в автосохраняющемся файле последние действия, которые Вы выполнили в активном проекте в случае, если произойдет, например внезапный аварийный отказ компьютера. Автосохраняющийся файл сохраняется в том же самом каталоге как проектный файл и получает имя Projectn.hfss.auto по умолчанию, где n - порядок, в котором проект был добавлен к текущему проекту. HFSS автоматически сохраняет все данные проекта в авто-сохраняющемся файле, кроме данных решения. По умолчанию, HFSS автоматически сохраняет данные проекта после каждых редактирований. “Редактирование” – это любое действие, которое Вы выполнили, которое изменяет данные в проекте или конструкции, включая действия, связанные с управлением проектом, созданием модели и решением.

Чтобы изменять параметры автосохранения:

1. В меню Tools, укажите на Options, и затем нажмите General Options.

Появляется диалоговое окно Options (рис. 1.16).

2. В закладке Project Options, отметьте галочкой Do Autosave. Эта опция выбрана по умолчанию.

3. В поле Autosave interval, введите число редактирований, которое будет производиться между автоматическим сохранением. По умолчанию, эта число равно 10.

4. Нажмите OK, чтобы применить параметры автосохранения.

Как только указанное число редактирований выполнено, происходит сохранение модели. Это означает, что HFSS сохраняет данные решения и очищает любую хронологию undo/redo.

Когда HFSS выполняет автосохранение, к первоначальному имени проекта файла добавляется расширение “.auto”. Например, “Project1.hfss” будет автоматически сохранен как “Project1.hfss.auto”.

1.20. Восстановление данных проекта в автоматически После внезапной остановки компьютера или другого сбоя Вы можете восстановить проект из автосохраняемого файла.

Чтобы восстановить данные из автосохраняющегося файла:

1. Запустите заново HFSS.

2. В меню File нажмите Open, и затем выберите первоначальный файл проекта Projectn.hfss, который Вы хотите восстановить, при автоматически сохраняющемся файле Projectn.hfss.auto. Появляется окно Crash Recovery (рис. 1.17), которое позволяет открыть или оригинальный проектный файл или файл, который автоматически сохранился после остановки расчета.

3. Выберите Open project using autosave file (рис. 1.17), чтобы восстановить проектные данные из автосохраняющегося файла, и затем нажмите OK.

HFSS заменит первоначальный проектный файл данными из автосохраняющегося файла. HFSS при этом данные из первоначального файла проекта будут потеряны.

Рис. 1.17. Диалог восстановления файла задачи Замечание. Даже когда Вы отменяете команду, HFSS рассматривает это действие как редактирование, которое включается в число шагом, после которых происходит автосохранение.

Отметим, что когда Вы закрываете или переименовываете проект, HFSS удаляет файл автосохранения. HFSS предполагает, что Вы сохранили любые изменения, сделанные на данный момент.

Отметим также, что когда Вы восстанавливаете проект, Вы не можете восстановить все данные решения; восстановление автосохраняющегося файла означает, что Вы будете терять все данные решения, которые существовали в первоначальном проектном файле.

Если Вы выбираете восстановление автосохраняющегося файла, Вы не можете восстановить первоначальный проектный файл; восстановление данных с помощью автосохраняющегося файла необратимо.

Команды отмены Используйте команду Undo в меню Edit, чтобы отменить последнее действие, которое Вы выполнили в активном проекте или конструкции.

1. В окне Project Manager, сделайте одну из следующих операций:

• чтобы отменить последнее действие в активном проекте, типа вставки конструкции или добавления переменных проекта, выделите этого проект (нажмите на его значок).

• чтобы отменить последнее действие, которое Вы выполнили в активной конструкции, типа черчения объекта или удаления графика, нажмите значок конструкции.

2. В меню Edit, нажмите Undo, или нажмите кнопку Undo на инструментальной панели. Ваше последнее действие теперь исключено.

Замечание. Вы не можете отменить анализ команду HFSS > Analyze.

Заметим также, что когда Вы сохраняете проект, HFSS всегда удаляет хронологию undo/redo для проекта и его конструкций.

Команды Redo Используйте команду Redo в меню Edit, чтобы повторно вернуть, или восстановить, последнее воздействие, которое было отменено, или уничтожено. Вы можете восстановить отмененное воздействие, связанное с управлением проектом, созданием модели и постобработкой.

1. В окне Project Manager сделайте следующее:

• чтобы восстановить последнее действие, которое Вы отменили на активном проекте, типа вставки конструкции или добавления проектных переменных, нажмите значок проекта.

• чтобы восстановить последнее действие, которое Вы отменили на активной конструкции, типа черчения объекта или удаления графика поля, нажмите на значок конструкции.

2. В меню Edit нажмите команду Redo, или нажмите кнопку Redo на инструментальные панели. Ваше последнее отмененное действие теперь повторно выполнится.

Заметим, что когда Вы сохраняете проект, HFSS всегда очищает всю хронологию undo/redo для проекта и его конструкций.

1.21. Проверка правильности установки проектов Прежде, чем Вы запускаете анализ модели, очень важно сначала выполнить проверку установок проекта. Чтобы выполнить проверку активного проекта выполните следующие действия:

1. В меню HFSS, нажмите Validation Check. HFSS проверит установки проекта, после чего появится окно Validation Check (рис. 1.18).

2. Просмотрите результаты тестирования в окне Validation Check.

Рис. 1.18. Окно проверки правильности задания проекта 3. Если имеются предупреждения, то они появляются в окне Message Manager (рис. 1.19).

Рис. 1.19. Предупреждения: Граница «PerfE2» перекрывается с границей «Imped1», граница «PerfE3» перекрывается с границей «PerfE4»

4. Если проверка показывает, что шаг в проекте выполнен не полностью или некорретно, то рассмотрите детали этого шага и устраните недостатки.

показывает, что этот шаг выполнен.

показывает, что этот шаг не выполнен полностью и расчет невозможен.

показывает, что этот шаг требует внимательного анализа; это предупреж-дение, но выход на счет возможен.

5. В меню HFSS, кликните Validation Check для запуска проверки, после того, как Вы детально проверили какую либо установку для незавершенного или некорректно выполненного шага.

6. Кликните Close.

Окно Progress показывает динамику процесса расчета (на рис. 1. показывается окно Progress, в котором показывается проверка перекрытия границ).

Чтобы показать или скрыть окно Progress, сделайте одно из следующего:

• В меню View, кликните Progress Window. Появляется бокс, чтобы вызвать команду, если окно Progress видимое.

• Щелкните правой кнопкой мыши дерево хронологий, и затем нажмите Progress в меню. Флажок появляется рядом с этой командой, если окно Progress видимо.

Вы можете экспортировать следующие типы файлов из HFSS_ 9:

Когда Вы экспортируете файл в формате Ansoft 2D Modeler (.sm2), экспортируется геометрия, имеющаяся в плоскости x-y.

Чтобы экспортировать файл с расширением.sm2 выполните операции:

1. В меню 3D Modeler, нажмите Export, чтобы сохранить файл в формате Ansoft 2D Modeler.

2. Используйте браузер, чтобы найти каталог, в котором Вы хотите сохранить файл.

3. Напечатайте имя файла в поле File name.

4. Выберите Ansoft 2D Geometry Files (*.sm2) из списка Save as type.

5. Щелкните Save. Файл экспортируется в указанное место как файл с расширением.sm2.

Отметим, что если Вы хотите экспортировать плоскость, которая не лежит в плоскости x0y, Вы можете создать систему относительных координат для переопределения места ее расположения.

Вы можете экспортировать HFSS трехмерные модели в файлы с форматами (рис. 1.21):

.sat ACIS трехмерное геометрические тело.sm3 Файл HFSS 3D Modeler в ACIS версии 2.0 или более Рис. 1.21. Экспорт файла, описывающего конструкцию  Чтобы экспортировать файл в формате трехмерной модели:

1. В меню 3D Modeler, нажмите Export… чтобы сохранить файл в формате 3D model.

2. Используйте браузер, чтобы найти каталог, где Вы хотите сохранить файл.

3. Напечатайте имя файла в поле File name.

4. Выберите формат файла (желательно трехмерный) из Save as type.

5. Если Вы выбрали.sm3, появляется диалоговое окно Select Version (рис.

1.22). Выберите версию ACIS, чтобы экспортировать модель из опускающегося списка ACIS SM3 Version, и затем нажмите OK.

6. Щелкните Save. Файл экспортируется в указанное место как файл трехмерный модели.

Чтобы сохранить, использовать в документации или перенести на другой компьютер детали проекта, можно экспортировать следующие графические форматы:

Графические файлы Batch Message Processing.

.bmp Графические файлы Graphics Interchange Format.

.gif Графические файлы Joint Photographics Experts Group.

.jpeg Графические файлы Tagged Image File Format.

.tiff Графические файлы Virtual Reality Modeling Language (VRML).

.wrl Чтобы экспортировать файл в графическом формате:

1. В меню 3D Modeler, нажмите Export, чтобы сохранить файл в графическом формате.

2. Используйте браузер, чтобы найти каталог, где Вы хотите сохранить файл.

3. Напечатайте имя файла в поле File name (рис. 1.23).

4. Выберите формат графического файла из Save as type.

5. Щелкните Save. Файл экспортируется в указанную папку как графический файл.

Рис.1.23. Диалог экспорта и возможные форматы сохранения файла 1. В меню Report2D, нажмите команду Export to File. Щелкните правой кнопкой мыши на таблице данных, и затем нажмите Export to File в выплывающем меню. Появляется бокс Export plot data to file.

2. Используйте браузер, чтобы найти каталог, где Вы хотите сохранить файл.

3. Напечатайте имя файла в поле File name.

4. Выберите один из следующих форматов файла из списка Save as type:

5. Щелкните Save. Файл экспортируется в указанное место на диск как файл таблицы данных.

Часто удобно создать сложную конструкцию в другой программе, например в AutoCAD. Файл, в котором находится информация о проектируемом устройстве, вносится в окно 3D Modeler. HFSS позволяет импортировать следующие файлы:

Вы можете внести файлы двухмерной модели в активное окно 3D Modeler со следующими форматами:

Действия необходимые для импорта файла 2D модели:

1. В меню 3D Modeler, кликните Import.

2. Используйте браузер, указав, куда вы хотите импортировать файл.

3. Выберите файл 2D model, который вы хотите импортировать.

4. Кликните Open. Файл будет импортирован в активное окно 3D Modeler (рис. 1.24).

Рис. 1.24. Импортирование плоского круга в модель планарной антенны Если Вы импортируете файл в активное окно 3D Modeler, которое содержит существующую модель, файл будет добавлен к существующей модели и не заменит ее (рис. 1.24). Когда импортируются файлы Ansoft 2D Modeler (.sm2), тогда импортируется геометрия, размещенная в плоскости xy. Если вы хотите импортировать плоскость, которая не лежит в глобальной плоскости xy, необходимо сначала создать ее и установить относительную систему координат.

1.26.2.Импортирование файлов 3D Model непосредственно, используя активное окно 3D Modeler:

.dxf.geo Файлы стандарта Initial Graphics Exchange Specification.iges,.igs.sat.sm.step,.stp Заметим, что если Вы импортируете файл в активное окно 3D Modeler, которое содержит существующую модель, файл будет добавлен к существующей модели; но не заменит ее (рис. 1.25).

Рис. 1.25. Импорт dxf файла, представляющего собой объекты на одном Чтобы импортировать файл трехмерной модели:

1. В меню 3D Modeler, нажмите Import.

2. Используйте браузер, чтобы найти файл, который Вы хотите импортировать.

3. Выберите файл трехмерной модели, который Вы хотите импортировать (с опциями, выбранными в диалоге рис. 1.26).

4. Щелкните Open. Файл импортирован в активное окно 3D Modeler.

1.26.3. Импортирование данных решения В создаваемый проект можно внести произвольные данные, в том числе решения, полученные в других программах, и предназначенные, например, для сравнения рассчитанных и измеренных результатов, например Sпараметров. Для импорта данных:

1. В меню HFSS, укажите на Results, и затем нажмите Import Solutions.

Появляется диалоговое окно Imported Data (рис. 1.27).

Рис. 1.27. Окно опций импортируемых данных 2. Нажмите Import Solution. Появляется диалоговое окно S Parameter Import.

3. В текстовом поле File Name, напечатайте имя файла, который Вы хотите импортировать или нажмите обзор и используйте браузер, чтобы найти место для записи файла (рис. 1.28).

4. Нажмите Load File. Заметьте, что файл пока не был импортирован.

5. Если нужно, впечатайте новое имя в поле Source Name.

6. Нажмите решения, которые Вы хотите импортировать в списке Available Solutions, и затем нажмите Import. Вы возвращаетесь диалоговому окну Imported Data.

7. Нажмите данные решения, которые Вы хотите импортировать, и затем нажмите OK.

Вы можете импортировать таблицы данных, которые содержат данные в следующих форматах:

• Table Tab. HFSS узнает комплексные данные, если действительная и мнимая части разделены запятой.

• Table Comma. HFSS признает комплексные данные, если для разделения используется пробел.

1. В меню HFSS, укажите на Results, и затем нажмите Import Solutions.

• Альтернативно, щелкните правой кнопкой мыши на дереве проекта и затем нажмите Import Solutions в выплывающем меню. Появляется диалоговое окно Imported Data.

2. Нажмите Import Table. Появляется диалоговое окно Table Import (рис.

1.29).

3. В текстовом поле File Name, напечатайте имя файла с таблицей данных, который Вы хотите импортировать или используйте браузер, чтобы указать расположение файла.

Рис. 1.29. Диалог импорта табличных данных 4. Если данные в таблице комплексные числа, выберите формат Real/Imag, или Mod/Phase.

5. Нажмите Load File. Заметим, что файл на этом этапе еще не импортируется.

6. По желанию, напечатайте новое имя в поле Source Name, которое указывает начало координат или таблицу данных.

7. Также впечатайте новое имя в поле Table Name, которое описывает данные в таблице, или оставьте имя по умолчанию.

8. В списке All Columns перечислены заголовки каждого столбца в файле данных. Произвольно, задайте новое имя для заголовка столбца, делая следующее:

a. В списке All Columns, нажмите заголовок, который Вы хотите изменить.

Заголовок появляется в поле Column Name.

b. Напечатайте новое имя в поле Column Name, и затем нажмите Set Column Name. Заголовок изменен на новое имя в каждом месте, где он появляется в диалоговом окне Imported Data.

9. В списке Independent Data Columns, первый заголовок файла таблицы данных устанавливается по умолчанию. В списке Dependent Data Columns, вторые и последующие заголовки данных таблицы перечислены по умолчанию. Произвольно, нажмите название заголовка, и затем нажмите кнопку со стрелкой, перемещая его от одного столбца к другому.

10. Если данные в списке Dependent Data Columns содержат матричные данные, выберите Matrix Data. Если он содержит значения поля, выберите Field Data.

11. Щелкните Import. Вы возвращаетесь диалоговому окну Imported Data.

12. Нажмите данные, которые Вы хотите импортировать в списке Current Imports, и затем нажмите OK. Данные решения теперь доступны для постобработки.

Команды печати дают возможность Вам печатать содержание в активном окне. Чтобы распечатать проект:

1. В меню File, нажмите Print. Появляется диалоговое окно печати.

2. Вы можете изменять качество печати (большее число dpi делает более высокую качественную печать, но требует большее время и памяти принтера), или вывести файл с расширением.prn.

3. Сделайте одно из следующего:

• Щелкните OK, чтобы распечатать проект.

• Щелкните Cancel, чтобы отклонить окно без печати.

• Нажмите Setup, чтобы определить параметры настройки принтера.

Вы можете сохранять замечания относительно проекта, например даты его создания и описания моделируемого устройства. Это полезно для создания и хранения протокола проекта.

Чтобы добавить заметки к проекту:

1. В меню HFSS, нажмите Edit Notes. Появляется окно Design Notes.

2. Напечатайте в окне ваши замечания.

3. Нажмите OK, чтобы сохранить замечания с текущим проектом. Чтобы редактировать существующие замечания проекта дважды щелкните на значок Notes в дереве проекта. Появляется окно Design Notes, в котором Вы можете редактировать замечания.

Итак, в этой главе Вы получили первые сведения о работе с интерфейсом программы HFSS v.9 [1,2]. Интерфейсы следующих версий, и вообще многих современных программ строятся по похожим правилам и в основе их лежит дерево проекта, менеджер, а также окна, в которых устанавливаются параметры одного типа. Это позволяет эффективно управлять созданием проекта, моделированием и анализом результатов.

В программе HFSS широко применяются переменные и выражения, включающие стандартные математические функции. В качестве переменной можно задать параметры материла, размер или координаты точки формы конструкции. Переменная может быть результатом расчета по математическому выражению, а может быть введена в проект вместо какого либо параметра конструкции.

Переменные полезны в следующих случаях:

• ожидается частое изменение параметра или размера конструкции, • необходимо выполнить параметрический анализ, в котором задается ряд переменных значений в диапазоне решения, • при выполнении оптимизации, подстройки или статистического анализа.

Имеются два типа переменных в HFSS:

Переменная проекта может быть назначена на любое Project значение параметра в проекте HFSS, в котором она была Variables создана. HFSS отличает переменную проекта от других типов переменных, добавлением к имени переменной переменной проекта, или HFSS автоматически добавит Design Variables Переменная конструкции может быть назначена вместо любого значения параметра в проекте HFSS, в котором она была создана. Переменная конструкции относится к данной конструкции. Если в проекте задается переменная, например параметр материала, используемого в нескольких конструкциях, то она становится переменной 1. В меню Project, нажмите Project Variables. Или щелкните правой кнопкой мыши имя проекта в дереве проекта, и затем нажмите Project Variables в выплывающем меню. Появляется диалоговое окно Properties.

2. В закладке Project Variables нажмите Add (рис. 2.1). Появляется диалоговое окно Add Property.

Рис. 2.1. Список переменных в окне свойств проекта 3. В текстовом поле Name напечатайте имя переменной.

Имена проектных переменных должны начинаться с символа $. Имя переменной может включать буквенно-цифровые знаки и символы подчеркивания (_). Названия встроенных функций и заранее определенные постоянные () не могут использоваться как имена переменной.

4. В текстовом поле Value, напечатайте значение переменной. По желанию, включите единицу измерения. Эта величина может иметь численное значение, математическое выражение, или быть результатом расчета по математической функции. Введенная величина будет текущей переменной (current), или значением по умолчанию (default), или просто значением (value).

5. Щелкните OK. Вы возвращаетесь диалоговому окну Properties. Новая переменная и ее значение появляются в таблице.

6. По желанию введите пояснение переменной в текстовом поле Description.

7. Выберите Read Only. В этом случае имя переменной, величина и описание ее не могут быть изменены (только чтение).

8. По желанию выберите Hidden (скрытая переменная). Если Вы снимаете опцию Hidden, скрытая переменная не будет появляться в диалоговом окне Properties.

Переменная конструкции связана с определенной конструкцией, которая является частью проекта HFSS.

1. В меню HFSS нажмите Design Properties. Альтернативно, щелкните правой кнопкой мыши имя конструкции в дереве проекта, и затем нажмите Design Properties в меню. Появляется диалоговое окно Properties (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Переменные конструкции dlina и lengh, которые имеют начальные значения 33 мм 2. В закладке Local Variables, нажмите Add (рис. 2.2). Появляется диалоговое окно Add Property (рис. 2.3).

3. В текстовом поле Name, напечатайте имя переменной. Имена переменной должны начаться с символа, и могут включать буквенно-цифровые знаки и подчеркивания (_). Имена встроенных функций и заранее определенной постоянной pi () не могут быть использованы как имена переменной.

Рис. 2.3. Добавление переменной конструкции с именем W_project, равной 4. В текстовом поле Value, напечатайте величину, которой равна переменная.

Как правило, нужно включить единицы измерения. Величина может быть численным значением, математическим выражением или математической функцией. Если Вы включили единицы переменной ранее, при ее определении (в текстовом блоке Value), не включайте единицы, когда вводите имя переменной.

5. Щелкните OK. Вы возвращаетесь диалоговому окну Properties. Новая пере-менная и ее значение перечислены в таблице.

6. Если хотите, напечатайте описание переменной в текстовом поле Description (рис. 2.2).

Обычно переменная конструкции вводится сразу же, если вместо численного значения вводится ее имя. Тогда программа предлагает тут же внести текущее значение параметра. Эти значения нужно сопровождать единицами.

Выражения - математические конструкции, которые обычно содержат встроенные функции, типа sin(x), и арифметические операторы, типа +, -, *, /, которые используют уже определенные переменные.

Символ pi (), является единственной предопределенной константой. Ему не может быть переназначено новое значение.

Численные значения могут быть введены в экспоненциальном виде.

Например, 5 x 107 может быть введено как 5e7.

2.3.1. Использование операторов для выражений Операторы, которые могут быть использованы в выражениях, перечисляются ниже. В табл. 2.1. показан список операторов и последовательность приоритета этих операторов, который используется при записи выражений (перечислены в порядке уменьшающейся важности).

Табл. 2.1. Таблица операторов, используемых в HFSS Ansoft Insert Design HFSS.

• Использовать команду Insert Design HFSS в дереве проекта.

Если окно 3D Modeler не открыто, сделайте одно из следующего:

• В меню HFSS, нажмите 3D Model Editor.

• Щелкните правой кнопкой мыши имя проекта в дереве проекта, и затем нажмите 3D Model Editor в меню.

Рис. 3.2. Цилиндрический резонатор, начерченный в поле 3D Modeler Одно, двух и трехмерные объекты чертятся, используя команды в меню Draw. Объекты можно создавать отдельно, а затем объединять или исключать их, чтобы создать геометрию сложной структуры (рис. 3.2).

Одномерные (1D)объекты в HFSS - это прямая линия, дуга, сплайн-линия или комбинация отрезков линий. Одномерные объекты являются разомкнутыми объектами; их границы не замкнуты, даже если вы соединяете их конечные точки. Они имеют длину, но не имеют площадь и объем. В общем случае они являются временными объектами для создания 2D объектов.

Двухмерные (2D) объекты включают такие объекты, как прямоугольники, эллипсы, окружности и многоугольники. Двумерные объекты являются замкнутыми плоскими объектами; их границы замыкают плоскую область. Вы можете создать 2D объекты, покрывая замкнутую область командой Cover Lines.

Трехмерные (3D) объекты - это боксы, цилиндры, правильные многогранники, конусы, сферы, торы и спирали. Эти объекты имеют объемные границы. Вы можете создавать трехмерные объекты, манипулируя двумерными объектами, расположенными в плоскостях или используя соответствующие команды в меню Draw.

После того, как Вы начертите объект в окне 3D Modeler, Вы можете изменять свойства объекта: его положение, размеры или цвет в диалоговом окне Properties. При редактировании удобно выделять отдельные компоненты модели, используя дерево хронологии (рис. 3.3). Параметры этих компонентов, таких как отрезки линии, координаты точек, могут быть заданы как переменные.

Рис. 3.3. Дерево хронологии показывает последовательность создания объекта cavity с помощью вычитания из первоначального цилиндра Cylinder Единицы измерения геометрических моделей лучше задать единые для всей конструкции. После черчения конструкции, можно отображать размеры модели в новых единицах, или масштабировать размеры модели в новых единицах. Чтобы установить единицы измерения модели:

1. В меню 3D Modeler, нажмите Units. Появляется диалоговое окно Set Model Units.

2. Выберите новые единицы для модели из опускающегося списка.

3. Задайте способ, как изменение единиц действует на модель:

• Выберите Rescale to new units, чтобы повторно масштабировать размеры к новым единицам. Например, выбирая сантиметры (cm), как новые единицы измерения, размер 10 мм становится 10 cм.

• Снятие режима Rescale to new units (значение по умолчанию) преобразует размеры к новым единицам без изменения их масштаба. Например, выбор cm как новой единицы измерения, приводит к тому, что размер 10 мм становится 1 cм.

4. Нажмите OK, чтобы применить новые единицы к модели.

Чтобы создать объект с одним или большим количеством сегментов прямой линии, используется команда Draw>Line.

1. В меню Draw, нажмите команду Line.

2. Выберите первую точку линии, либо нажимая точку, либо печатая ее координаты в полях X, Y, и Z в нижних окнах интерфейса HFSS. Чтобы удалить точку, которая была введена, нажмите Undo Previous Segment в выплывающем меню.

3. Выберите конечную точку линии, щелкая точку или печатая ее координаты в полях X, Y, и Z. Конечная точка служит начальной для следующего сегмента линии.

Чтобы удалить все точки и начать черчение снова, нажмите клавишу ESC или нажимая команду Escape Draw Mode в выплывающем меню.

4. Завершить линию можно одним из следующих способов:

• Дважды щелкните конечную точку.

• Кликните команду Done в выплывающем меню.

• Нажмите Enter.

Рис. 3.4. Черчение сегмента прямой линии и свойства этого сегмента После создания отрезка линии, появляется окно Properties (рис. 3.4), позволяя изменить ее координаты.

5. Щелкните OK.

В HFSS, сегмент дуги по трем точкам создается командой Draw>Arc> Point, чтобы создать объект ломаной линии с одним или большим количеством сегментов дуги.

1. В меню Draw, укажите Arc, и затем нажмите 3 Point.

2. Выберите начальную точку дуги, нажимая точку, или печатая координаты точки в X, Y, и Z.

3. Выберите среднюю точку дуги, щелкая точку или печатая координаты в поля X, Y, и Z (рис. 3.5).

Чтобы удалить последнюю точку, которая была введена, нажмите команду Undo Previous Segment в выплывающем меню.

Чтобы удалить все точки и начать черчение снова, нажмите ESC или команду Escape Draw Mode в меню.

4. Выберите конечную точку дуги, щелкая точку или печатая координаты в полях X, Y, Z.

Конечная точка служит как начальная точка для следующего сегмента дуги.

5. Если конечная точка – последняя точка объекта ломаной линии, сделайте двойной щелчок, чтобы завершить ломаную линию или нажмите Done в выплывающем меню.

Появляется окно Properties (рис. 3.5), позволяя модифицировать атрибуты дуги.

6. Щелкните OK.

На основании этих трех точек, которые Вы ввели, HFSS вычисляет центр и радиус дуги и чертит искривленную линию через три точки.

При черчении ломаной линии, Вы можете переключаться между дугой, прямой линией, или сегментом сплайна, используя команду Set Edge Type в меню, которое появляется после нажатия на правую кнопку мыши.

Дуга – это сегмент окружности, заданный центром, начальной точкой и углом. Используйте команду Draw>Arc>Center Point, чтобы создать ломаную линию с одним или большим количеством сегментов линии дуги центра.

1. В меню Draw укажите Arc, и затем нажмите Center point (рис. 3.6).

2. Выберите центр дуги, нажимая точку центра или печатая координаты точки в полях X, Y, и Z.

3. Выберите начальную точку, или радиус дуги, щелкая точку или печатая координаты в полях X, Y, и Z.

Рис. 3.6. Отрезок дуги, начерченный в плоскости xy 4. Выберите угол, или конечную точку дуги, щелкая точку или печатая коорди-наты в полях X, Y, и Z.

5. Если конечная точка – последняя точка объекта ломаной линии, сделайте двойной щелчок, чтобы завершить ломаную линию или нажмите Done в выплывающем меню. Появляется диалоговое окно Properties, позволяя изменить атрибуты объекта.

6. Щелкните OK.

Сплайн - кривая, задаваемая по трем точкам. HFSS использует сплайн бекара, кусочный кубический сплайн с граничными условиями на концах, в виде производной, равной нулю. Команда Draw>Spline используется, чтобы создать искривленную линию с одним или большим количеством сегментов сплайна.

1. В меню Draw, нажмите Spline.

2. Выберите начальную точку сплайна, нажимая ее или печатая координаты точки в полях X, Y, и Z. Затем нажмите Enter.

3. Выберите среднюю точку сплайна, щелкая точку или печатая ее координаты в полях X, Y, и Z.

4. Выберите конечную точку сплайна, щелкая точку или печатая ее координаты в полях X, Y, и Z (рис. 3.7) Рис. 3.7. Сплайн, созданный сглаживанием линии через несколько точек Отметим, что при черчении сложной линии, Вы можете переключаться между отрезком дуги, прямой линией и сегментом сплайна, используя команду Set Edge Type в выплывающем меню.

Конечная точка служит начальной точкой следующего сегмента сплайна.

5. Завершить сплайн можно, либо дважды щелкая конечную точку, либо командой Done в выплывающем меню, либо нажимая Enter. Появляется диалоговое окно Properties, позволяя изменить атрибуты объекта (рис. 3.7).

Многоугольник, составленный как ломаная линия – это объект, который включает любую комбинацию прямых, дуг, или сегментов сплайна (рис.

3.8). Причем конечная точка одного сегмента служит начальной точкой следующего. Чтобы переключиться между прямой линией, дугой, или сегментами сплайна, используйте команды Set Edge Type в выплывающем меню. Для черчения многоугольника:

1. В меню Draw, нажмите Line.

2. Щелкните правой кнопкой мыши в окне 3D Modeler, чтобы обратиться к выплывающему меню, и выберите Set Edge Type.

3. Нажмите Straight, Spline, 3 Point Arc, или Center Point Arc в зависимости от того, какой тип сегмента ломаной линии Вы хотите начертить.

Рис. 3.8. Создание многоугольника с помощью несколько сегментов 4. Если Вы нажали Straight, следуйте за процедурой черчения прямой линии:

нажмите правую кнопку мыши и установите команду Set Reference Point.

После этого введите координаты x, y, z и нажмите на Enter.

Если Вы нажали Spline, следуйте за процедурой черчения сплайна.

Если Вы нажали 3 Point Arc, следуйте за процедурой черчения дуги по трем точкам.

Если Вы нажали Center Point Arc, следуйте за процедурой черчения линии дуги с использованием центра.

5. Повторите шаги 2 и 3 для каждого сегмента объекта ломаной линии.

Конечная точка предыдущего сегмента служит начальной точкой следующего сегмента.

6. Завершить ломаную линию можно, дважды щелкая конечную точку последнего сегмента, либо щелкнув Done в выплывающем меню (рис. 3.8).

Чтобы соединить начало ломаной линии и конечную точку, нажмите Close Polyline в выплывающем меню. Часто многоугольники чертятся из отрезков линий. В этом случае удобно начертить его, последовательно нажимая точки, соответствующие вершинам, а после замыкания многоугольника, отредактировать координаты вершин в дереве хронологии.

Круг чертится, выбирая центр и радиус. Круги чертятся как поверхности следующим образом:

1. В меню Draw, нажмите Circle.

2. Выберите центр круга, нажимая точку, либо печатая координаты центра в полях X, Y, и Z.

3. Задайте радиус, выбирая точку на периметре круга, либо печатая координаты точки относительно центра в полях dX, dY, и dZ, где d расстояние от предварительно выбранного точки. Появляется окно Properties, позволяя изменить параметры круга.

4. Щелкните OK.

Если в окне 3D Modeler Options выбрана опция Automatically cover closed polyline, окружность будет превращена в плоский круг, создавая двумерный листовой объект. Иначе она останется замкнутым 1D объектом.

Эллипс чертится, задавая его центр, радиус основной окружности, и радиус второй окружности (рис. 3.9).

1. В меню Draw нажмите Ellipse.

2. Выберите центр эллипса, нажимая точку, либо печатая координаты точки в полях X, Y, и Z.

3. Определите радиус основной окружности эллипса. Если текущая плоскость черчения xy, то x - направление радиуса основной окружности.

Если плоскость черчения yz, то направление радиуса основной окружности идет по оси y. Если плоскость черчения xz, то z - направление радиуса основной окружности. Выберите точку следующими способами:

• Нажмите точку. HFSS выполняет движение мыши по направлению базового радиуса.

• Напечатайте координаты точки относительно центра в поле dX, dY, или dZ, где d - расстояние от первой выбранной точки.

4. Задайте второй радиус эллипса. Выберите точку в одном из следующих путей:

• Нажмите точку. HFSS сопровождает движение курсора к точке на плоскости, ортогональной к направлению радиуса основной окружности.

• Напечатайте координаты точки относительно центра в поле dX, dY, или dZ.

Появляется окно Properties (рис. 3.9), позволяя изменить свойства эллипса.

Величина Ratio является отношением вторичного радиуса к радиусу основной окружности.

5. Щелкните OK.

Если в окне 3D Modeler Options выбрана опция Automatically cover closed polyline, эллипс будет замкнут, создавая двумерный плоский объект. Иначе это будет замкнутая ломаная линия.

Если радиус основной окружности больше, чем вторичный радиус, длинная ось эллипса будет лежать по заданному по умолчанию направлению радиуса основной окружности. Если вторичный радиус больше, чем радиус основной окружности, более длинная ось эллипса будет лежать перпендикулярно к заданному по умолчанию направлению радиусу основной окружности. Чтобы создать эллипс с произвольным ориентированием в пространстве, вращайте его, или сместите эллипс после его черчения.

Прямоугольник (или квадрат) чертится, выбирая две точки по диагонали противоположных углов. Для этого:

1. В меню Draw, нажмите Rectangle.

2. Выберите начало первой диагонали, нажимая точку, или напечатав координаты точки в полях X, Y, и Z.

3. Выберите второй угол прямоугольника, нажимая точку, или печатая коорди-наты точки относительно первого диагонального угла в полях dX, dY, и dZ, где d - расстояние от предварительно выбранной точки.

4. Щелкните OK.

Если в окне 3D Modeler Options выбрана опция Automatically cover closed polyline, прямоугольник будет представлен в виде двумерного планарного объекта. Иначе это будет замкнутый 1D объект в виде ломаной линии.

3.1.9. Черчение правильного прямоугольника Правильный многоугольник - двумерный объект с тремя или большим количеством равных сторон. Правильные многоугольники полезны для черчения срезов объемных объектов.

1. В меню Draw нажмите Regular polygon.

2. Выберите центр многоугольника нажимая точку, или печатая ее координаты в полях X, Y, и Z.

3. Задайте радиус полигона, расстояние от центра до одной из вершины полигона, одним из следующих путей:

• Нажмите точку.

• Напечатайте координаты точки относительно центра в полях dX, dY, и dZ, где d - расстояние от центра.

4. В диалоговом окне введите число сегментов прямоугольника, а затем нажмите OK (рис. 3.10).

Рис. 3.10. Создание правильного восьмиугольника 5. Щелкните OK.

Сфера чертится, задавая центр и радиус. Сфера чертится как реальная поверхность.

1. В меню Draw, нажмите команду Sphere.

2. Выберите центр сферы, нажимая точку в нужном месте или вводя координаты точки в полях X, Y, и Z (рис. 3.11).

3. Задайте радиус, выбирая точку на периметре сферы, нажимая точку или печатая координаты точки относительно центра в полях dX, dY, и dZ, где d расстояние от первой выбранной точки.

Замечание. Радиус измеряется от центра до угла полигона, или пересечения двух граней, а не до средней точки ребра.

4. Щелкните OK.

Цилиндр чертится, выбирая центр, радиус и высоту. Цилиндры чертятся как реальные поверхности (true surfaces) в HFSS. Вначале задайте плоскость, в которой будет лежать основание цилиндра. Затем:

1. В меню Draw нажмите Cylinder.

2. Выберите центр основного круга цилиндра, нажимая точку, или напечатав координаты точки в полях X, Y, и Z.

Рис. 3. 12. Использование цилиндров и операции перспективы для создания 3. Определите радиус, выбирая точку на периметре основного круга, который будет чертиться в плоскости xy (или другой заданной).

4. Задайте высоту цилиндра, выбирая точку на перпендикуляре к плоскости основного круга (рис. 3.12). Выберите точку, щелкая точку или печатая координаты в полях dX, dY, и dZ.

5. Щелкните OK.

3.1.12. Черчение трехмерного параллелепипеда Трехмерный параллелепипед, или бокс, чертится, выбирая два лежащих по диагонали угла основного прямоугольника, и затем задавая высоту. Для этого:

1. В меню Draw, нажмите Box.

2. Выберите первый диагональный угол основного прямоугольника, нажимая точку, либо печатая координаты точки в полях X, Y, и Z.

3. Выберите второй угол базового прямоугольника, нажимая точку, либо печатая координаты точки относительно первого диагонального угла в полях dX, dY, и dZ, где d - расстояние от первой выбранной точки.

Замечание. Если Вы создаете бокс с высотой, равной нулю, HFSS чертит двумерный прямоугольник.

4. Определите высоту бокса, выбирая точку на перпендикуляре оси к основному прямоугольнику. Выберите точку, щелкая точку или печатая координаты в полях dX, dY, и dZ. Появляется диалоговое окно Properties (рис. 3.13).

5. Щелкните OK.

3.1.13. Черчение правильных многогранников В HFSS, правильные многогранники - трехмерные объекты со сторонами правильного многоугольника; каждая поверхность имеет три или большее количество равных сторон. Правильные многогранники полезны для черчения трехмерных объектов (рис. 3.14).

1. В меню Draw, нажмите Regular Polyhedron.

2. Выберите центр многогранника, нажимая точку, или печатая координаты точки в полях X, Y, и Z.

Рис. 3.14. Черчение правильных многогранников 3. Выберите радиус многогранника, как расстояние от центра до одной из вершин многогранника, нажимая точку, либо печатая координаты точки относительно центра в полях dX, dY, и dZ, где d - расстояние от первой выбранной точки.

4. В диалоговом окне Segment number, введите Number of segments, и затем нажмите OK.

5. Щелкните OK.

Чтобы начертить конус (рис. 3.15), вначале задайте плоскость, в которой будет лежать основание. Затем выберите центр и радиус основания конуса, затем задайте радиус верхнего круга конуса и высоту конуса. Конусы чертятся как реальная поверхность. Итак:

1. В меню Draw, нажмите Cone.

2. Выберите центр основания конуса, нажимая точку в нужном месте, или печатая координаты точки в полях X, Y, и Z.

3. Определите радиус основания конуса, выбирая точку на периметре круга, или печатая координаты точки относительно центра в полях dX, dY, и dZ, где d - расстояние от первой выбранной точки.

4. Задайте радиус верхнего среза конуса, выбирая точку на его периметре.

Выберите точку, щелкая ее или печатая ее координаты в полях dX, dY, и dZ.

Чтобы создать вершину, выберите тот же самый центр как центр основания.

5. Задайте высоту конуса, выбирая точку на перпендикуляре оси к плоскости основания или печатая координаты в полях dX, dY, и dZ. Появляется диалоговое окно Properties, позволяя изменить параметры конуса (рис. 3.15).

3.1.15. Черчение тора Тор чертится, назначая его центр, большой радиус, и малый радиус. HFSS перемещает малый круг по траектории большого радиуса. Торы чертятся в виде поверхности (рис. 3.16) следующим образом:

1. В меню Draw нажмите команду Torus.

2. Выберите центр тора, нажимая точку, соответствующую центру, либо печатая координаты точки в полях X, Y, и Z.

3. Определить большой радиус, выбирая точку одним из следующих путей:

• Нажмите точку.

• Напечатайте координаты точки относительно центра в полях dX, dY, и dZ, где d - расстояние от выбранной точки центра.

Большой радиус задает диаметр тора (рис. 3.16).

4. Определите малый радиус, выбирая точку относительно точки большого радиуса. Малый радиус определяет диаметр “ кольца ”. Появляется диалоговое окно Properties, позволяя изменить параметры тора.

Объемная спираль - трехмерный спиральный объект, созданный, свипируя (перемещая) одномерный или двумерный объект по вектору (рис.

3.17). Перемещение одномерного объекта приводит к трехмерному объекту типа свернутого листа. Перемещение двумерного листового объекта приводит к трехмерному твердому объекту.

1. Выберите одномерный или двумерный объект, который Вы хотите переместить в пространстве, чтобы создать спираль.

2. В меню Draw нажмите Helix.

3. Начертите вектор, по которому Вы хотите переместить объект:

a. Выберите начальную точку, щелкая точку или печатая его координаты в полях X, Y, и Z.

b. Выберите конечную точку, щелкая точку или печатая ее координаты относительно начальной точки в полях dX, dY, и dZ.

Появляется диалоговое окно Helix.

4. Выберите Right hand, если направление поворота - по часовой стрелке и Left hand, если направление поворота против часовой стрелки.

5. В поле Pitch, напечатайте расстояние между витками спирали, и нажмите единицы в опускающемся списке.

6. В поле Turns, напечатайте число полных витков, которые объект будет делать вдоль вектора.

Рис. 3.17. Спиральная антенна на корпусе сотового телефона Спираль - двумерный или трехмерный спиральный объект, созданный, перемещая объект по вектору (рис. 3.18). Перемещение одномерного объекта приводит к двумерному плоскому объекту. Перемещение двумерного плоского объекта приводит к трехмерному твердому объекту. Для создания спирали:

Рис. 3.18. Антенна, созданная как спираль Архимеда 1. Выберите одномерный или двумерный объект, который Вы хотите перемещать в пространстве, чтобы сформировать спираль, например прямоугольник, который будет сечением спирали.

2. В меню Draw нажмите команду Spiral.

3. Начертите вектор, вокруг которого Вы хотите перемещать объект:

a. Выберите начальную точку, щелкая точку или печатая его координаты в текстовых полях X, Y, и Z.

b. Выберите конечную точку, щелкая точку или печатая ее координаты относительно начальной точки в полях dX, dY, и dZ.

Появляется диалоговое окно Spiral.