«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 ...»

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

5. В поле Radius Change, напечатайте разницу радиусов между каждым поворо-том спирали. Радиус первого поворота измеряется от центра одномерного или двумерного объекта, который Вы перемещаете относительно вектора.

6. Введите величину и единицы радиуса в опускающемся списке.

7. В текстовом поле Turns, введите число полных витков, которые объект будет делать по направлению вектора. Выбранный объект перемещается вокруг вектора, чтобы сформировать спираль. Первоначальный объект, который Вы использовали для черчения, удаляется.

Элемент Bondwire - тонкая металлическая проволока, которая подключает металлические сигнальные линии к кристаллу. Для создания такого объекта:

1. В меню Draw нажмите Bondwire.

2. Выберите точку контактной площадки, нажимая точку или печатайте ее координаты в полях X, Y, и Z.

3. Выберите ведущую точку, щелкая точку или печатая координаты в полях X, Y, и Z. Появляется диалоговое окно Bondwires (рис. 3.19).

4. В списке Type, нажмите форму элемента Bondwire:

JEDEC 4-point или JEDEC 5-point.

Рис. 3.19. Черчение объемного провода с заданным профилем 5. Напечатайте число граней в поле No. of Facets. Минимальное значение равно 3.

6. Введите высоту между контактной площадкой и вершиной в поле h1 (рис.

3.19). Включите единицу для высоты.

7. Значение в поле h2 - высота между контактной площадкой и базовой точкой. Она рассчитывается HFSS по базовой точке, которую Вы выбрали.

Если Вы изменяете значение h2, базовая точка будет изменяться.

Если нужно, напечатайте новое значение в h2 текстовом поле и включите единицы измерения высоты.

8. Если Вы выбрали JEDEC 5-point, сделайте следующее:

a. Напечатайте угол между горизонтальной плоскостью и проводом в точке контактной площадки в поле alpha.

b. Напечатайте угол между горизонтальной плоскостью и проводом в точке излома профиля в поле beta.

9. Щелкните OK.

Создание объекта «точка» в пределах области решения задачи позволят вывести значение поля в точке на график или выполнить расчет поля в этой точке. Точки всегда рассматриваются как немоделируемые объекты.

1. В меню Draw кликните Point.

2. Выберите точку, либо нажимая точку в нужном месте, либо печатая координаты точки в полях X, Y, и Z (рис. 3.20).

Точка перечисляется под Point в дереве хронологий.

Плоский объект – плоскость сечения через область расчета задачи. Вы можете нанести на график поле или выполнить расчет поля на его поверхности. Плоскости всегда рассматриваются немоделируемыми объектами HFSS.

1. В меню Draw нажмите Plane.

2. Выберите начало координат, нажимая точку в пространстве черчения, либо печатая координаты точки в полях X, Y, и Z.

3. Выберите точку нормали плоскости, или нажимая ее в пространстве черчения, или печатая координаты точки относительно начала координат в полях dX, dY, и dZ где d - расстояние от ранее выбранной точки.

Плоскость создана. Ее центр находится в начале координат, которые Вы задали и сориентировали перпендикулярно к точке нормали, которую Вы задали (рис. 3.21). Плоскость появляется в узле Planes в дереве хронологий.

Рис. 3.21. Создание плоскости под произвольным углом 3.2. Черчение немоделируемых объектов Если Вы хотите создать объект, который не влияет на геометрическую модель, определите объект как немоделируемый (non-model). Тогда такой объект не используется для анализа; и его появление не будет затрагивать процесс решения.

После черчения этого объекта, предполагая, что он лежит в области решения задачи, Вы можете вывести график ближнего электромагнитного поля, или получить величины поля на нем.

В качестве примеров использования немоделируемых объектов можно назвать:

1. Черчение ломаной линии для нанесения графика поля на ней или представления поля. Заметим, что когда Вы создаете значение относительно расстояния, по умолчанию, линия будет разделена на 100 равномерно расположенных точек. Вы можете изменить число точек, на которые линия разделена, в диалоговом окне Edit Sweeps.

2. Черчение прямоугольника в моделируемом пространстве, чтобы выполнить на нем расчет поля только на нем и вывести решение в виде двумерного графика.

3. Черчение бокса для анализа поля в объеме, чтобы анализировать поля только в области, в части объекта.

4. Создание плоскости, которая является всегда немоделируемым объектом, на который Вы можете наносить график поля или выполнять расчет поля.

5. Черчение точки, которая является всегда немоделируемым объектом, чтобы выполнить расчет поля в этой точке.

Если вы имеете моделируемый объект, то его можно вывести из процесса решения, переключая на немоделируемый режим черчения («non-model»).

Таким образом часть конструкции можно изменить так, чтобы она стала немоделируемым объектом.

3.2.1. Выбор режима черчения немоделируемого объекта Чтобы переключиться в режим черчения не-моделируемых объектов:

1. В меню 3D Modeler, укажите New Object Type, и затем нажмите Non Model.

Альтернативно, нажмите Non Model для черчения немоделируемых объектов в опускающемся списке в 3D Modeler.

Заметим, что Вы должны начертить только ту плоскость, которая не лежит на заранее определенных плоскостях xy, yz, и xz.

Заданные по умолчанию плоскости создаются на плоскостях xy, yz, и xz глобальной системы координат также, как и при создании любой новой системы координат.

2. Начертите немоделируемый объект.

3.2.2. Перевод объекта в режим немоделирования Чтобы модифицировать существующий объект, исключая его из моделирования:

1. Выберите объект, который Вы хотите изменить.

2. В диалоговом окне Properties, снимите опцию Model.

Объект не будет включен в процесс решения. Если объект находится в области решения задачи, Вы можете вывести на график решения в рамках этого немоделируемого объекта.

Вы можете быстро модифицировать положение, размеры и другие характерис-тики отдельных объектов, созданных в окне 3D Modeler, а именно:

• Назначить цвет на объект.

• Назначить проницаемость на объект.

• Копировать и вставлять объекты.

• Удалить объекты (Delete).

• Сдвинуть объекты (Move).

• Выполнить вращение объектов (Rotate).

• Зеркально отразить объекты (Mirror) относительно плоскости.

• Смещение объект (переместите каждую поверхность объекта).

• Выполнить дублирование объектов (Duplicate).

• Масштабировать размер объектов.

• Выполнить перемещение объектов (Sweep).

• Покрыть линии и превратить их в плоскости.

• Покрыть поверхности.

• Раскрыть поверхности.

• Разъединить поверхности.

• Создать новый объект, используя сечение трехмерного объекта.

• Соединить объекты (Connect).

• Переместить поверхности (Move).

• Объединить объекты (Unite).

• Вычесть один объект из другого (Subtract).

• Создать объекты по пересечению.

• Создать объекты из поверхности.

• Расщепить объекты (Split).

• Разделить объекты.

• Преобразовать сегменты ломаной линии в двумерную форму.

Часто при создании сложных объектов (рис. 3.22) удобно задать разным объектам разные цвета. Для того чтобы перекрасить отдельные части:

1. Выберите объект, на который Вы хотите назначить цвет.

2. В диалоговом окне Properties, нажмите закладку Attribute.

3. Нажмите Edit в строке Color. Появляется цветовая палитра.

4. Выберите цвет из палитры Color, и затем нажмите OK.

Цвет назначен на выбранный объект.

Рис. 3.22. Фильтр на связанных линиях, созданный на поликоровой подложке 1. В меню Tools, укажите на Options и затем нажмите 3D Modeler Options.

2. Нажмите закладку Display.

3. Выберите Object из опускающегося списка Default color.

4. Нажмите кнопку Color в опускающем списке Default color. Появляется палитра цвета.

5. Выберите цвет из палитры, и затем нажмите OK.

Любым объектам, которые Вы чертите после этого, будут назначены заданный по умолчанию цвет, который Вы выбрали.

3.3.2. Установка цвета внешних линий объекта по умолчанию 1. В меню Tools, укажите на Parameters, и затем нажмите опции 3D Modeler.

2. Нажмите закладку Display.

3. Выберите Object Wire из списка Default color.

4. Нажмите кнопку Color около Default color опускающегося списка.

Появляется цветовая палитра.

5. Выберите цвет из палитры, и затем нажмите OK.

Внешние линии любых объектов, которые Вы чертите после этого, будут иметь заданный по умолчанию цвет, который Вы выбрали.

Для того, чтобы всесторонне просматривать внутренне устройство конструкции, удобно изменять проницаемости отдельных объектов. Для этого:

1. Выберите объект, на который Вы хотите задать проницаемость.

2. В диалоговом окне Properties, нажмите закладку Attribute.

3. Нажмите значение в строке Transparency. Появляется окно Set Transparency (рис. 3.23).

4. Переместите слайдер направо, чтобы увеличить проницаемость объекта.

Переместите слайдер налево, чтобы уменьшить проницаемость объекта.

5. Щелкните OK.

Рис. 3.23. Диалог установки проницаемости объекта Установка проницаемости объектов по умолчанию 1. В меню Tools, укажите на Parameters, и затем нажмите опции 3D Modeler.

2. Нажмите закладку Display.

3. Переместите слайдер Default transparency направо, чтобы увеличить проницаемость объектов, или налево, чтобы уменьшить проницаемость объектов. Любым объектам, которые Вы чертите после этого, будут назначены заданная по умолчанию проницаемость, которую Вы выбрали.

3.3.4. Копирование и внесение объектов Чтобы скопировать объект и затем внести его в этот же проект или другую конструкцию, используйте команды Edit>Copy и Edit>Paste.

Для этого:

1. Выберите объекты, которые Вы хотите копировать.

2. В меню Edit, кликните Copy. Объекты копируются в буфер обмена.

Выбранные части не уничтожаются.

3. Выберите конструкцию, в которую вы хотите включить объекты. Это может быть и та же самая конструкция, из которой Вы копировали части.

4. Кликните в окне 3D Modeler.

5. Выберите рабочую систему координат. Объекты вставляются по отношению к этой рабочей системе координат.

6. В меню Edit, кликните Paste.

Объект появляется в новом окне. Объекты из буфера обмена могут быть вставлены неоднократно. Объекты, сохраненные в буфере обмена, заменяются объектами, которые вырезаны или скопированы.

1. Выберите объекты, которые нужно удалить.

2. В меню Edit, кликните Delete.

Или, по другому, нажмите кнопку Delete. Объекты удаляются.

Чтобы сохранить правильные границы, возбуждения, или другие параметры, которые были связаны с удаленным объектом, переведите их на другие объекты.

Ломаная линия - это объект, который включает комбинацию прямых линий, отрезков дуги, или сплайновых сегментов.

Вы можете удалить первый или последний сегмент ломаной линии, выбирая их в дереве хронологий и нажав Delete. Для этого:

1. В дереве хронологий, выделите ломаную линию, которая содержит сегмент, который Вы хотите удалить. Разверните эту часть дерева хронологий.

2. Выберите сегмент ломаной линии, которую Вы хотите удалить.

3. В меню Edit, нажмите команду Delete. Альтернативно, нажмите клавишу Delete. Сегмент ломаной линии, который Вы выбрали, удален. Остальные сегменты соединяются так, что конечная точка предпоследнего сегмента соединяется с первой точкой следующего. За один прием можно удалить только один сегмент.

1. Выберите объекты, которые нужно сдвинуть в пространстве.

2. В меню Edit, укажите на Arrange, и затем нажмите команду Move.

3. Выберите произвольную точку привязки, либо нажимая точку, либо вводя координаты точки в поля X, Y, и Z.

4. Выберите конечную точку, нажимая ее на плоскости черчения, либо печатая координаты точки относительно точки привязки в полях dX, dY, и dZ, где d - расстояние от предварительно выбранной точки.

Все выбранные объекты перемещаются на расстояние, определенное смещением между точкой привязки и точкой назначения.

Вращайте объекты относительно оси x-, y-, или z, используя команду Edit>Arrange>Rotate.Чтобы вращать объекты относительно оси:

1. Выберите объекты для вращения.

2. В меню Edit укажите на Arrange, и затем нажимает Rotate.

Появляется диалоговое окно Rotate.

3. Выберите ось, вокруг которой нужно вращать объекты: X, Y, или Z.

4. Напечатайте угол вращения объектов в поле Angle. Положитель-ный угол вращает объект в направлении против часовой стрелки. Отрицательный угол заставляет объект вращаться по часовой стрелке.

5. Щелкните OK. Выбранные объекты вращаются относительно оси.

Чтобы вращать и копировать объекты, используйте команду Edit>Duplicate>Around Axis.

Используя команду Edit>Arrange>Mirror можно зеркально отразить объект относительно плоскости. Плоскость выбирается, задавая точку на плоскости и точку нормали.

Чтобы отразить объект относительно плоскости:

1. Выберите объект, который Вы хотите отразить. Вы можете выбрать несколько объектов.

2. В меню Edit, укажите на Arrange, и затем нажмите Mirror.

3. Выберите точку на плоскости, относительно которой Вы хотите отразить объект.

Линия, начерченная от этой точки до зеркальной плоскости, будет перпендикулярна к плоскости.

4. Выберите точку нормали, либо нажимая точку, либо печатая координаты точки относительно первой точки в полях dX, dY, и dZ, где d - расстояние от ранее выбранной точки.

Выбранный объект зеркально отражается относительно плоскости, которую Вы задали и сориентировали согласно нормали.

Чтобы отразить и копировать объекты относительно плоскости, используйте команду Edit>Duplicate>Mirror.

Используя команду Edit>Arrange>Offset можно сместить каждую поверхность трехмерного объекта. Поверхности смещаются на заданное расстояние по нормали к указанной плоскости. Эта команда дает возможность переместить каждую поверхность твердого объекта без выбора и перемещения каждой поверхности отдельно. Если нужно передвинуть только одну или большее число поверхностей объекта, используйте команду Surfaces>Move Faces>Along Normal.

Чтобы смещать все поверхности объекта:

1. Выберите объект, который Вы хотите сместить.

2. В меню Edit укажите Arrange, и затем нажмите Offset.

Появляется диалоговое окно Offset.

3. Напечатайте расстояние, на которой Вы хотите сместить поверхности объекта от их начала координат и выберите единицы.

4. Щелкните OK.

Можно создать несколько одинаковых объектов в конструкции, используя команду Edit>Duplicate. Дубликаты зависят от параметров их материнского объекта, когда они были созданы, то есть они совместно используют хронологию материнского объекта во время создания. Иерархия команд в дереве хронологий покажет команду дублирования, и перечислит команды, которые были направлены на преобразование всех дубликатов (выполненных до дублирования) и какие команды не будут затрагивать дубликаты (выполненные после дублирования). Например, если Вы изменяете радиус отверстия исходного объекта, действие применяется и к отверстиям дубликатов, потому что они совместно используют хронологию создания радиуса. Но если Вы перемещаете поверхность исходного объекта, это не действует на его дубликаты, потому что эта операция имела место после того, как дубликаты были созданы.

Действия, выполненные на дубликатах независимы. Например, если Вы дуб-лируете цилиндр дважды, создавая линию, и затем разбиваете второй цилиндр, на первые и третьи цилиндры разбиение не действует.

При создании дубликатов, исходный объект дублирован по линии или вокруг оси заданное число раз. Вы можете также создать один дубликат, который отра-жает исходный объект относительно плоскости (рис. 3.24).

Выберите следующие команды:

Edit>Duplicate>Along Line Edit>Duplicate>Around Axis Edit>Duplicate>Mirror Чтобы копировать объекты в другую конструкцию, используйте Edit>Copy и команды Edit>Paste.

Рис. 3. 24. Дублирование и вращение вокруг оси Z части конструкции Отметим, что в настоящее время нет возможности полного разделения между материнским и дочерними объектами, после того, когда был создан дублированный объект.

Чтобы дублировать объект по прямой линии, используйте команда Edit>Duplicate>Along Line. Линия, по которой объект дублирован, может быть вертикальной, горизонтальной линией, или лежать под углом.

1. Выберите объект, который Вы хотите дублировать.

2. В меню Edit, укажите Duplicate, и затем нажмите Along Line.

3. Задайте вектор, по которому объект будет дублирован:

a. Выберите произвольную точку привязки, нажимая ее или печатая координаты точки в полях X, Y, и Z. Можно выбрать любую точку в области черчения; однако, выбор точки привязки на крае объекта или в пределах объекта проще, если выбирать дублирование по линии.

b. Выберите вторую точку, нажимая точку, или печатая координаты точки относительно точки привязки в полях dX, dY, и dZ, где d - расстояние от первой выбранной точки. Эта точка задает направление и расстояние от точки привязки, чтобы дублировать объект. Появляется диалоговое окно Duplicate Along Line (рис. 3.25).

Рис. 3. 25. Дублирование части конструкции вдоль линии 4. Напечатайте общее число объектов, включая оригинал, в поле Total number.

5. Щелкните OK.

Дубликаты помещаются по вектору, который Вы задали.

Чтобы дублировать объект вокруг оси x-, y-, или z, используется команда Edit>Duplicate>Around Axis.

1. Выберите объект, который Вы хотите дублировать.

2. В меню Edit укажите Duplicate, и затем нажмите Around Axis.

Появляется диалоговое окно Duplicate Around Axis.

3. Выберите ось, вокруг которой Вы хотите дублировать объект: X, Y, или Z.

4. Напечатайте угол между дубликатами в поле Angle.

Положительный угол заставляет вносимый объект поворачиваться против часовой стрелки. Отрицательный угол поворачивает вносимый объект по часовой стрелке.

5. Напечатайте общее количество объектов, включая оригинал, в поле Total Number.

6. Щелкните OK.

Объект дублирован вокруг оси под углом, который Вы определили.

Дублирование и зеркальное отражение объектов Чтобы продублировать и отразить объект относительно плоскости, используйте команду Edit>Duplicate>Mirror.

Плоскость выбирается, задавая точку на плоскости и точку нормали.

1. Выберите объект, который Вы хотите зеркально отразить.

2. В меню Edit укажите Duplicate, и затем нажмите Mirror.

3. Выберите точку на плоскости, относительно которой Вы хотите зеркально отразить объект. Линия, начерченная от этой точки до зеркальной плоскости, будет перпендикулярна к плоскости.

4. Выберите нормальную точку на плоскости, нажимая ее, или печатая координаты относительно первой точки в полях dX, dY, и dZ, где d расстояние от предварительно выбранной точки.

Дубликат объекта появляется на плоскости, которую Вы определили, и ориентируется согласно точки нормали, которую вы задали.

Данная команда позволяет дублировать объект, и задать положение копии.

Команда Edit>Arrange>Mirror, отражает, но не дублирует объект.

Размеры объекта можно изменять в одном или нескольких направлениях, используя команду Edit>Scale.

Масштаб объекта определен расстоянием каждой из его вершины от начала координат модели. Когда объект масштабируется, расстояние каждой вершины от начала координат умножается на масштабный коэффициент, заставляя объект изменяться и-или смещаться.

Например, если Вы задаете масштабный коэффициент 2 в направлении X, каждая вершина в модели будет перемещена так, чтобы расстояние от нее до начала координат было удвоено (рис. 3.26). Заметьте, что вершина, зафиксированная в начале координат не будет двигаться. Вы можете изменять размеры объекта, масштабируя его в одном направлении.

Чтобы масштабировать размеры объекта в одном или в нескольких направлениях:

1. Измените рабочую систему координат, чтобы получить нужное масштабирование.

2. Выберите объект, который нужно масштабировать.

3. В меню Edit, нажмите Scale. Появляется диалоговое окно Scale.

4. Напечатайте масштабный коэффициент для каждой оси.

5. Щелкните OK. Объект масштабируется относительно начала координат рабочей системы координат.

Свипирование, или перемещение 2D объектов вокруг оси, по вектору, или по линии выполняется, чтобы создать трехмерный объект. Объекты, которые можно свипировать, включают круги, дуги, прямоугольники, ломаные линии, или любой двумерный объект, созданный в окне 3D Modeler. Не обязательно, чтобы двумерный объект был ортогональный к линии свипирования.

Вы можете также перемещать незамкнутые 1D объекты, типа ломаных линий. Это дает в результате раскрытые двумерные плоские объекты.

Свипирование (перемещение) одномерного или двумерного объекта вокруг оси x-, y-, или z-, можно выполнить, используя команду Draw>Sweep>Around Axis (рис. 3.27).

Такое свипирование круга вокруг оси - способ создать разомкнутую или замкнутую спираль.

Перед использованием этой команды, учтите следующее:

• объект и оси, вокруг которой выполняется свипирование, должны лежать в одной плоскости. Например, если Вы свипируете объект вокруг оси z, объект должен лежать в плоскости, которая включает ось z, т.е. xz или yz.

• нормаль плоских поверхностей объекта должна быть перпендикулярна к оси, вокруг которой Вы выполняете свипирование.

• объект не может пересекать ось, вокруг которой он будет перемещаться.

Рис. 3.27. Плоскость, которая подготовлена для свипирования вокруг оси X Чтобы свипировать объект вокруг оси:

1. Выберите объект, который Вы хотите переместить.

2. В меню Draw, укажите на Sweep, и затем нажмите Around Axis.

Появляется диалоговое окно Sweep Around Axis.

3. Выберите ось, вокруг которой будет перемещаться объект: X, Y, или Z.

4. Напечатайте угол, на который нужно переместить объект, в поле Angle of sweep. Значение должно быть между -360° и 360°.

5. Напечатайте выбранный угол перемещения.

6. Выберите режим Draft Type из опускающегося списка. Draft Type инструктирует HFSS, как заполнить промежутки, созданные при перемещении конфигурации на угол.

7. Щелкните OK. Объект перемещается вокруг оси. Новый объект имеет свойства первоначального объекта.

Чтобы свипировать одномерный или двумерный объект по вектору, используйте команду Draw>Sweep>Along Vector.

1. Выберите объект, который Вы хотите свипировать.

2. В меню Draw, укажите на Sweep, и затем нажмите Along Vector.

3. Начертите вектор, вдоль которого Вы хотите свипировать объект, выбирая начальную точку на плоскости черчения, или печатая ее координаты в полях X, Y, и Z, а затем конечную точку, нажимая ее или печатая координаты точки относительно начальной точки, в полях dX, dY, dZ, где d - расстояние от первой выбранной точки. Появляется диалоговое окно Sweep Along Vector.

4. Напечатайте угол, на который конфигурация расширяется или перемещается.

5. Выберите одну из следующих опций Draft Type:

грани новой конфигурации будут выполнены с Extended прямыми касательными, до пересечения. Будут отображены грани поверхностей.

грани новой конфигурации будет скруглены Round грани новой конфигурации будут продлены по их Natural естественным кривым, пока они пересекаются.

Например, если первоначальный объект имел острые кромки, новая конфигурация будет иметь острые Объект перемещается по вектору. Новый объект имеет имя и цвет первоначальной конфигурации.

Чтобы свипировать одномерный или двумерный объект по тракту, который задан в виде открытой или замкнутой ломаной линии, используйте команду Draw>Sweep>Along Path.

Когда Вы перемещаете объект по тракту, имейте в виду, что конечная точка тракта должна лежать в той же самой плоскости, как и объект, который будет перемещен. Конечная точка должна лежать в плоскоcти, перпендикулярной к перемещаемому объекту.

Чтобы переместить объект вдоль пути:

1. Создайте ломаную линию, которую Вы хотите использовать как путь.

2. Выберите объект, который Вы хотите перемещать, и затем выберите новую ломаную линию.

3. В меню Draw, укажите Sweep, и затем нажмите Along Path. Появляется диалоговое окно Sweep Along Path.

4. Напечатайте угол скручивания в пути. Это – угол в градусах, на который объект будет вращаться, когда он перемещается через весь путь.

5. Напечатайте угол, на который объект будет расширяться при перемещении.

6. Выберите Draft Type из опускающегося списка.

После этих операций объект перемещается по выбранному пути. Сам объект ломаной линии, используемый как путь, удаляется. Новый объект принимает свойства первоначального объекта.

3.3.13. Превращение многоугольника в плоский объект Чтобы покрыть замкнутую ломаную линию поверхностью, используйте команду 3D Modeler>Surface>Cover Lines.

Тогда объект ломаной линии становится двумерным листовым объектом.

Чтобы преобразовать ломаную линию в листовой объект:

1. Выберите замкнутую ломаную линию, объект, который Вы хотите покрыть.

2. В меню 3D Modeler, укажите Surface, и затем нажмите Cover Lines.

Объект теперь покрыт поверхностью. Теперь это двумерный листовой объект, который можно свипировать, чтобы сформировать трехмерный твердый объект.

Чтобы покрыть поверхность двумерного или трехмерного объекта, используйте 3D Modeler>Surface>Cover Faces (рис. 3.28).

Чтобы покрыть поверхности объектов:

1. Выберите поверхности объектов, которые Вы хотите покрыть.

2. В меню 3D Modeler укажите Surface, и затем нажмите Cover Faces.

Поверхности объекта теперь покрыты.

Рис. 3.28. Выбор команды для покрытия поверхности Если Вы хотите, чтобы HFSS автоматически покрыл полностью замкнутую ломаную линию, включая круги, эллипсы, прямоугольники, и правильные многоугольники, выберите опцию Automatically cover closed.

Раскрытие поверхности трехмерного твердого объекта приводит к созданию открытого двумерного листового объекта. Раскрытие выполняется командой 3D Modeler>Surface>Uncover Faces.

Чтобы раскрыть поверхность трехмерного объекта:

1. Переключитесь в режим выбора: в меню Edit, укажите Select, и затем нажмите Faces.

2. Выберите поверхность объекта, который Вы хотите раскрыть.

3. В меню 3D Modeler, укажите Surface и затем нажмите Uncover Faces.

Выбранная поверхность раскрывается, оставляя открытую поверхность на объекте.

Замечание. Одной операцией вы можете раскрыть одну поверхность трехмерного объекта. Если Вы выбираете несколько поверхностей, будет раскрыта только первая поверхность.

Команда 3D Modeler>Surface>Detach Faces дает возможность Вам удалить поверхность трехмерного объекта, приводя к двум отдельным объектам.

Чтобы разъединить поверхность объекта:

1. Переключитесь к режиму выбора: в меню Edit, укажите Select, и затем нажмите Faces.

2. Выберите поверхность объекта, который Вы хотите отсоединить. Вы можете выбрать несколько поверхностей.

3. Укажите на поверхность, а затем нажмите 3D Modeler> Surface> Detach Faces. Выбранная поверхность теперь разъединяется, приводя к двум двумерным листовым объектам.

Сечение трехмерного объекта создает новый двумерный объект. Это выполняется командой 3DModeler>Surface>Section.

Используйте эту команду, чтобы создать сечения трехмерных объектов на плоскости xy, yz, или xz. Сечения создаются как двумерные замкнутые многоугольники (рис. 3.29).

Чтобы выполнить сечение объекта:

1. Убедитесь, что установлена рабочая система координат, которую Вы хотите использовать для плоскости пересечения.

2. Выберите объект, у которого Вы хотите создать сечение.

3. В меню 3D Modeler укажите на Surface, и затем нажмите Section.

4. Выберите плоскость сечения, которую Вы будете использовать, чтобы разделить объект: XY, YZ, или ZX.

5. Щелкните OK.

Используйте команду 3D Modeler>Surface>Connect, чтобы выполнить следующие действия:

• Соединить два или больше 1D многоугольников. HFSS изменит первый многоугольник, двумерный планарный объект, который Вы выбираете, который соединяется со вторым, и затем любыми выбранными многоугольниками. Вторые и последующие выбранные многоугольники удаляются.

• Соединить два или больше двумерных плоских объекта. HFSS изменит первый двумерный объект, который Вы выбираете, создавая трехмерный твердый объект, который соединяется со вторым, и далее любым следующим выбранным объектом. Вторые и последующие выбранные объекты удаляются.

Чтобы соединить объекты:

1. Выберите объекты, которые Вы хотите соединить.

2. В меню 3D Modeler, укажите Surface, и затем нажмите Connect.

Новый объект создан, соединяя объекты, которые Вы выбрали. Первый объект, который Вы выбрали, изменяется, чтобы создать новый объект, а все последующие выбранные объекты удаляются.

Сдвинуть поверхности 3D объекта в направлении нормали можно, используя команды 3D Modeler>Surface> Move Faces. Сдвиг поверхностей объекта полезно для изменения размеров, формы и положения объекта (рис.

3.30).

3.6.1. Сдвиг поверхностей вдоль нормали Чтобы сместить поверхность трехмерного объекта на указанное расстояние в направлении нормали к ее первоначальной плоскости, используйте команду 3D Modeler>Surface>Move Faces>Along Normal.

Поверхности, которые примыкают к первоначальной поверхности, расширяются или укорачиваются, образуя новую поверхность. Заметим, что смежные поверхности не будут разорваны или изогнуты.

Эта команда полезна для вытеснения поверхностей, изменение размеров углублений, и удаления скругленных углов, как показано на рис. 3. 31.

Рис. 3.31. Создание трехмерных объектов, используя операции вытеснения Чтобы перемещать поверхность объекта в направлении, нормальном к исходной плоскости:

1. Нажмите Select Faces в выплывающем меню.

2. Выберите поверхность объекта, который Вы хотите переместить.

3. Нажмите 3D Modeler>Surface>Move Faces>Along Normal.

4. Появляется диалоговое окно Move Faces Along Normal.

5. Введите в нем расстояние, на которое Вы хотите переместить поверхность объекта от его начала координат.

6. Щелкните OK.

Поверхность будет перемещена на расстояние, которое Вы задали.

Чтобы перемещать каждую поверхность по нормали к ее поверхности, используйте команду Edit>Arrange>Offset.

3.6.2. Сдвиг поверхностей вдоль вектора Чтобы перемещать поверхности трехмерного объекта на указанное расстояние по вектору, используйте команду 3D Modeler>Surface>Move Faces>Along Vector. Каждая выбранная поверхность перемещается по вектору, нормальному к ее первоначальной плоскости (рис. 3.32).

Рис. 3.32. Сдвиг поверхности вдоль вектора, в результате чего Поверхности, которые примыкают к первоначальной поверхности, расширяются или укорачиваются, создавая новую поверхность.

Эта команда полезна для настройки отверстия или углубления в объекте.

Чтобы переместить поверхность объекта по вектору:

1. Нажмите Select Faces в выплывающем меню.

2. Выберите поверхность объекта, который Вы хотите переместить.

3. Нажмите 3D Modeler>Surface>Move Faces>Along Vector.

4. Задайте вектор, по которому поверхность будет перемещена:

a. Выберите произвольную точку привязки, нажимая ее, или печатая координаты точки в полях X, Y, и Z.

Может быть выбрана любая точка в области черчения; однако, выбор точки привязки на ребре объекта или в пределах объекта облегчит возможность выбора вектора.

b. Выберите вторую точку, нажимая ее, либо печатая координаты точки относительно точки привязки в dX, dY, и dZ полях, где d - расстояние от первой выбранной точки.

Эта точка задает направление и расстояние от точки привязки, чтобы переместить поверхность. Нажмите Enter. Поверхность перемещается по вектору, который Вы задали.

Чтобы перемещать каждую поверхность объекта по нормали к ее поверхности, используйте команду Edit>Arrange>Offset.

Чтобы объединить два или большее количество объектов в один объект, используйте команду 3D Modeler>Boolean>Unite. Новый объект принимает имя, цвет, границы, и материал первого выбранного объекта. Объекты объединяются в точках пересечения.

Чтобы объединить два или больше объекта:

1. Выберите объекты, которые Вы хотите объединить.

2. В меню 3D Modeler, укажите Boolean, и затем нажмите Unite.

В результате объекты объединяются (рис. 3.33).

Если объекты не перекрываются, дается сообщение об ошибке. Например, невозможно объединить сферу с цилиндром, если они не касаются.

Рис. 3.33. Коническая антенна, созданная объединением простых объектов По умолчанию, объекты, присоединяемые к первому выбранному объекту, не сохраняются для последующего использования. Если Вы хотите сохранить копию объектов, соединяемых к первому выбранному объекту, сделайте одно из следующего:

• Скопируйте объекты, и затем вставьте их назад в конструкцию после объединения их.

• Выберите режим Clone before unite в диалоговом окне 3D Modeler Options.

Эта опция инструктирует HFSS всегда сохранять копию первоначальных соединяемых объектов.

1. Выберите объект, из которого Вы хотите вычесть другие объекты.

2. Удерживая клавишу Ctrl, выберите объекты, которые Вы хотите вычесть.

3. В меню 3D Modeler, укажите Boolean, и затем нажмите Subtract.

Появляется диалоговое окно Subtract. Объекты, перечисленные в списке Tool Parts будут вычитаться из объекта или объектов, перечисленных в списке Blank Parts.

4. Если нужно, выберите имя объекта в любом списке, и используйте кнопки с левой и правой стрелкой, чтобы переместить объект в другой список (рис.

3.34).

Или напечатайте имя объекта, который Вы хотите вычесть в пустом текстовом поле списка Tool Parts, и затем напечатайте имя объекта, из которого Вы хотите вычесть, в пустом текстовом поле списка Blank Parts.

Рис. 3. 34. Диалоговое окно вычитания объекта Box4 из объекта Box 5. Если нужно, выберите режим Clone tool objects before subtracting. Это инструктирует HFSS всегда сохранять копию первоначальных вычитаемых объектов.

6. Щелкните OK. Новый объект сохраняет имя, цвет, и материал первого выбранного объекта.

Отметим, что по умолчанию объекты, вычитаемые из первого выбранного объекта, не сохраняются для последующего использования.

3.9. Создание объектов с помощью пересечений Чтобы создать новый объект, используя пересечения двух или больше объектов, используйте команду 3D Modeler>Boolean> Intersect.

Чтобы создать объект из пересечений:

1. Выберите объекты, из которых Вы хотите найти общую область.

2. В меню 3D Modeler, укажите на Boolean и затем нажмите Intersect.

Исходные объекты исчезают, оставляя только новый объект, который был сформирован из их пересечения (рис. 3.35).

Если объекты, которые Вы выбрали, не перекрываются, то в результате операции оба объекта исчезают.

Пересечение бокса и цилиндра. Объект, сформированный из Рис. 3. 35. Применение булевых операций для создания нового объекта По умолчанию, исходные пересекающиеся объекты не сохраняются для последующего использования. Если Вы хотите сохранить копии объектов, которые пересекают первый выбранный объект, скопируйте объекты, и затем вставьте их обратно в конструкцию после создания нового объекта; либо выберите Clone before intersect в диалоговом окне 3D Modeler Options. Эта опция инструктирует, чтобы HFSS всегда сохранял копии исходных объектов, которые пересекают первый выбранный объект.

Эта команда полезна для назначения границы как пересечение двух поверхностей. Чтобы выполнить это, сначала выберите поверхности, и затем создайте объект из них, используя процедуру выше. Затем, убедитесь, что опция Clone before intersect снята в окне 3D Modeler Options. Используйте команду Modeler>Boolean>Intersect, чтобы изменить объект так, чтобы получить пересечение только двух поверхностей (рис. 3.36). После этого назначьте границу на новый объект.

Рис. 3.36. Цилиндр разделен вдоль положительной стороны плоскости xy Команда 3D Modeler>Surface>Create Object from Face копирует выбранную поверхность, создавая новый двумерный листовой объект.

Чтобы создать новый объект из поверхности:

1. Нажмите Select Faces в выплывающем меню.

2. Выберите поверхность объекта, которую Вы хотите копировать. Вы можете выбрать несколько поверхностей, и каждая станет новым объектом.

3. В меню 3D Modeler укажите Surface, и затем нажмите Create Object from Face.

Поверхность скопирована, приводя к новому двумерному листовому объекту.

Чтобы удалить части объекта, которые пересекаются в плоскости xy, yz, или xz, используйте команду 3D Modeler>Boolean>Split.

1. Выберите объект, который Вы хотите разделить. Можно выбрать несколько объектов.

2. В меню 3D Modeler, укажите Boolean, и затем нажмите команду Split.

Появляется диалоговое окно Split.

3. Выберите Split plane, чтобы разрезать объект.

4. Выберите те части объекта, которые Вы хотите сохранить — с положительной стороны выбранной плоскости, с отрицательной стороны плоскости, или все части с обеих сторон плоскости (рис. 3.37).

5. Щелкните OK.

Рис. 3.37. Выбор объекта после расщепления Во время создания сложной конструкции приходится многократно пользоваться операциями слияния и разделения объектов (рис.3.38).

Рис. 3.38. Два разделенных тела, которые были созданы из одного объекта Чтобы разделить объект на отдельные части:

1. Выберите объект, который Вы хотите отделить.

2. В меню 3D Modeler, укажите на Boolean, и затем нажмите Separate Bodies. Разбиение цилиндра выполняется вдоль положительной стороны плоскости xy. Объект отделен (рис. 3.39).

Рис. 3.39. Разделение сегмента цилиндра на две четверти Преобразование сегментов ломаной линии Ломаная линия – это единый объект, который может включать комбинацию прямой линии, линии дуги, или сплайновых сегментов.

После создания ломаной линии, каждый ее сегмент можно преобразовать от одного типа к другому. Возможны следующие преобразования:

• Преобразование сегмента прямой линии в дугу или сегменты сплайна.

• Преобразование дуги к отрезку прямой линии или сегменту сплайна.

• Преобразование сегмента сплайна к отрезку прямой линии.

Чтобы преобразовать сегменты ломаной линии:

1. В дереве хронологий, выделите ломаную линию, которая содержит сегмент, который Вы хотите преобразовать. Разверните эту часть дерева хронологий (рис. 3.40).

2. Затем в дереве хронологий, щелкните правой кнопкой мыши на сегменте ломаной линии, который Вы хотите изменить, и нажмите Properties.

3. В диалоговом окне Properties, нажмите в текстовом поле Value строки Segment Type.

4. Выберите нужный тип сегмента ломаной линии из опускающегося списка.

Сегмент ломаной линии, который Вы выбрали, изменяется на новый тип.

Заметим, что преобразование дуги или сегмента сплайна к отрезку прямой линии приводит к двум отрезкам прямой; одна часть создается между начальной точкой и средней точкой, а другая часть создается между средней точкой и конечной точкой.

Рис. 3.40. Микрополосковая антенна, контур которой состоит из многих сегментов. Координаты каждого сегмента можно отредактировать 3.12. Выбор объектов модели в окне 3D Modeler Чтобы модифицировать или исследовать свойства элемента, Вы должны снача-ла выбрать его. Все команды, которые Вы задаете, когда выбран элемент, выпол-няются только по отношению к выбранному элементу.

Что можно выбрать для модификации?

• Объекты.

• Поверхности.

• Грани.

• Вершины.

• Координаты в пространстве чертежа.

По умолчанию, HFSS находится в режиме выбора объекта. В этом случае просто нажмите объект в окне представления или его имя в дереве хронологий, и он будет выбран. Все другие объекты станут относительно прозрачными.

Когда курсор мыши зависает над объектом в окне представления, то объект высвечивается, что указывает, что он будет выбран, когда Вы на него нажмете. Выбранные объекты приобретут цвет, указанный в закладке Display диалогового окна 3D Modeler Options.

Если HFSS не находится в режиме выбора объекта, Вы можете переключить на этот режим, используя один из следующих методов:

• Нажмите клавишу O.

• Щелкните правой кнопкой мыши в окне представления, и затем нажмите Select Objects (рис. 3.41).

• В меню Edit, укажите Select и затем нажмите Objects.

• Выберите Object из опускающегося списка в инструментальной панели Selection 3D Modeler.

Рис. 3. 41.Выделение объекта подложки планарной антенны 1. Убедитесь, что HFSS находится в режиме выбора объекта, нажимая клавишу O.

2. Выбрать несколько объектов можно одним из следующих путей:

• Удерживайте CTRL и нажмите объекты в окне представления, которое Вы хотите выбрать.

• Удерживайте CTRL и нажимайте имена объектов, которые Вы хотите выбрать, в дереве хронологий.

• Кликните Edit>Select All, чтобы выделить все объекты, которые были начерчены, включая объекты которые в настоящее время не видимы.

• Нажмите CTRL+A или нажмите Edit>Select All Visible и выделите все объекты.

1. Убедитесь, что HFSS находится в режиме выбора объектов, нажимая клавишу O.

2. В меню Edit, укажите Select, и затем нажмите By name. Появляется диалоговое окно Select Object.

3. В списке Name, нажмите имя объекта, который Вы хотите выбрать.

Используйте клавишу Ctrl, чтобы выбрать больше чем один объект.

Или напечатайте имя объекта, который Вы хотите выбрать, в пустом текстовом поле (рис. 3.42).

Рис. 3.42. Выбор объекта по имени для редактирования 4. Щелкните OK. Объект выбран.

Если HFSS находится в режиме выбора поверхностей, просто нажмите на поверхность объекта в окне представления, и она будет выбрана. Чтобы выбрать несколько поверхностей, удерживайте клавишу CTRL, когда Вы выбираете поверхности. Есть также опция, чтобы создать списки поверхностей объектов.

Когда курсор зависает над поверхностью в окне представления, то поверхность высвечивается, что указывает, что она будет выбрана, когда Вы нажимаете на левую кнопку мыши. Выбранные поверхности приобретут цвет, указанный в закладке Display диалогового окна 3D Modeler Options.

Все другие объекты и поверхностей станут относительно прозрачными.

Чтобы переключиться в режим выбора поверхностей:

• Нажмите клавишу F.

• Щелкните правой кнопкой мыши в окне представления, и затем нажмите Select Faces.

• В меню Edit, укажите Select, и затем нажмите Faces.

• Выберите Face из опускающегося списка в инструментальной панели Selection 3D Modeler.

3.13.1. Выбор всех поверхностей объекта 1. Если нужно выбрать все поверхности, выберите сначала объект, поверхности которого Вы хотите выбрать.

2. Переключитесь в режим выбора сторон, нажимая клавишу F.

3. Если объект не выбран, нажмите поверхность на интересующем объекте.

4. В меню Edit, укажите Select, и затем нажмите All Object Faces.

Альтернативно, щелкните правой кнопкой мыши в окне представления, и затем нажмите All Object Faces в выплывающем меню. Все поверхности объекта будут выбраны.

1. Убедитесь, что HFSS находится в режиме выбора поверхностей, нажимая клавишу F.

2. В меню Edit укажите Select, и затем нажмите By name.

Появляется диалоговое окно Select Face (рис. 3.43).

3. В списке Objectn Name, нажмите имя объекта с поверхностями, которое Вы хотите выбрать.

Поверхности объекта перечислены в столбце Face ID.

4. Нажмите поверхность, которую Вы хотите выбрать в столбце Face ID.

Можно выбрать несколько или все поверхности.

5. Нажмите OK.

Создание списка поверхностей – удобный путь для идентификации и выбора конкретного набора поверхностей для нанесения поля или расчета.

Одна и та же поверхность может быть включена в несколько различных списков.

Чтобы создать список поверхностей:

1. Убедитесь, что HFSS находится в режиме выбора поверхностей нажатием на клавишу F.

2. Выберите поверхности объекта, которые вы хотите включить в список поверхностей.

3. Кликните 3D Modeler>List>Create>Face List.

Список поверхностей создан. Он появляется в дереве хронологии под меткой Lists.

Список поверхностей позволит вывести поля одновременно на этих поверхностях и перейти к расчету на калькуляторе. Список поверхностей будет перечислен в окне Geometry калькулятора поля, когда вы выбираете Surface.

Если HFSS находится в режиме выбора ребер, просто нажмите ребро объекта в окне представления, и оно будет выбрано. Чтобы выбрать несколько ребер, удерживайте клавишу CTRL, когда Вы на них нажимаете.

Когда мышь зависает над ребром в окне представления, то ребро высвечивается, что указывает, что оно будет выбрана, когда Вы на него нажмете.

Выбранные грани приобретут цвет, указанный в закладке Display диалогового окна 3D Modeler Options. Все другие объекты останутся относительно прозрачными.

В режим выбора ребер можно переключиться, используя один из следующих методов:

• В меню Edit, укажите на Select и затем нажмите Edges.

• Выберите Edge из опускающегося списка в инструментальной панели 3D Modeler Selection.

Если HFSS находится в режиме выбора вершины, то нажатие на вершине объекта выбирает ее. Чтобы выбрать несколько вершин, удерживайте ключ CTRL, когда Вы нажимаете вершину.

Когда курсор мыши зависает на вершине в окне представления, эта вершина высвечивается, что указывает, что она будет выбрана, когда Вы нажимаете на левую кнопку мыши. Выбранная вершина приобретет цвет, указанный в закладке Display диалогового окна 3D Modeler Options. Все другие объекты станут относительно прозрачными.

Переключите на режим выбора вершины, используя один из следующих методов:

• В меню Edit, укажите Select, и затем нажмите Vertices.

• Выберите Vertex из опускающегося списка в инструментальной панели 3D Modeler Selection.

Чтобы снять режим выбора объекта, поверхности, ребра или вершины, сделайте одно из следующего:

• Нажмите окно представления в окрестностях точки, где объект не существует.

• чтобы снять выбор объектов, нажмите точку вне имени объекта в дереве хронологий.

• В меню Edit, нажмите Deselect All.

• Нажмите Shift+Ctrl+A. Отдельные детали объекта становятся не выбранными.

3.13.6. Выбор поверхности или объекта изнутри Чтобы выбрать поверхность или объект позади выбранной поверхности или объекта, сделайте одно из следующего:

• В меню Edit, укажите Select, и затем нажмите Next Behind.

• Щелкните правой кнопкой мыши в окне представления и нажмите Next Behind.

• Нажмите клавишу B.

• Нажмите Ctrl+B.

Эта опция полезна, чтобы выбрать поверхность или объект, который находится во внутренней области модели, или когда Вы не хотите изменить вид модели, выбирая поверхность или объект.

3.14. Системы координат для создания объектов Чтобы выбрать точку в декартовой системе координат, напечатайте расстояние точки от начала координат в направлениях x, y, и z в полях X, Y, и Z, соответственно. При выборе второй точки, задайте его расстояние от ранее выбранной точки в направлениях x, y, и z в полях dX, dY, и dZ, соответственно.

1. После выбора команды черчения, выберите Cartesian из опускающегося списка в строке состояний.

2. Напечатайте x-, y-, и z-координаты точки в полях X, Y, и Z.

По другому, можно просто нажать точку в окне представления.

3. При черчении объектов, отличных от ломаной линии и спирали, вторая точка, которую Вы выбираете, отсчитывается относительно первой точки.

Напечатайте расстояние второй точки от первой выбранной точки в направлениях x, y, и z в полях dX, dY, и dZ соответственно и нажмите Enter.

Чтобы выбрать точку, используя цилиндрические координаты, введите радиус до точки, измеренной от начала координат, в текстовом поле R, угол от оси X в текстовом поле Theta, и расстояние от начала координат в z направлении в текстовом поле Z. При выборе второй точки, задайте расстояние до нее от первой выбранной точки в текстовых полях dR, dTheta, и dZ. Для этого:

1. После выбора команды черчения, выберите Cylindrical из опускающегося списка в строке состояния.

2. Напечатайте r-, Theta -, и z-координаты в полях R, Тheta, и Z.

• Альтернативно, нажмите точку в окне представления.

3. При черчении объектов, отличных от ломаных линий и спирали, вторая точка выбирается по отношению к первой точке. Напечатайте расстояние до второй точки от первой выбранной точки в полях dR, dTheta, и dZ.

Чтобы выбрать точку в сферических координатах, задайте радиус точки от начала координат, в поле R, угол от оси x в поле Theta, и угол от начала координат в Z направлении в текстовом поле Phi. При выборе второй точки, задайте расстояние от первой выбранной точки в полях dR, dTheta, и dPhi.

1. После щелчка желательной команды черчения, выберите Spherical из опускающегося списка. Нажмите Tab, чтобы двигаться от одного координатного поля к следующему. Нажмите Ctrl+Tab, чтобы перейти в предыдущее координатное поле.

2. Напечатайте r-, theta -, и phi - координаты точки в полях R, Тheta, и Phi.

Альтернативно, нажмите точку в окне представления.

3. При черчении объектов, отличных от ломаных линий и спирали, вторую точку Вы выбираете относительно первой точки. Напечатайте расстояние до второй точки от первой выбранной точки в полях dR, dTheta, и dPhi.

При вводе координат точки, Вы можете задать их в абсолютных или относительных координатах.

Абсолютные координаты отсчитываются по отношению к начальной точке рабочей системы координат (0, 0, 0). По умолчанию это первая точка, которую Вы выбираете после щелчка команды черчения. Относительные координаты отсчитываются относительно опорной точки, или первой выбранной точки.

Чтобы вести абсолютные координаты точки:

1. Нажмите желательную команду черчения.

2. Выберите Absolute из опускающего списка Absolute/Relative в строке состояния.

3. Задайте координаты точки, нажимая ее или печатая координаты точки в соответствующих полях.

При вводе координат точки, Вы можете задать их в абсолютных или относительных координатах. Относительные координаты отсчитываются относительно опорной, или предварительно выбранной точки. Абсолютные координаты отсчитываются относительно начала координат (0, 0, 0).

Нажмите Tab, чтобы двигаться от одного координатного текстового поля до следующего. Нажмите Ctrl+Tab, чтобы двигаться в предыдущее координатное текстовое поле.

При черчении объектов, отличных от ломаных линий и спирали, по умолчанию, второй точка, которую Вы выбираете отсчитывается относительно первого точки; режим Relative автоматически выбран в опускающемся списке Absolute/Relative в строке состояния. Убедитесь, что Вы выбрали Absolute в окне Absolute/Relative в строке состояний.

При черчении объектов, положение курсора отсчитывается всегда относительно опорной точки. Опорная точка отображена в виде малой xyzоси:

Чтобы изменить опорную точку, переместите курсор в другую желательную точку, и нажмите Ctrl+Enter.

Вы можете перемешать курсор по оси X, Y и Z, а также в одну из следующих точек:

• В той же самой плоскости, в которой лежит опорная точка (режим движения в плоскости).

• Перпендикулярно к опорной точке (режим движения вне плоскости).

• Если объект присутствует, то в конкретную точку трехмерного пространства.

Чтобы переместить курсор в точку на той же самой плоскости, в которой лежит опорная точка:

1. Нажмите желательную команду черчения.

2. Сделайте одно из следующего:

• В меню 3D Model, укажите на Movement Mode, и затем нажмите In plane.

• Щелкните In Plane в списке режимов движения в инструментальной панели Draw 3D Modeler.

Следующая точка, которую Вы выбираете, будет лежать на той же самой плоскости, как и опорная точка.

Чтобы сдвинуть курсор к точке перпендикулярно к опорной точке, укажите на Movement Mode в меню 3D Model, Рис. 3.44. Вид курсора, отображенный черным ромбиком, указывает, что он привязан к сетке и находится на той же самой плоскости, как и опорная а затем нажмите Out of Plane. Пунктирная линия отображается между опорной точкой и курсором, который лежит теперь перпендикулярно к опорной точке (рис. 3.44).

Чтобы переместить курсор в точку в трехмерном пространстве относительно опорной точки:

1. Нажмите желательную команду черчения.

2. Сделайте одно из следующих действий:

• В меню 3D Model укажите Movement Mode, и затем нажмите 3D.

• Щелкните 3D в опускающем списке на инструментальной панели Draw 3D Modeler.

Если объект находится в пределах пространства захвата, курсор зафиксируется к самой близкой точке в трехмерном пространстве, где находится объект.

Если объект не находится в пределах диапазона захвата, режим перемещения в трехмерном пространстве идентичен движению в плоскости.

Размещение курсора отображается черным ромбиком, который указывает, что он фиксируется к узлу сетки, перпендикулярно к опорной точке (рис.

3.45).

Рис. 3.45. Сдвиг курсора в трехмерном пространстве Чтобы переместить курсор в точку, отдаленную от опорной точки в направ-лении оси X:

1. Нажмите желательную команду черчения.

2. Сделайте одно из следующих действий:

• В меню 3D Model, укажите Movement Mode, и затем нажмите Along X Axis.

• Удерживайте клавишу X.

• Нажмите Along X Axis в списке способов сдвига в инструментальной панели Draw 3D Modeler.

Следующая точка, которую Вы выбираете, будет на той же самой плоскости, как и опорная точка в положительном или отрицательном направлении оси X.

Вид курсора в виде круга указывает, что он захватывается к центру поверхности, в точке, например (0.5, 0.5, 1.0) в трехмерном пространстве относительно опорной точки.

Чтобы переместить курсор в точку, удаленную от опорной точки в направлении оси Y:

1. Нажмите желательную команду черчения.

2. Сделайте одно из следующего:

• В меню 3D Model, укажите Movement Mode, и затем нажмите Along Y Axis.

• Удерживайте клавишу Y.

• Щелкните Along Y Axis в режиме движения опускающийся список в инструментальной панели Draw 3D Modeler. Следующая точка, которую Вы выбираете, будет на той же самой плоскости, как опорная точка, со сдвигом в положительном или отрицательном направлении по оси y.

Чтобы переместить курсор в точку от опорной точки в направлении оси Z:

1. Нажмите желательную команду черчения.

2. Сделайте одно из следующего:

• В меню 3D Model, укажите Movement Mode, и затем нажмите Along Z Axis.

• Удерживайте клавишу Z.

• Нажмите Along Z Axis в окне выбора режима движения на инструментальной панели Draw 3D Modeler:

Следующая точка, которую Вы выбираете, будет на той же самой плоскости как опорная точка в положительном или отрицательном направлении по отношению к оси Z.

По умолчанию, режим выбора курсором объектов установлен, чтобы “ snap to (зафиксировать к) ”, или точно попасть на точку на сетке, когда курсор зависает над ней. Тогда используются координаты этой точки, а не точное положение мыши. Форма курсора изменяется к форме режима захвата, когда он попадает на точку пересечения сетки.

Чтобы изменить параметры настройки захвата для активной конструкции:

1. В меню 3D Modeler, нажмите Snap Mode. Появляется окно Snap Mode.

2. Если Вы хотите, чтобы курсор захватывался к точке на сетке, выберите Grid.

3. Чтобы зафиксировать точку к вершине, выберите Vertex.

4. Чтобы зафиксировать к центру ребра, выберите Edge Center. Центр может находиться на одномерном, двумерном объекте, или ребре трехмерного объекта.

5. Чтобы зафиксироваться к центру поверхности объекта, выберите Face Center.

6. Чтобы зафиксироваться к самой близкой точке в четверти периметра круга, выберите Quadrant. Когда курсор захватывается к этой точке, его форма изменяется к одной из следующих форм режима захвата:

Quadrant (к четверти расстояния, квадранту) По умолчанию, курсор мыши установлен на захват к сетке (Grid), к вершине, к центру ребра, к центру фаски, и к ближайшему квадранту. Для изменения захвата по умолчанию для активного проекта и всех новых проектов, измените выбор в закладке Drawing в диалоге 3D Modeler Options.

В общем случае выберите, по крайней мере, один из параметров захвата в окне Snap Mode. Если ни один из этих параметров не выбран, программа находится в “ свободном режиме ” и выбирает любую точку, на которую Вы нажимаете, независимо от ее координат.

3.17. Системы координат, используемые для черчения HFSS имеет три типа систем координат, которые дают возможность Вам легко создавать новые объекты: глобальная система координат, относительная система координат, и система координат на поверхности.

Каждая координатная система (CS) имеет ось X, которая лежит под прямым углом к оси Y, и оси Z, которая перпендикулярна к плоскости xy. Начало координат (0,0,0) из каждой CS зафиксировано в пересечении x-, y-, и z-осей.

Глобальная система координат (CS) - фиксированная, заданная по умолчанию CS для каждого нового проекта. Она не может быть измена или удалена.

Относительная система координат определяется пользователем. Ее начало координат и направление могут быть установлены относительно существующей CS. Относительная система координат дают возможность Вам более просто чертить объекты, которые находятся на определенном положении относительно других объектов. Если Вы изменяете относительную систему координат CS, все объекты, которые чертятся в этой CS будут смещаться и изменять положение соответственно. Вы можете установить относительную CS, которая смещена от существующей CS, и расположена под углом относительно существующей CS, а также система, одновременно смещенная и сдвинутая по углу относительно существующей CS.

Поверхностная CS также определяется пользователем. Ее начало координат определено на плоскости объекта. Поверхностная система координат дает возможность Вам сразу чертить объекты, которые находятся на поверхности объекта.

Переключение между глобальной, относительной и поверхностной системой координат, выполняется, изменяя рабочую CS. Просто нажмите CS, которую Вы хотите использовать в дереве хронологий. Рабочая CS обозначена красной буквой W, которая появляется в левом нижнем углу с именем CS в дереве хронологий. Диалоговое окно Properties (рис. 3.46) перечисляет CS, связанные с объектом.

Рис. 3.46. Параметры относительной координатной системы Определяемые пользователем системы координат сохраняются с активным проектом (рис. 3.47).

Рис. 3.47. Список координатных систем и плоскостей перечисляется в Рабочая система координат – это текущая CS, с которой связаны чертимые объекты. Рабочая CS может быть глобальная или задаваемая пользователем относительная CS или поверхностная CS. Рабочую CS можно выбрать, щелкая ее имя в дереве хронологий, или выполнить следующие шаги:

1. В меню 3D Modeler, укажите Coordinate System, и затем нажмите Set Working CS. Появляется окно Select Coordinate System.

2. Нажмите CS в списке.

3. Щелкните Select.

Красная буква W появляется в левом нижнем углу с названием CS в дереве хронологий, указывая, что она является рабочей CS.

Объекты, которые Вы чертите после этого, будет связаны с CS, которую Вы выбрали.

3.17.2. Относительная система координат При создании относительной системы координат, имеются следующие опции:

• Вы можете создавать смещенную относительную систему координат CS, то есть относительную систему, начало координат которой находится на указанном расстоянии от начала координат другой CS. Перемещая начало координат CS, Вы можете вводить координаты относительно существующего объекта, без необхо-димости прибавлять или вычитать координаты существующего объекта.

• Вы можете создавать смещенную на угол относительную систему координат, то есть относительную CS, параметры которой изменяются с изменением параметров другой CS. При вращении осей CS, Вы можете легко создать объект, который расположен под углом относительно другого объекта.

• Вы можете также создавать относительную CS, которая и смещена и располо-жена под произвольным углом.

Смещение относительной системы координат Чтобы создать относительную систему координат с началом координат, которое смещено на указанном расстоянии от начала координат другой CS:

1. Нажмите CS в дереве хронологий, которую Вы хотите использовать как базовую относительно новой системы CS, создавая эту рабочую CS.

2. Укажите 3D Modeler>Coordinate System>Create>Relative CS.

3. В меню Relative CS, нажмите Offset.

4. Чтобы выбрать начало координат, нажмите точку, или напечатайте координаты точки в полях X, Y, и Z.

Чтобы выбрать точку, которая не лежит в текущей плоскости, используйте команды Movement Mode в выплывающем меню.

Создается новая относительная CS. Ее начало координат сдвинулись от предыдущей рабочей CS, но параметры остаются теми же самыми. Она перечисляется в дереве хронологий в разделе Coordinate Systems и автоматически становится рабочей CS; чертежи, которые Вы чертите после этого, будут лежать в этой относительной системе координат CS. Заданные по умолчанию плоскости создаются на ее плоскостях xy, yz, и xz.

Вращение относительной системы координат Чтобы создать новую относительную систему координат CS с его параметрами, но повернутую относительно другой CS:

1. В дереве хронологий, выберите CS, на который Вы хотите задать как новую относительную CS, создавая рабочую CS.

2. Укажите на 3D Modeler>Coordinate System>Create>Relative CS.

3. В меню Relative CS, нажмите Rotated.

4. Чтобы задать ось X, выберите точку на оси, нажимая точку, либо печатая координаты точки в полях X, Y, и Z.

Чтобы выбирать точку, которая не лежит в текущей плоскости, используйте команды Movement Mode в выплывающем меню.

5. Задайте xy плоскость, выбирая любую точку на ней, нажимая точку, либо печатая координаты относительно первой выбранной точки в полях dX, dY, и dZ, где d - расстояние от первой выбранной точки.

Не нужно задавать ось Z, она автоматически становится перпендикулярной к оси Y.

Новая относительная система CS создана. Она имеет то же самое начало координат как предыдущая рабочая CS, но ее параметры изменились. Она появляется в дереве хронологий под Coordinate Systems и автоматически становится рабочей CS; объект, который Вы чертите после этого, будет создаваться в координатах этой относительной системы координат CS.

Создание смещенной и повернутой относительной системы координат Чтобы создать новую относительную систему координат, которая и смещена и повернута относительно существующей CS:

1. В дереве хронологий, выберите CS, которую Вы выбираете в качестве базовой для создания относительной CS, создавая эту рабочую CS.

2. Укажите 3D Modeler>Coordinate System>Create>Relative CS.

3. В меню Relative CS, нажмите Both.

4. Выберите начало координат, нажимая точку, либо печатая координаты точки в полях X, Y, и Z.

Чтобы выбрать точку, которая не лежит в текущей плоскости, используйте команду Movement Mode в выплывающем меню.

5. Задайте ось X, выбирая точку на оси, нажимая точку, либо печатая координаты точки, которая находится относительно начала координат на dX, dY, и dZ, где d - расстояние от первой выбранной точки.

6. Определите xy плоскость, выбирая любую точку на ней одним из следующих путей:

• Нажмите точку.

• Напечатайте координаты точки относительно предварительно выбранного точки в полях dX, dY, и dZ.

Ось Z задавать не нужно. Она автоматически создается под прямым углом к оси Y.

Новая относительная CS перечисляется в дереве хронологий в разделе Coordinate Systems. Она автоматически становится рабочей CS; объекты, которые Вы чертите после этого, будут созданы в координатах этой относительной CS. Заданные по умолчанию плоскости становятся ее xy, yz, и xz плоскостями.

3.17.3. Создание системы координат на поверхности 1. Выберите поверхность объекта, на которой Вы хотите создать поверхностную систему координат CS.

2. Нажмите 3D Modeler>Coordinate System>Create>Face CS.

3. Выберите начало координат, нажимая точку на поверхности, либо печатая координаты точки в полях X, Y, и Z.

4. Задайте ось X, выбирая точку на поверхности объекта, нажимая точку, либо печатая координаты точки, которая находится относительно предварительно выбранного точки на dX, dY, и dZ, где d - расстояние от ранее выбранного точки.

Задавать X-, Y- или Z-параметры не нужно. HFSS предполагает, что ось Z нормальна к поверхности объекта и ось Y автоматически создается под прямым углом к оси Z.

Новая поверхностная CS появляется в дереве хронологий под Coordinate Systems. Она автоматически становится рабочей CS; объекты, которые Вы чертите после этого, будут чертиться в координатах этой поверхностной CS.

Заданные по умолчанию плоскости созданы на его xy, yz, и xz плоскости.

Только действия, перечисленные в дереве хронологий перед созданной поверхностной системой координат CS, будут относиться к поверхностной CS, и в свою очередь преобразуют объекты на этой поверхностной CS. На саму поверхностную CS, или объекты, созданные на ней, не влияют действия, которые выполняются после того, как она создана.

Например, предположим, что Вы создаете бокс, затем поверхностную CS на поверхности бокса, и затем цилиндр на поверхностной CS. Если после этого Вы редактируете размеры бокса в диалоговом окне Properties, цилиндр будет соответственно сдвигаться. Но если Вы вращаете бокс, используя Edit>Arrange>Rotate, будет сдвигаться бокс, но цилиндр не будет двигаться, потому что операция выполняется позже в дереве хронологий.

Автоматическое создание поверхностной системы координат Вы можете автоматически создать новую поверхность CS, каждый раз, когда Вы чертите на поверхности объекта. Для этого:

1. В меню Tools укажите на Options, и затем нажмите 3D Modeler Options.

Появляется диалоговое окно 3D Modeler Options.

2. Выберите Automatically switch to face coordinate system.

3. Щелкните OK.

Теперь, когда Вы выбираете поверхность, и затем нажимаете команду черчения, новая поверхностная система координат будет создана на этой поверхности. HFSS автоматически устанавливает новую поверхность CS как рабочую CS. Объекты, которые Вы чертите, ориентируется согласно новой поверхности CS. Это ускоряет процесс создания сложных конструкций (рис.

3.47).

Рис. 3.48. Черчение сложной антенны в интерфейсе HFSS при котором используются установление рабочих систем координат 3.17.4. Модификация системы координат 1. В меню 3D Modeler, укажите Coordinate System, и затем нажмите Edit.

Появляется окно Select Working CS.

2. Нажмите CS, которую Вы хотите изменить.

3. Щелкните Select.

Имейте в виду, что, когда Вы редактируете CS, ее изменение будет также влиять на:

• Все объекты, которые начерчены в этой CS.

• Все системы координат, которые были заданы преобразование относительно этой CS.

• Все объекты, которые были созданы в системе координат, заданной относительно этой CS.

1. Нажмите имя системы координат, которую Вы хотите удалить, в дереве хронологий.

2. В меню Edit, нажмите команду Delete, или нажмите клавишу Delete.

Система координат будет удалена, и все объекты, которые начерчены в ней, также будут удалены. Более того, любая система координат, которая была связана с удаленной CS, будет удалена и любые объекты, которые были начерчены в этой CS, будут также удалены.

Итак, мы рассмотрели большинство команд, которые используются в HFSS для черчения сложных конструкций. Каждый пользователь использует свои излюбленные приемы, чтобы начертить конструкцию. Однако нужно избегать применения многократных операций сдвига, поворота, отражения и прочее, чтобы поставить объект в нужное положение. Это увеличивает время анализа, поскольку при каждой модификации HFSS создает конструкцию, использую дерево хронологий.

После черчения конструкции, необходимо определить материальные параметры каждого объекта или его части, т.е. задать диэлектрическую и магнитную проницаемость, потери и другие свойства. Это выполняется менеджером материалов, который позволяет использовать материалы из существующей базы данных материалов, а также создавать новые материалы с заданными характеристиками.

Рис. 4.1. Вызов менеджера материалов из выплывающего меню Когда Вы выбираете закладку Material из папки Select Definition, по команде Assign Material… (рис. 4.1) появляется окно менеджера материалов (рис. 4.2). В программе HFSS имеется база данных, включающая до типов материалов (часть из них приводится в табл.1).

Табл. 1. База данных HFSS Ansoft v.9 по материалам (отсуствующие данные могут меняться).

TE/LC HN Film ML200/RG KCL conductor проводник ComClad HF

NITRITE

Менеджер материалов (рис. 4.2) позволяет выбрать материал из базы данных или ввести новый материал. При этом параметры материала могут быть заданы в виде фиксированных чисел или в виде математических соотношений с помощью встроенных функций.

Рис. 4.2. Менеджер материалов HFSS Ansoft. Поисковая система позволяет быстро выбрать материал с ближайшей характеристикой После нажатия кнопки Add Materials… в диалоге менеджера материалов, появляется диалоговое окно редактора свойств материалов (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Диалог редактирования материалов В диалоге редактирования свойств материалов можно определить параметры анизотропии диэлектрических и магнитных свойств, а также ввести частотную зависимость каждого параметра. Для этого:

1. Добавьте или выведите материал как описано в разделе Adding a New Material.

2. Выберите Options, чтобы определить, какие характеристики материала являют-ся постоянными и какие являются функциями.

3. Выберите Functions, чтобы определить математические функции, которые описывают поведение характеристики материала.

4. Введите имя функции для описания параметра (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Задание частотных зависимостей характеристик материалов В HFSS имеется возможность осуществить поиск требуемого материала из имеющихся баз данных по разным критериям (см. рис. 4.5), в качестве которых могут использоваться требуемые значения диэлектрической проницаемости, угла потерь и т.д.

Рис. 4.5. Выбор критерия поиска материалав базе данных При определении параметров изотропных линейных материалов в окне Edit Material (рис. 4.6) должен быть установлен выбор Simple. Изотропные материалы характеризуются следующими параметрами (рис. 4.6):

• Относительная диэлектрическая проницаемость • Относительная магнитная проницаемость • Объемная проводимость • Тангенс диэлектрических потерь • Тангенс магнитных потерь Чтобы определить материальные свойства анизотропного материала, должен быть установлен выбор Anisotropic Material. Материальные параметры анизотропного, но негиротропного материала задаются с помощью трех чисел или трех функций, которые имеют смысл диагональных компонент тензоров диэлектрической или магнитной проницаемости, а также проводимости и т.д. (см. рис. 4.6).

Рис. 4.6. Диалог просмотра и редактирования свойств материалов Нелинейные материалы, к числу которых относятся ферриты – это материалы, характеристики которых, например относительная проницаемость, являются функцией внешнего постоянного магнитного поля – поля смещения. Материальные свойства феррита задаются недиагональным тензором магнитной проницаемости, который имеет пять компонент. Эти компоненты имеют сложную частотную зависимость и, кроме того, зависят от внешнего постоянного магнитного поля смещения. Несмотря на их сложность, указанные зависимости для недиагональных компонент тензора магнитной проницаемости могут быть заданы с помощью следующих трех параметров (рис. 4.7):

• Магнитное насыщение (Magnetic saturation) • Коэффициент Ланде G (Lande G factor) • Дельта H (Delta H) Кроме того, для определения свойств феррита необходимо задать диагональные компоненты тензора. Для определения всех указанных выше параметров используется окно, показанное на рис. 4.7. Из рис. 4.7. видно, что полное описание феррита кроме компонент тензора магнитной проницаемости требует введения диэлектрических параметров феррита, то есть его проводимости, угла потерь, диэлектрической проницаемости и т.д.

4.2. Материальные параметры различных сред Далее мы приведем краткую сводку теоретических результатов, облегчающих понимание смысла материальных параметров, о которых говорилось выше, а также опишем способ их определения или вычисления принятый в HFSS.

Относительная магнитная проницаемость Относительная магнитная проницаемость (Relative Permeability) безразмерная величина. Относительная проницаемость всех материалов принимается как комплексная величина, следующим образом:

которая может также быть выражена как где µ’ является реальной частью µ и отношение µ’’ / µ’ является тангенсом магнитных потерь.

Относительная диэлектрическая проницаемость Относительная диэлектрическая проницаемость всех диэлектриков считается комплексной:

и может также быть выражена в следующем виде:

где ’ реальная часть и ’’ /’ является тангенсом диэлектрических потерь.

Если потери материала из-за объемной проводимости будут существенны, как в полупроводниковых материалах, то в уравениях Максвелла появляется дополнительное слагаемое, с помощью которого можно определить комплексную диэлектрическую проницаемость c где Относительная диэлектрическая проницаемость вводится в поле Relative Permittivity. Действительная часть относительной диэлектрической проницаемости c - безразмерная величина, равная относительной диэлектрической постоянной материала r.

HFSS позволяет задавать объемную проводимость материала в виде коэффициента потерь материала, подобно тангенсу диэлектрических потерей, или как граничное условие импедансного типа, установленное на поверхностях объекта. Выбор способа описания материала выполняется заданием параметра Solve Inside в окне Properties. Если выбрано условие Solve Inside, то программа рассматривает материал с потерями (проводимостью) как объемное тело и рассчитывает поле внутри него. В противном случае поле внутри тела не рассчитывается. Оно заменяется поверхностными токами.

Выбор между способами описания эффектов объемной проводимости материала зависит от конкретной задачи. Граничное условие должно примениться всякий раз, когда проводник намного более толстый, чем глубина скин - слоя на данной частоте. В этом случае, использование граничного условия уменьшает область анализа поля, что сокращает время анализа. Однако, если размеры проводника сравнимы с толщиной скин-слоя, то целесообразно использовать модель проводимости объемного материала, чтобы получить точное решение. В этом случае, программа решает волновое уравнение для электрического поля в следующей форме:

Анизотропные, но негиротропные материалы, как уже говорилось выше, имеют разные свойства для разных направлений. Эти свойства описываются диагональными тензорами диэлектрической, магнитной проницаемости, объемной проводимости, углов диэлектрических или магнитных потерь.

Такие тензоры содержат по три компоненты.

Тензор относительной магнитной проницаемости анизотропного Тензор относительной магнитной проницаемости для анизотропного материала имеет следующий вид:

где • µ1 - относительная магнитная проницаемость по первой оси тензора проницаемости материала.

• µ2 - относительная магнитная проницаемость по второй оси.

• µ3 - относительная магнитная проницаемость по третьей оси.

• µ0 – магнитная проницаемость свободного пространства.

Тензор магнитной проницаемости связывает вектора магнитного поля H и магнитной индукции B:

Чтобы определить относительную проницаемость для анизотропного материала, введите µ1, µ2, и µ3 значения в полях Value T (1,1), T (2,2), и T (3,3), соответственно (рис. 4.7). Если относительная магнитная проницаемость – одна и та же во всех направлениях, использование то же самое значение для µ1, µ2, и µ3. Эти значения могут также быть введены как переменные.

Тензор относительной диэлектрической проницаемости анизотропного Тензор относительной диэлектрической проницаемости для анизотропного материала имеет следующий вид:

где • 1 - относительная диэлектрическая проницаемость материала по первой оси тензора.

2 - относительная диэлектрическая проницаемость по второй оси.

3 - относительная диэлектрическая проницаемость по третьей оси.

0 - диэлектрическая проницаемость свободного пространства.

Тензор диэлектрической проницаемости связывает вектора электрического поля Е и электрической индукции D:

Определите относительную диэлектрическую проницаемость для анизотропного материала, вводя значения 1, 2, и 3 в поля T (1,1), T (2,2), и T (3,3). Эти значения могут также быть введены как переменные.

Тензор проводимости для анизотропного материала описывается матрицей где • 1- относительная проводимость по первой оси тензора проводимости материала.

• 2 - относительная проводимость по второй оси.

• 3 - относительная проводимость по третьей оси.

Соотношение между вектором объемного тока J и электрическим полем E имеет следующий вид:

Чтобы определить проводимость для анизотропного материала, введите 1, 2, и 3 значения в полях T (1,1), T (2,2), и T (3,3), соответственно.

Значения относительной проводимости могут быть введены как переменные.

Тензор тангенса угла диэлектрических потерь анизотропного материала Тензор тангенса угла диэлектрических потерей анизотропного материала представляется в следующем виде:

1, 2 и 3 - углы диэлектрических потерь по разным направлениям. С где помощью тензора [T ] можно записать тензор комплексной диэлектрической проницаемости [ ], который связывает вектора D и E в анизотропном материале с потерями:

где E - единичная матрица, а Чтобы определить тангенс угла диэлектрических потерь для анизотропного материала, введите tan 1, tan 2 и tan 3. Эти значения вводятся в полях Value T (1,1), T (2,2), и T (3,3) и могут быть введены как переменные.

Тензор тангенса магнитных потерь анизотропного материала Аналогично задаются тензоры тангенса угла магнитных потерь [Tm ] и комплексной магнитной проницаемости 1m, 2 m и 3m - углы магнитных потерь по разным направлениям.

где Соотношение между векторами B и H имеет следующий вид:

Чтобы определить тангенс магнитных потерь для анизотропного материала, введите tan M 1, tan M 2, tan M 3 в полях T(1,1), T(2,2), и T(3,3). Эти значения могут также быть введены как функции.

Анизотропный материал может быть в контакте с портом при следующих условиях:

• не имеется никаких потерь на порте: материал с потерями или поверхность граничным условим Щукина - Леонтовича не могут быть в области порта.

• Одна главная ось анизотропного материала ориентируется вдоль нормали к плоскости порта.

Гиротропные свойства феррита проявляется в недиагональном тензоре магнитной проницаемости, который является Эрмитовым в случае феррита без потерь. Эрмитова форма тензора ведет к свойству невзаимности устройств, содержащих СВЧ-ферриты.

Тензор магнитной проницаемости феррита имеет следующий вид:

Тензор (4.19) записан для случая, когда постоянное поле подмагничивания направлено вдоль оси 0z. Элементы этого тензора равны:

где - гиромагнитная постоянная ферритового материала, H 0 - внутреннее постоянное поле подмагничивания феррита, M S - намагниченность насыщения феррита, 0 - частота ферромагнитного резонанса.

Приведенные выше соотношения справедливы для феррита без потерь.

Однако в окрестности частоты ферромагнитного резонанса пренебрежение диссипативными членами в тензоре (4.19) некорректно, так как это может привести к неправильному моделированию свойств СВЧ устройств с ферритами. С целью учета процессов поглощения электромагнитной энергии в тензор (4.19) вводятся изменения (вводится, так называемый, диссипативный член). Частота резонанса Параметр определяется следующим образом:

где H - это ширина резонансной кривой гиромагнитного резонанса, измеренная по уровню половинной мощности. Параметр H вводится в окне задания параметров ферритового материала в поле Delta H. Он измеряется в эрстедах.

Коэффициент изменяет компоненты тензора магнитной проницаемости и делает его комплексным и несимметричным.

Свойства СВЧ феррита зависят от интенсивности и направления внешнего поля подмагничивания. Поэтому для корректного моделирования устройств, содержащих ферриты необходимо задать источник магнитного поля.

Феррит является материалом с ненулевым магнитным насыщением (Magnetic Saturation). Когда феррит помещен в однородное магнитное поле, магнитные диполи материала начинают ориентироваться вдоль приложенного поля. При увеличении его напряженности, число ориентированных диполей увеличивается. Магнитный момент Мs – это магнитный момент материала в области насыщения. Эффект насыщения поясняется на рис. 4.10, на котором показана, так называемая B-H характеристика феррита.

Рис. 4.8. Зависимость магнитного момента от магнитного поля феррита.

Коэффициент Ланде g – параметр феррита, который, на микроскопическом уровне, описывает полный магнитный момент электронов складывающийся из вкладов орбитального момента и момента вращения.

Для большинства СВЧ-ферриов, g = 1.99 … 2.01. Коэффициент Ланде g безразмерен.

4.3. Частотные зависимости параметров материалов Свойства некоторых материалов изменяются с частотой возбуждения.

Эта частотная зависимость - часто линейная в пределах некоторого частотного диапазона и постоянная вне частотного диапазона, как показано ниже, Рис. 4.9. Частотная зависимость диэлектрической проницаемости На графике рис. 4.9 используются следующие обозначения:

• epsrlower - относительная диэлектрическая проницаемость материала ниже частотного диапазона 20 - 50 GHz.

• epsrupper - относительная диэлектрическая проницаемость материала выше частотного диапазона 20 - 50 GHz.

• f lower - более низкая частота, ниже которой свойство материала является постоянным.

• f upper - наибольшая частота, выше которой свойство материала постоянным.

Чтобы описать частотную дисперсию в пределах данного диапазона, используйте диалоговое окно окна Piecewise Linear Material Input, чтобы определить значения параметра на нижней и верхней частотах выделенного диапазона. Базируясь на этих значениях, HFSS автоматически создает линейный набор данных, который определяет значения параметра в пределах заданного диапазона частот.

Если материал - диэлектрик с потерями, то их можно описать, задавая два значения потерь на низкой частоте близкой к нулевой (постоянный ток – DC) и на высокой частоте (в пределе в оптическом диапазоне). Для этого используйте диалоговое окно Loss Model Material Input. В нем можно определить проводимость материала на постоянном токе и на высоких оптических частотах.

В большинстве материалов, до частот порядка 10 ГГц, доминирует ионная и дипольная поляризация. Эти типы поляризации могут быть описаны моделью релаксации Дебая:

где = время релаксации.

rstatic = статическая диэлектрическая проницаемость.

roptical = диэлектрическая проницаемость на СВЧ и оптических частотах.

HFSS использует значения, которые Вы определяете в диалоговом окне Loss Model Material Input в уравнении (4.18), чтобы определить относительную диэлектрическую проницаемость на любой частоте.

Модель Дебая правильна для большинства СВЧ задач. Если частота превышает предел справедливости модели Дебая, можно использовать другие более точные модели.

Когда Вы описываете ферритовый материал, нужно определить поле смещения феррита, задавая источник подмагничивания (Magnetic Bias Source). Поле смещения ориентирует магнитные диполи в феррите, создавая ненулевой магнитный момент.

Существенные отличия имеют два варианта задания поля смещения.

Первый вариант – однородное поле смещения. Этот способ задания поля смещения не учитывает его искажения, обусловленного неоднородной структурой анализируемого объекта. Второй вариант – учет неоднородности поля смещения. В этом случае расчет СВЧ поля предваряется расчетом распределения статического магнитного поля, который реализуется в программе Maxwell 3D Field Simulator.

Приложенное постоянное смещение, которое вызывает насыщение феррита - всегда направлено в положительном направлении оси 0z декартовой системы координат, связанной с тензором магнитной проницаемости. Первоначально оси системы координат тензора ориентируются вдоль осей системы координат модели; ось аппликат тензора – совпадает с осью аппликат модели. Чтобы моделировать другие направления смещения, система координат, связанная с тензором магнитной проницаемости должна быть повернута относительно оси апликат системы координат модели (фиксированной системы координат). Это можно сделать, определяя углы поворота осей, когда Вы задаете источник подмагничивания.

Углы вращения должны быть определены в диалоговом окне Magnetic Bias Source следующим образом: