«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. Нажмите OK, чтобы добавить эту длину к выбранному порту. Повторно запускать моделирование не нужно, чтобы разгерметизировать S-матрицу.

Результаты постпроцессора автоматически модифицируются, отражая разгерметизированную S-матрицу.

В HFSS, как уже отмечалось ранее, перед выходом на решение программа выполняет анализ геометрического построения, задания материалов и границ. Возможные ошибки при задании границ выводятся в окне решения.

Отметим, что одну и ту же задачу можно описать различными способами.

Задание границ на поверхностях сложных объектов – гибкий инструмент для упрощения и более эффективного решения задачи.

Установки и выполнение решения на HFSS Чтобы начертить и описать анализируемую конструкцию, а затем выполнить проект HFSS, необходимо совершить следующие действия.

Отметим, что последовательность действий не имеет принципиального значения. Важно, чтобы все они были выполнены до анализа конструкции.

Итак, последовательность решения задачи на HFSS следующая:

1. Создание нового проекта и новой конструкции.

2. Выбор типа решения.

3. Установка единиц измерения модели.

4. Черчение геометрии модели, и задание материала всем ее частям.

5. Назначение границ, которые задают поля на гранях рабочей области и плоскостях объектов.

6. Для решения проектов методом Driven solution, назначение возбуждения источники электромагнитных полей и зарядов, токов, или напряжений на объектах или поверхностях.

Прежде, чем Вы начертите модель, определите тип решения. Когда Вы делаете установки проекта, список параметров, которые нужно установить, зависит от выбранного типа решения.

1. В меню HFSS, нажмите Solution Type. Появляется окно Solution Type (рис. 6.1).

2. В нем выберите одно из следующих типов решений:

Terminal Результаты получаются на основании описания Eigenmode структуры. Решающее устройство Eigenmode Рис. 6. 1. Выбор метода решения в закладке General диалогового окна HFSS Если установлен метод решения Driven Modal, то HFSS вычисляет многомодовые S-параметры пассивных СВЧ структур типа микрополосковых Рассчитываемые параметры рассеяния соответствуют стандартному энергетическому определению матрицы рассеяния, при котором и падающая и отраженная волны имеют размерность Вт.

Подпрограмма «Driven Solution» в Ansoft HFSS решает следующее матричное уравнение (для случая без потерь):

где:

S и T - матрицы, которые зависят от геометрии и разбиения.

x – волновое решение электрического поля.

ko – волновое число свободного пространства.

b - величина источника, определенного для задачи.

Тип решения Driven Terminal выбирается, если Вы хотите, чтобы HFSS вычислил S-параметры многопортовой структуры, подключенной к нагрузкам. S-матрица будет выражаться в терминах отношений напряжений отраженных и падающих волн в портах многополюсника, имеющих размерность В.

Метод Eigenmode предназначен для расчета собственных волн или колебаний структуры. Решающее устройство Eigenmode может находить собственные моды структур без потерь, структур с потерями, и может вычислять собственную добротность резонатора.

Чтобы найти резонансы структуры, решающее устройство «Eigenmode»

устанавливает в (6.1) b =0 и решает уравнение:

Переменная x - решение электрического поля, ko – собственное значение волнового числа свободного пространства, соответствующее этому решению.

Волновое число ko связано с резонансной частотой следующим выражением:

где с – скорость света.

При выборе метода Eigenmode имеются следующие ограничения:

• не могут быть заданы следующие источники: порт, падающая волна, генератор напряжения, источник тока, и источник подмагничивания.

• Не могут быть заданы границы излучения.

• Не допустимо изменение частоты в диапазоне частот.

• Невозможно вывести на график S-матрицы.

• Конструкции не могут включать ферритовые материалы.

Чтобы вычислить S-матрицу конструкции, HFSS выполняет следующее:

• Делит структуру на ячейки.

• Вычисляет типы волн в каждом порте.

• Вычисляет поле внутри структуры, считая, что возбужден один тип волны в одном из портов.

• Вычисляет обобщенную S-матрицу по амплитудам отраженных волн в портах.

Процесс генерирования сетки разбиения (рис. 6.2) состоит из следующих шагов:

1. HFSS генерирует начальную сетку. При этом учитывается только геометрия структуры.

2. Если требуется уплотнение сетки разбиения с учетом длины волны (lambda refinement), HFSS выполняет это, используя рассчитанную в материале длину волны.

3. Задается режим разбиения, и степень уплотнения сетки.

4. Если заданы порты, HFSS итерационно совершенствует двумерную сетку в портах.

Рис. 6.2. После семи адаптаций сетка остается очень грубой, что приводит к несходимости решения. В этом случае рекомендуется 6. Используя полученную сетку разбиения, HFSS вычисляет методом конечных элементов электромагнитные поля, которые существуют внутри структуры. Тетраэдры в этом режиме имеют меньшие размеры (рис. 6.3).

7. HFSS генерирует другое решение, используя уплотненную сетку.

8. HFSS повторно вычисляет ошибку, и итеративный процесс (решение — анализ ошибок — адаптивное усовершенствование) повторяется, пока критерии сходимости не удовлетворены или не выполнено максимальное число адаптивных проходов (рис. 6.3).

9. Если задается расчет в диапазоне частот, то HFSS решает задачу на других частотах без дальнейшего уплотнения сетки разбиения. Адаптивное решение выполняется только на указанной частоте решения.

Заметим, что HFSS не генерирует начальную сетку каждый раз, когда начинается процесс решения. Начальная сетка генерируется только тогда, когда не имеется текущей сетки (рис. 6.5, 6.6).

Рис. 6.3. Закладка General окна Рис. 6.4. Закладка Advanced в которой установки на решение устанавливаются параметры Рис. 6.5. Распределение поля в Рис. 6.6.Уплотнение сетки разбиение и круглом резонаторе и разбиение на соответственно более точное ячейки с недостаточной плотностью полученное поле. Рассчитанная разбиения. Рассчитанная резонансная резонансная частота 2.1349 ГГц частота 2.116 ГГц HFSS различает область решения задачи и область разбиения. Область задачи – это область, в которой получается решение, и сетка уплотняется.

Область разбиения, которая включает область решения задачи, является областью, в которой генерируется начальная сетка разбиения. После того, как начальная сетка сгенерирована, сеть уплотняется только в области решения задачи.

Область задачи охватывает пространство, достаточно большое, чтобы включить всю конструкцию, но не больше. HFSS автоматически определяет область задачи во время решения. Если вы заинтересованы результатами вне структуры, типа излучения, то вы можете создать виртуальный объект, чтобы расширить размер области решения задачи, чтобы включить эти области (рис. 6.7).

Область разбиения на ячейки (меширования), как и область задачи, является боксом, который полностью включает структуру. Однако область разбиения должна быть по крайней мере в 10 раз больше, чем модель. Часть области разбиения, не занятой объектами, рассматривается как объект подложки (background). Земляная подложка (противовес) простирается к границам области разбиения и заполняет пространство, исключая объемы, занятые объектами. Так как земляная подложка определена как идеальный проводник, решение не ищется внутри земляной подложки даже если для нее сгенерирована начальная сетка.

Рис. 6.7. Соотношения размера области разбиении(меширования) и 6.4. Разбиение на ячейки. Модуль Meshmaker В HFSS параметры разбиения на ячейки - необязательные параметры настройки, что дает возможность самой HFSS выполнить установки для решения, на основании особенностей геометрии модели, которые влияют на электромагнитные характеристики структуры. Выполнение такого правила до начала адаптивного процесса анализа может уменьшить (иногда сильно) число итераций до сходимости, а также окончательное число тетраэдров в сетке разбиения. Хотя адаптация для сходимости анализа, при нахождении поля, используют стандартные критерии уплотнения, из-за специфики характеристики материалов, могут быть обнаружены области критического поведения поля, после первых проходов процесса адаптации.

Метод управления разбиением на сетку HFSS называется “посев” сетки разбиения. Этот посев выполняется, используя команды Mesh Operations в меню HFSS (рис. 6.8).

Рис. 6.8. Выбор режима разбиения на ячейки Вы можете задать разбиение по длине ребер тетраэдров на поверхности или внутри объема, пока они не станут меньше некоторого значения (уплотнение, основанное на длине) или Вы можете уменьшать стороны всех тетраэдров на поверхности или в объеме в пределах заданной величины Эти способы разбиения могут быть изменены в любое время. Если Вы устанавливаете их перед адаптивным процессом решения, они используются, чтобы уплотнять начальную сетку после того, как она была сгенерирована первый раз. Вы можете также дополнительно уплотнить сетку без выполнения решения, когда разбиение применяются к текущей сетке.

В некоторых случаях, Вы можете задать разбиение, которое изменяет параметры настройки для одной или большего количества поверхностей. Эти установки задаются только к начальной сетке.

Чтобы создать начальное разбиение на сетку конечных элементов и уплотнять сетку разбиения на ячейки, HFSS использует программный модуль Meshmaker. Можно также выполнить разбиение поверхности вручную, что может в некоторых случаях улучшить разбиение.

Первоначально программа Meshmaker автоматически разбивает геометрию структуры на относительно крупные тетраэдры, каждый из которых имеет четыре треугольные стороны. Программа Meshmaker использует вершины объектов как начальный набор вершин. Далее добавляются другие точки, чтобы выполнить разбиение на более мелкие ячейки.

Рассмотрим рекомендации для выбора сетки разбиения. Это полезно в следующих случаях:

• Выбор сетки внутри объема в геометрии, где ожидаются области сильных электрических или магнитных полей (с сильной емкостной или индуктивной нагрузкой). Например, в области емкостного промежутка в резонансной структуре, резких углов волноводов или промежутках между многокаскадным фильтром.

• Выбор сетки разбиения на каждой поверхности с резкими переходами между границами, например для области соединения широкой печатной платы и длинного проводника. Выбор размера сетки равной диаметру проволоки дает возможность более точно рассчитать характеристики уже после первого адаптивного прохода.

6.4.1. Уплотнение сетки на основании длины волны Когда Вы устанавливаете уплотнение на основании длины волны, Вы задаете правило разбиения тетраэдров, пока их сторона не становится меньше заданной величины. Длина тетраэдра определена как длина его самого длинного ребра. Максимальную длину тетраэдра можно определить на сторонах или внутри объектов.

Можно также задать максимальное число элементов, которые добавляются во время уплотнения сетки. После генерирования начальной сетки, она уплотняется, используя заданные критерии уплотнения.

6.4.2. Уплотнение сетки на основании глубины скин-слоя Когда требуется задать разбиение на ячейки на основании глубины скинслоя, Вы инструктируете HFSS итерационно разбивать поверхности треугольников всех сторон тетраэдров.

Разбиение на каждом слое создается на основании сетки на поверхности.

Слои выбираются на основании глубины скин-слоя и числа уровней, которые Вы задаете (рис. 6.9).

Рис 6.9. Задание уплотнения сетки на основании глубины скин-слоя Во время уплотнения ячейки на основании глубины скин-слоя, HFSS создает ряд слоев, параллельных поверхности объекта, и они располагаются в пределах указанной глубины скин-слоя.

Для каждой точки на верхнем слое, добавляются ряд точек (P0, P1, P2,..., Pn) к сетке разбиения, где n – номер слоя. Точка P0 - точка на поверхности, а расстояние от P0 до Pn – толщина скин-слоя. Точки располагаются неравномерно, с расстоянием между ними, уменьшающейся в геометрической прогрессии, при движении от Pn до P0.

Например, можно иметь такую ситуацию:

Расстояние [P0,P4]: 0.8 + 1.6 + 3.2 + 6.4 = 12 mm.

Разбиение на основании глубины скин-слоя сначала выполняется по критерию длины ребра треугольника, а затем вводится ряд точек на каждом Если в задаче задан предел уплотнения сетки, происходит одно из следующих случаев:

• предел установлен достаточно большим, чтобы выполнить уплотнения на основании глубины скин-слоя.

• предел установлен достаточно большим, чтобы удовлетворить поверхностному критерию по длине ребра треугольника, но не достаточно высоким, чтобы выполнить разбиение по глубине.

• предел не установлен достаточно большим, чтобы удовлетворить даже поверхностному критерию разбиения по длине ребра треугольника.

Вид сетки разбиения можно вывести командой Plot Mesh…. (рис. 6.10).

Критерии усовершенствования, которые вы задали, используются, чтобы совершенствовать текущую сетку разбиения.

Рис. 6.10. Команда вывода на чертеж разбиения на ячейки 6.5. Аппроксимация поверхностей объектов Поверхности объектов в HFSS могут быть плоские, цилиндрические или кони-ческие, тороидальные, сферические, или сплайны. Исходные поверхности модели называются true surfaces (реальные поверхности). Чтобы создать разбиение на конечные элементы, HFSS сначала делит всю реальную поверхность на треуголь-ники. Эти триангулированные поверхности называются фасеточными поверхностями, потому что каждая изогнутая или плоская поверхность представляется в виде плоских сегментов (рис. 6.11).

Рис. 6.11. Разбиение на поверхности цилиндра резонатора Для плоских поверхностей, треугольники лежат точно на плоскостях модели; не имеется никакой разности в размещении истинной поверхности и поверхности разбиения. Но когда поверхность объекта скруглена, фасеточная плоскость треугольников лежит на небольшом расстоянии от истинной поверхности объекта. Это расстояние называется девиацией поверхности, и оно измеряется в единицах модели. Величина девиации поверхности больше около центров треугольников и меньше около вершин треугольников.

Нормаль кривой поверхности изменяется в зависимости от ее положения, но она постоянна для каждого треугольника (“нормаль” определяется как перпендикуляр к поверхности). Разность углов между нормалью кривой поверхности и соответствующей поверхностью сети называется отклонением нормали и измеряется в градусах.

Коэффициент сжатия треугольников, используемых в плоских поверхностях основан на отношении минимального радиуса к радиусу внешней окружности треугольника. Он равна единице для равностороннего треугольника и приближается к бесконечности, когда треугольник становится очень тонким (рис. 6.12).

Для того, чтобы достичь сходимости решения задачи для очень сложной искривленной поверхности, можно изменять девиацию поверхности (surface deviation), максимальное отклонение от нормали, и максимальный коэффициент сжатия треугольников на одной или большем количестве поверхностей одновременно в диалоговом окне Surface Approximation (команда HFSS>Mesh Operations>Assign>Surface Approximation).

Поверхностные параметры применяются к начальной сетке разбиения.

Заметим, что для начальной сетки, все вершины треугольников лежат на реальной поверхности (true surfaces). Во время адаптивного процесса, вершины добавляются к поверхностям разбиения, а не к реальной поверхности.

Рис. 6.12. Разбиение на сетку в районе дискретного источника, в котором Изменение аппроксимации поверхности Если вы хотите изменить установки аппроксимации поверхности или поверхностей объекта, имейте в виду следующие рекомендации:

• Если необходимо, отмените заданные по умолчанию параметры аппроксимации поверхности, чтобы аппроксимировать кривые поверхности более точно. Более точное представление будет уменьшать размер ячейки и увеличивать время расчета и требуемую память. Настройки по умолчанию подходят для большинства случаев.

• если вы хотите получить более быстрое решение, используя более грубое представление кривых поверхностей, установите более крупные ячейки разбиения для всего объекта, а не только на одну поверхность.

• Для HFSS трудно удовлетворить запросы коэффициента сжатия, если значение коэффициента сжатия установлено близко к 1, потому что произвольная форма не может быть заполнена только равносторонними треугольниками. Поэтому установка коэффициента сжатия равной 1 может привести к необоснованно круп-ной сетке. HFSS ограничивает коэффициент сжатия величиной 4 для плоских объектов и величиной 1.2 для объектов с криволинейной поверхностью.

6.5.1. Установка разбиения на ячейки на основании длин на Чтобы задать разбиение каждой поверхности объекта:

1. Выберите поверхности, которые вы хотите итерационно разбивать на более мелкие ячейки. Или выберите весь объект, если вы хотите, чтобы HFSS уплотнял разбиение по всем сторонам объекта.

Рис. 6. 13. Диалог задания уплотнения на основании длины элемента 2. Нажмите HFSS>Mesh Operations>Assign>On Selection>Length-Based.

Появляется диалоговое окно Element Length Based Refinement (рис. 6.13).

3. Введите имя для операции разбиения на сетку в текстовом поле Name, или примите имя по умолчанию.

4. Ограничите длину граней тетраэдра, касающихся поверхностей:

a. Выберите Restrict Length of Elements.

b. Напечатайте максимальную длину граней тетраэдров, касающихся поверхности, в текстовом окне Maximum Length of Elements.

Значение "по умолчанию" устанавливается равным 20 % от максимальной длины границ прямоугольников на границе каждой выбранной поверхности.

HFSS будет выполнять последовательное деление граней элементов, касающихся выбранных поверхностей, пока их длины не станут равными или меньше, чем это заданное значение.

5. Чтобы ограничить число элементов, добавляемых во время усовершенствования поверхности:

a. Выберите Restrict the Number of Elements.

b. Введите Maximum Number of Elements, которые будут добавлены.

c. Щелкните OK.

Когда сетка сгенерирована (рис. 6.14), используются заданные критерии ее усовершенствования. Когда достигнуто максимальное число элементов, размеры некоторых элементов могут превышать требуемую максимальную длину элемента.

Рис. 6.14. Разбиение пространства на тетраэдры в поле микрополосковой 6.5.2. Измельчения сетки внутри объектов Чтобы задать установки уплотнения каждой поверхности объекта в его внутренней области:

1. Выберите объект, разбиение которого нужно уплотнить.

2. Нажмите HFSS>Mesh Operations>Assign>On Selection>Length-Based.

Появляется диалоговое окно Element Length-Based Refinement (рис. 6.15).

3. Напечатайте имя для операции разбиения на сетку в поле Name.

4. Чтобы ограничить длину граней тетраэдров внутри объекта:

a. Выберите Restrict Length of Elements.

b. Напечатайте максимальную длину граней внутри объекта в поле Maximum Length of Elements.

Значение "по умолчанию" установлено равным 20 % от длин максимальных границ, прямоугольников по границы поверхностей каждого выбранного объекта. HFSS разбивает грани элементов, пока они не станут равными или меньше этого значения.

5. Чтобы ограничить число элементов, добавленных во время уплотнения сетки разбиения внутри объекта:

a. Выберите ограничение Restrict the Number of Elements.

b. Введите Maximum Number of Elements, которое будет добавлено.

c. Щелкните OK.

Рис. 6.15. Установки на уплотнение по критерию длины 6.5.3. Уплотнение сетки разбиения на поверхностях объекта на 1. Выберите плоскости, которые вы хотите уплотнять в процессе решения.

Или выберите объект для уплотнения каждой его стороны.

2. Нажмите HFSS>Mesh Operations>Assign>On Selection>Skin-DepthBased. Появляется окно Skin Depth-Based Refinement (рис. 6.16).

3. Напечатайте имя для операции разбиения на сетку в поле Name.

4. Напечатайте глубину поверхностного слоя в поле Skin Depth.

Или, альтернативно, вычислите глубину поверхностного слоя, полученную на основании магнитной проницаемости объекта, проводимости и частоте, на которой сетка будет уплотняться. Для этого:

a. Щелкните Calculate Skin Depth. Появляется окно Calculate Skin Depth.

b. Введите Relative Permeability и Conductivity материала.

c. Задайте частоту Frequency, на которой будет уплотняться сетка разбиения.

d. Щелкните OK. HFSS вычисляет глубину поверхностного слоя и вводит ее значение в поле Skin Depth.

5. В поле Number of Layers of Elements введите число слоев, идущих по перпендикуляру к поверхности объекта. HFSS прибавит равное число точек сетки на каждый слой. Например, если HFSS прибавляет 10 точек, чтобы удовлетворить критерию Surface Triangle Length, он прибавит 10 точек на каждый слой.

6. Напечатайте максимальную длину границы поверхности сетки в поле Surface Triangle Length. Значение "по умолчанию" установлено равным % от максимальной длины ребра, ограничивающих боксы с каждой выбранной поверхностью.

Рис. 6. 16. Разбиение на ячейки в диэлектрическом делителе мощности по 7. Чтобы ограничить число элементов, добавленных во время усовершенствования на плоскостях:

a. Выберите режим Restrict the Number of Surface Elements.

b. Введите Maximum Number of Surface Elements, максимальное число, которое будет добавлено.

c. Щелкните OK.

Когда сетка сгенерирована, далее будут использованы критерии усовершенствования, которые вы задали.

6.5.4. Установки для модификации измельчения поверхностей HFSS применяет установки аппроксимации поверхностей, когда генерируется начальное разбиение. Если вы модифицируете настройки по умолчанию HFSS после того, как начальная сеть была сгенерирована, они не будут влиять на сетку для измененной конструкции.

1. Выберите отдельные поверхности, для которых вы хотите изменить установки аппроксимации поверхности. Или выберите весь объект, если вы хотите изменить установки аппроксимации для каждой поверхности объекта.

2. Нажмите HFSS>Mesh Operations>Assign>Surface Approximation.

Появляется окно Surface Approximation (рис. 6.17).

Рис. 6. 17. Установки аппроксимации поверхности 3. Напечатайте имя для группы параметров настройки в поле Name, или примите заданное по умолчанию имя.

4. В разделе Surface Deviation выберите Ignore, если вы не хотите использовать критерий девиации поверхности, или выберите Set maximum surface deviation (length), и затем напечатайте расстояние между истинными поверхностями выбранных поверхностей и разбиваемых на ячейки поверхностей.

6. В разделе Normal Deviation, сделайте одно из следующего:

• Выберите Ignore, если вы не хотите использовать заданные по умолчанию параметры девиации нормали для выбранных поверхностей.

• Выберите Use defaults, если вы хотите использовать заданное по умолчанию отклонение от нормали для выбранных поверхностей, которое равно 22.5 градусов.

• Выберите Set maximum normal deviation (angle), и затем введите в поле максимальный допустимый вами угол между нормалью истинной поверхности и поверхности, разбиваемой на сетку.

6. В разделе Aspect Ratio, сделайте одно из следующего:

• Выберите Ignore, если вы не хотите использовать заданные по умолчанию коэффициенты сжатия для выбранных поверхностей.

• Выберите Use defaults, если вы хотите использовать заданные по умолчанию коэффициенты сжатия для выбранных поверхностей, которые равны 10 для искривленных поверхностей и 200 для плоских поверхностей.

• Выберите Set aspect ratio, и затем напечатайте значение в текстовом поле.

Это значение определяет форму треугольников. Большие значения уменьшат треугольники. Значения, близкие к 1 будут давать широкие треугольники, близкие к правильным.

7. Щелкните OK. Эти установки будут применяться к начальной сетке, сгенерированной на выбранной поверхности. Группа параметров установок появляются в дереве проекта под узлом Mesh Operations.

6.5.5. Возвращение к начальной сетке разбиения Начальная сетка разбиения – это сетка, которая сгенерирована первый раз, когда решался проект. Она включает установки аппроксимации поверхности, но не включает усовершенствование на основании длины волны или действия по определению сетки разбиения.

Если вы изменили установки проекта и не хотите использовать существующую текущую сетку разбиения, возвратитесь к начальной сетке разбиения. Для этого в меню HFSS укажите Analysis Setup, и затем нажмите Revert to Initial Mesh. Возвращение к начальной сетке полезно, когда вы хотите оценить, как различная частота решения влияет на сетку, сгенерированную во время адаптивного анализа.

6.5.6. Применение операции разбиения на сетку без решения Если вы хотите уплотнять сетку на поверхности или в объеме, но не хотите выполнять решение с ней, сделайте следующее:

• В меню HFSS, укажите Analysis Setup, и затем нажмите Apply Mesh Operations. Если текущая сетка была сгенерирована, HFSS совершенствует ее, используя заданные действия разбиения на сетку.

Если текущая сетка не была сгенерирована, HFSS применит разбиение на сетку к начальной сетке разбиения.

Если начальная сеть не была сгенерирована, HFSS сгенерирует ее и применит меширование к начальной сетке.

Если определенные действия сети применились к выбранной поверхности или объекту, текущая сетка не будет изменена.

Применение разбиения на сетку без решения дает возможность экспериментировать с измельчением сетки в отдельных областях задачи без потери решения. Вы не можете отменить разбиения на сетку разбиения, но Вы можете отказываться от нее, закрывая проект без сохранения.

HFSS выполняет решение задачи, если прибавить к проекту Setup Solve в проект, причем можно задавать больше чем одну установку решения проекта. Каждая установка решения включает следующую информацию:

• Общие данные о процессе получения решения.

• Данные о параметрах адаптивного измельчения сетки, если Вы хотите, чтобы сетка уплотнялась итерационно в областях с самой высокой ошибкой.

• Диапазон изменения частоты, если вы хотите получить решение в диапазоне частот.

Чтобы добавить установку на решение проекта:

1. Выберите дизайн в дереве проекта.

2. В меню HFSS, укажите Analysis Setup, и затем нажмите Add Solution Setup. Или нажмите правой кнопкой на Analysis в дереве проекта, и затем нажмите Add Solution Setup в меню. Появляется окно Solution Setup. Оно включает следующие закладки:

General Advanced начального генерирования сетки и адаптивного Параметры генерирование сетки разбиения для Ports моделируемых портов (если порт был определен).

Возможность сохранения текущих установок как Default 3. Нажмите закладку General (рис. 6.18).

Рис. 6.18. Закладка General диалога установок на решение 4. Для метода решения типа Driven, сделайте следующее:

a. Введите Solution Frequency в единицах частоты.

b. Если нужно, выберите Solve Ports Only (решение только для портов).

Для решения методом Eigenmode, сделайте следующее:

a. Введите значение Minimum Frequency в единицах частоты.

b. Введите число типов волн.

5. Если Вы выполняете адаптивный анализ, введите 2 или большее количество проходов в разделе Maximum Number of Passes, и затем задайте остающиеся параметры адаптивного анализа.

Если Вы не выполняете адаптивный анализ, ввод 0 даст возможность Вам обойти адаптивный процесс анализа и только выполнить анализ в диапазоне частот. Ввод 1 также обойдет адаптивный анализ, выполняя решение только на частоте решения, которую Вы задали.

6. Щелкните OK.

7. Если нужно, прибавьте изменение частоты к установке решения.

Для каждой установки решения в методе Driven, нужно задать частоту расчета. Если Вы хотите выполнить анализ в диапазоне частот, задайте изменение частоты. Даже если задается диапазон изменения частот, адаптивный анализ выполняется только на одной частоте.

В закладке General диалогового окна Solution Setup, введите значение для Solution Frequency в единицах частоты. Отметим, что для режима Fast sweeps, HFSS использует частоту решения на центральной частоте, если она находится в пределах диапазона частот (большая, чем начальная и меньшая, чем конечная частота).

Иначе середина частотного диапазона используется как центральная частота.

При выполнении решения методом Eigenmode, т.е. нахождения резонансных частот конструкции для заданных типов волн, задайте минимальную частоту, чтобы найти эти собственные типы волн. HFSS ищет указанное пользователем число типов волн с более высокой, чем значение Minimum Frequency, резонансной частотой.

• В закладке General диалогового окна Solution Setup, напечатайте Minimum Frequency в единицах частоты. Отметим, что поскольку используется минимальная частота, чтобы нормализовать некоторые матрицы, если частота установлена слишком низкой, HFSS пытается решать почти сингулярную матрицу, которая может не дать точное решение.

Рекомендуется не вводить частоту, меньшую, чем 0.01 от предложенной, или по умолчанию, от значения для Minimum Frequency.

Для каждой установки решения методом Eigenmode, задайте число собственных волн, которое найдет решающее устройство. Если Вы введете 5, решающее устройство рассчитает 5 собственных типов волн выше минимальной частотой. Решающее устройство Eigenmode может найти до собственных типов волн.

• В закладке General диалога Solution Setup, введите число Number of Modes.

Когда устанавливается адаптивный анализ, задайте следующие параметры в закладке General диалога Solution Setup:

• Maximum number of passes • Maximum delta S per pass (для проектов с портами) • Maximum delta E per pass (для проектов с источниками напряжения, тока или падающих волн) Вы можете также выбрать сходимость, основанную только на вещественных частях частот.

В закладке Advanced диалогового окна Solution Setup, Вы можете отредактировать следующие расширенные параметры настройки:

• Lambda refinement • Percent refinement per pass • Minimum number of passes • Minimum number of converged passes • Matrix convergence • Reduced solution basis Рис. 6.19. Антенна на керамической подложке, возбуждаемая дискретным 6.6.4. Установка максимального числа адаптивных проходов Величина Maximum Number of Passes - это максимальное число уплотнений ячеек, которое может выполниться в процессе решения. Эта величина - критерий остановки процесса уплотнения; если выполнено максимальное число проходов, анализ останавливается. Если максимальное число проходов не завершено, адаптивный анализ будет продолжаться, пока не будет достигнут критерий остановки.

Чтобы установить максимальное число проходов в адаптивном анализе:

• В закладке General диалога Solution Setup, введите величину для Maximum Number of Passes.

Обычно используется величина между 3 и 6. Вы можете установить значение по крайней мере 2 для реализации адаптивного анализа.

6.6.5. Установка величины Maximum Delta S Per Pass Изменение Delta S – изменение модулей S-параметров между двумя последовательными проходами.

Величина, которую Вы устанавливаете для Maximum Delta S Per Pass критерий остановки для адаптивного решения.

Если величина и фаза всех S-параметров изменяется на величину меньшую, то процесс адаптации завершается и программа приступает к решению в диапазоне частот.

Заметим, что размер конечных элементов сетки разбиения — и объема памяти, требуемого, чтобы генерировать решение — увеличивается с Установка максимального числа проходов слишком большим может потребовать большое количество памяти или занять чрезмерное время, чтобы вычислить итерацию решения к следующему, адаптивному анализу.

Чтобы установить Maximum Delta S Per Pass на адаптивный проход:

• В закладке General диалогового окна Solution Setup, введите значение для Maximum Delta S Per Pass.

Данные Delta S доступны только после того, как HFSS завершит две итерации адаптивного процесса анализа. Заметим, что Delta S вычисляется на соответствующих S-параметрах - модальных или нагрузочных - после того, как S-параметры были разгерметизированы и повторно нормализованы.

6.6.6. Установка параметра Maximum Delta E Per Pass (Для проектов с генераторами напряжения, источниками тока, или падающими волнами, рис. 6.19. Не применим к конструкциям с портами) Величина Delta E - изменения решения (значение E поля), или относительная ошибка от одного адаптивного прохода до следующего.

Значение, которое Вы устанавливаете для Maximum Delta E Per Pass критерий остановки адаптивного решения. Если Delta E уменьшается меньше этого значения, адаптивный анализ останавливается и программа выполняет решение в диапазоне частот. Иначе, процесс продолжается, пока не достигнуты критерии сходимости.

Чтобы установить максимальное значение Delta E на адаптивный проход:

• В закладке General диалогового окна Solution Setup, введите значение для Maximum Delta E Per Pass.

Данные Delta E доступны только после того, как HFSS завершает две итерации адаптивного процесса анализа.

6.6.7. Задание сходимости только на реальной частоте Real Frequency Выбор Converge on Real Frequency Only ожидает разницу в процентах расчета между установки частот на основании реальных частей;

мнимые части частот игнорируются.

• В закладке General диалога Solution Setup, выберите Converge on Real Frequency Only.

6.6.8. Установка параметров процесса уплотнения сетки разбиения Параметр Lambda Refinement – это параметр уплотнения начальной сетки разбиения на ячейки, основанной на длине волны, зависимой от материала. Рекомендуется выбрать его по умолчанию.

Чтобы определить длину волны, на основании которой HFSS уплотняет сетку разбиения:

1. В закладке Advanced диалогового окна Solution Setup, выберите Lambda Refinement.

2. Введите значение для длины волны в поле Target. По умолчанию эта величина равна 0.33, что означает, что HFSS совершенствует сеть, пока большинство длин элементов не уменьшатся на одну четверть от длины волны.

3. Если Вы хотите, чтобы начальная сетка уплотнялась на основании длины волны в свободном пространстве, выберите Use free space lambda. Параметр Lambda, зависящий от материала, будет заблокирован.

Установка параметра Percent Refinement Per Pass Величина Percent Refinement Per Pass определяет, сколько тетраэдров добавляется на каждом шаге уплотнения в адаптивном процессе. Эти тетраэдры с наиболее высокой ошибкой будет уменьшены в размере. Чтобы установить процент уплотнения на один шаг адаптации:

• В закладке Advanced диалога Solution Setup, введите величину Percent Refinement Per Pass.

Адаптивный анализ не будет остановлен, пока минимальное число проходов, которое вы задали, не будет достигнуто, несмотря на критерий сходимости.

• В закладке Advanced диалога Solution Setup, введите величину Minimum Number of Passes.

Установка значения Minimum Number of Converged Passes Адаптивный анализ не будет остановлен, несмотря на то, что установленное число проходов было достигнуто.

• В закладке Advanced диалога Solution Setup, введите число Minimum Converged Passes.

Критерий сходимости должен быть удовлетворен по крайней мере для числа проходов перед тем, как адаптивный анализ будет остановлен.

6.6.9. Установка критерия сходимости матрицы В качестве критерия остановки можно задать критерии, относящиеся к изменению элементов S-матрицы. Это выполняется в диалоговом окне Matrix Convergence. Адаптивный анализ будет продолжаться, пока изменения модуля и фазы элементов от одного прохода до следующего остаются большими, чем заданные, или пока число требуемых проходов достигнуто.

Чтобы установить сходимость матрицы:

1. В закладке Advanced диалогового окна Solution Setup, выберите Use Matrix Convergence (рис. 6.20).

Рис. 6. 20. Закладка в которой устанавливаются параметры сходимости 2. Щелкните Edit Matrix. Появляется диалоговое окно Matrix Convergence.

3. Выберите режим из списка Entry Selections:

Установка всех диагональных элементов матрицы Diagonal Off-Diagonal Установка всех матричных элементов, отличных от Устанавливает отдельные элементы матрицы Selected Выберите вместе с All, Diagonal, или Off-Diagonal Установка только элементов матрицы основной моды.

Dominant Выберите вместе с All, Diagonal, или Off-Diagonal, или Устанавливает только элементы матрицы режима более высокого порядка. Выберите вместе с All, Diagonal, 4. Если Вы выбрали All, Diagonal, или Off-Diagonal, Вы можете выбрать процесс контроля элементов матриц, выбирая один из параметров из опускающегося списка Mode Selection (рис. 6.21).

6. Если Вы выбрали Selected Entries, сделайте следующее:

a. Выберите элементы первой матрицы или элементы матрицы из верхнего списка.

b. Выберите элементы второй матрицы или элементы матрицы из нижнего списка.

Рис. 6.21. Диалог установки элементов для контроля сходимости 6. В поле Magnitude введите максимальное изменение модуля на итерацию, на которое изменяются элементы матрицы.

7. В поле Phase, введите максимальное изменение фазы, в градусах, на итерацию уплотнения сетки, от элементов первой матрицы к элементам второй матрицы.

8. Щелкните Insert Entries. Элементы матрицы появляются в таблице справа.

9. Щелкните OK.

6.7. Использование процесса уменьшения базиса решения Чтобы уменьшить порядок базовых функций HFSS от первого порядка к линейным базовым функциям:

• В закладке Advanced диалогового окна Solution Setup, выберите параметр Use Low-Order Solution Basis.

Заметим, что если Вы выбираете Use Reduced Solution Basis, все тетраэдры в модели должны иметь длины границ меньше чем 1/20 от длины волны. Таким образом, эта опция обычно выбирается в комбинации с установкой конкретного параметра Lambda Refinement.

HFSS вычисляет поля (или типы волн), которые могут существовать внутри структурой с таким же сечением, как порт. Эти двумерные распределения поля служат как граничные условия для полной трехмерной задачи.

Вы можете корректировать следующие параметры измельчения сетки для порта (рис. 6.22):

• точность поля Port.

• Минимальное число треугольников сетки разбиения на порте.

• Максимальное число треугольников сетки на порте.

Рекомендуется задать автоматическую установку соотношения Min/Max.

Для быстрого расчета только импедансов и постоянной распространения на каждом порту, в закладке General диалога Solution Setup, выберите Solve Ports Only.

HFSS адаптивно совершенствует сетку на каждом порте, пока ошибка решения в плоскости порта не уменьшается в пределах, указанных в поле Port Field Accuracy.

Чтобы установить точность поля в портах, в закладке Ports диалогового окна Solution Setup, напечатайте значение в поле Port Field Accuracy в процентах. Вообще, наиболее подходит значение "по умолчанию".

Сетка разбиения для каждого порта будет адаптивно усовершенствована, пока он включает минимальное число треугольников. Усовершенствование будет тогда продолжено, пока не достигнута точность решения в порту или максимальное число треугольников.

Чтобы задать минимальное и максимальное число треугольников в сетке разбиения порта:

1. В закладке Ports диалогового окна Solution Setup, очистите опцию Automatically Set Min/Max Triangles.

Если Вы оставляете опцию Automatically Set Min/Max Triangles, HFSS определит разумные значения для минимального и максимального числа треугольников, основанных на установке порта.

2. Введите значение для Minimum Number of Triangles. Значение по умолчанию равно 25 для моделей с дискретными портами в местах соединения порта с остальной структурой и равно 90 для моделей с волновыми портами.

3. Введите значение для Maximum Number of Triangles. Значение по умолчанию 400.

Чтобы получить решение в диапазоне частот, нужно добавить изменение частоты к установке решения.

HFSS выполнит свипирование частоты после адаптивного решения. Если адаптивное решение не требуется, сразу выполняется решение в диапазоне частот.

Чтобы добавить изменение частоты:

1. В меню HFSS укажите на Analys Setup, и затем нажмите Add Sweep.

2. Выберите установку свипирования частот и нажмите OK. Появляется окно Edit Sweep.

3. Задайте следующие параметры изменения частоты:

Sweep type - Дискретный, быстрый или метод Error tolerance (для сканировании с интерполяцией) Maximum Максимальное число решений (для number of сканирования с интерполяцией) solutions Frequency Частотные точки решения.

Frequency Частоты, на которые Вы хотите сохранить поля.

4. Если Вы планируете выполнить полноволновый анализ SPICE, нажмите Full-Wave SPICE Calculation (или Time Domain Calculation), чтобы вызвать ассистент для установки его параметров.

6. Щелкните OK.

6.9.2. Выбор типа изменения частоты в диапазоне частот Вы можете выбирать один из следующих типов изменения частоты:

Генерирует единственное полноволновое решение для Fast каждого деления в диапазоне частот. Лучше всего этот режим подходит для моделей, которые имеют резкие резонансы. Режим Fast даст точную характеристику структуры около резонанса.

Генерирует единственное полволновое решение для каждого Discrete деления в частотном диапазоне. Наилучший для моделирования устройств с резкими изменениями характеристик в диапазоне частот Interpola Этот режим получает данные во всем частотном диапазоне.

Лучше всего, когда частотный диапазон является широким, ting и частотная характеристика гладкая, или если требования памяти в режиме Fast превышают ресурсы компьютера.

6.9.3. Режим быстрого качания частоты (Fast Frequency Sweeps) В этом режиме быстрого качания частоты получается единственное полноволновое решение для каждой точки в частотном диапазоне.

Режим Fast sweep выбирается, если модель будет иметь существенные резонансы или изменять рабочие характеристики в диапазоне частот.

Режим быстрого изменения частоты Fast sweep дает точное представление о частотной характеристике вблизи резонанса.

HFSS использует центральную частоту в диапазоне частот, чтобы решить задачу нахождения собственных значений, т.е. найти резонансные частоты конструкции, а также чтобы генерировать решение для выполнения Fast sweep. В этом случает он использует метод адаптивного свипирования Lanczos-Pade (ALPS) – используя экстраполяцию при решении поля в заданном частотном диапазоне из решения поля на центральной частоте.

HFSS получает всю характеристику из решения на центральной частоте, если она ввходит в диапазон частот (большем, чем начальная частота и меньшем, чем конечная). Иначе в качестве центральной частоты используется середина частотного диапазона.

Имейте в виду, что HFSS использует разбиение на конечные элементы, уплотняемые во время адаптивного решения на частоте решения или, если не требуется процесс адаптации, задача решается для разбиения на начальную сетку, и уплотнение не выполняется. Ясно, что решение поля на центральной частоте наиболее точное. В зависимости от требуемой точности, которое требуется в диапазоне частот, Вы можете выполнить дополнительные Fast sweeps при других центральных частотах (рис. 6.23).

При полном возбуждении решение сохраняется только на центральной частоте, в то время как S-параметры сохраняются в каждой частотной точке;

однако, метод Fast sweeps позволяет Вам переносить процесс для любых входных частот в диапазону качания.

Время, требуемое для Fast sweep может быть существенно больше, чем время, требуемое для решения на одной частоте.

Замечание. При выполнении Fast sweep, никакой тип волны порта не должен возникнуть в диапазоне частот. Если он возникает, то появляется сообщение об ошибке, печатая порт и тип волны, нарушающие это условие.

Процедура для решения методом Fast sweep показывается ниже.

Рис. 6.23. Алгоритм расчета, используемый в методе Fast Sweep Рис. 6.24.  Установка режима расчета Fast в диапазоне частот  Величина Error Tolerance это максимальная относительная разность между двумя успешными интерполяционными решениями. По умолчанию 0.5 процентов обычно подходит для большинства задач.

Чтобы установить относительное отклонение для режима Interpolating:

• В окне Edit Sweep, напечатайте величину в боксе Error Tolerance.

Величина Max Solutions это максимальное число решений, которое будет выполнено в частотном диапазоне в режиме интерполяции. Для этого в окне Edit Sweep, напечатайте величину в боксе Max Solutions.

6.9.5. Расчет на дискретных частотных точках В методе Discrete sweep решения поля получается на отдельных частотных точках в частотном диапазоне. Например, если Вы задаете диапазон 1000 МГЦ до 2000 МГЦ, с шагом 2.5, результатом будут решения По умолчанию, решения поля сохраняются только в конечной частотной точке, которая равна в этом случае 2000 МГЦ. Выберите опцию Save Fields, если Вы хотите сохранить решение поля в каждой частотной точке. Sпараметры всегда сохраняются в каждой частотной точке.

Выберите метод Discrete sweep, если необходимо выполнить решение только на нескольких частотах.

HFSS использует начальное разбиение на конечные элементы, усовершенствованное во время адаптивного решения на частоте решения или, если Вы не выполняли адаптивное решение, начальную сеть, сгенерированную для задачи. Эта сетка разбиения используется без дальнейшего уплотнения. Поскольку сетка оптимизирована только для частоты решения, возможно, что точность результатов может существенно измениться на частотах, далеких от этой частоты. Если Вы желаете минимизировать дисперсию, Вы можете использовать центр частотного диапазона как частоту решения. Тогда, после анализа результатов, выполните дополнительные решения с набором частот решения равным критическим частотам.

6.9.6. Свипирование на дискретных частотах 1. В диалоговом окне Edit Sweep, нажмите Linear Step в списке Type.

2. В поле Start, напечатайте начальную частоту.

HFSS решает задачу с частоты, введенной в поле Start и до частоты, введенной в поле Stop.

3. В поле Stop, напечатайте конечную частоту.

4. В поле Step Size, напечатайте разницу между частотными точками. HFSS решит в каждой точке частотного диапазона, включая начальную и конечную.

Например, определяя 10 для начальной частоты, 20 для конечной частоты, и 2.5 для размера шага, HFSS вычисляет решение на частотах 10, 12.5, 15, 17.5, и 20. Размер шага, указанный для интерполяции характеристик задает количество информации, которая будет просматриваться на последующей графической обработке.

6. Для метода Fast, выберите Save Fields, если Вы хотите сохранить расчетные решения поля, связанные со всеми типами волн портов на выбранных частотах.

Linear Step Linear указывает, что задается постоянный Linear Count Задание числа или индекса точек в диапазоне Single Points Задаются отдельные частотные точки.

При расчете в точках, выберите Save Fields (All Frequencies), если Вы хотите сохранить расчет решения поля, связанные со всеми типами волн в портах на выбранных частотах.

Если нужно сохранить поля на только одной или нескольких частотах, выберите Single Points из списка Type, а затем выберите флажок Save Fields для желательной частоты.

6.9.7. Задание количества точек при линейном изменении частот 1. В диалоговом окне Edit Sweep, нажмите Linear Count в выплывающем списке Type.

2. В поле Start введите начальную частоту.

3. В поле Stop введите конечную частоту диапазона.

4. В текстовом поле Count напечатайте число точек в диапазоне. Значение Count включает начальное и конечное значения. HFSS будет делить частотный диапазон на число Count.

6. Для свипирования методом Discrete и Fast, выберите Save Fields (All Frequencies), если Вы хотите сохранить расчетные трехмерные решения поля, связанные со всеми типами волн в сечении портов на выбранных частотах.

Если Вы хотите сохранить поля в только одной или нескольких частотных точках, выберите Single Points из Type в списке, и затем выберите Save Fields для желательной частоты.

6. Для быстрого изменения частоты (Fast sweeps), выберите Save Fields, если Вы хотите сохранить расчеты полей, связанные со всеми типами волн портов на выбранных частотах.

Для дискретного изменения частот, выберите Save Fields (All Frequencies), если Вы хотите сохранить расчетные трехмерные решения поля, связанные со всеми типами волн в портах на выбранных частотах.

Если нужно сохранить поля только на одной или на нескольких частотах, выберите Single Points из списка Type и затем выберите Save Fields для выбранных частот в диапазоне анализа.

6.9.8. Интерполяция при свипировании частоты Интерполяция при свипировании частоты дает решение для всего частотного диапазона. HFSS сам выбирает частотные точки, чтобы получить решение поля так, чтобы полное интерполированное решение было получено в пределах допуска ошибки (на рис. 6.24 эта ошибка заключается в|S11|>1).

Изменение частоты заканчивается, когда решение выполняет критерий допуска ошибки или выполняется максимальный число решений. Чтобы видеть эту информацию относительно решения, увеличьте число шагов, и выполните свипирование снова.

Рис. 6.25. Частотная характеристика высокорезонансной системы Выберите режим интерполяции, если частотный диапазон широк, и частотная характеристика гладкая, или если требования памяти Fast sweep превышают ваши ресурсы. Расчет в диапазоне, используя интерполяцию требует намного меньше времени, чем расчет на дискретных частотах.

Диапазон интерполирования основано на решения для минимального числа частотных точек. Максимальное время, требуемое для метода интерполяции - время, требуемое для решения на одной частоте, умноженное на максимальное число решений. Практика проектирования показывает, что более точный результат получается при расчете в отдельных частотных точках и при увеличении разбиения сетки.

6.9.9. Задание отдельных частотных точек 1. В диалоговом окне Edit Sweep, нажмите Single Points в списке Type.

2. В текстовом поле Single, напечатайте желательную частотную точку, и затем выберите единицы частот.

3. Выберите Save Fields, если Вы хотите сохранить расчетное решение трехмерного поля, связанное со всеми типами волн в сечениях портов на этой частоте.

4. Щелкните Insert.

Точка добавлена к столбцу Frequency справа. Отметка в столбце Save Fields указывает, что поля в точке будут сохранены.

5. Повторите шаги 2 - 4 для каждой частотной точки.

1. Выберите Single Points из выплывающего списка Type.

2. Выберите частоту, которую вы хотите исключить из решения.

3. Кликните Delete.

Для изменения частот в дискретных точках, Вы можете вставить отдельную частоту. Эти значения могут быть вставлены после того, как Вы прибавили равномерно расположенные частотные точки. Для этого:

1. Выберите Single Points из опускающегося списка Type.

2. Выберите строку, в которую Вы хотите прибавить частотную точку.

3. В текстовом поле Single, напечатайте желательную частотную точку в частотных единицах.

4. Выберите Save Fields, если Вы хотите сохранить расчетные расчеты поля, связанные со всеми типами волн на порту на этой частоте.

6. Кликните Insert.

6.9.10. Выбор частот для полноволного SPICE Если Вы планируете выполнить полноволновой анализ SPICE, используйте диалоговое окно Full-Wave SPICE Calculation, чтобы определить подходящий диапазон изменения частоты для решения.

Чтобы выполнить решение на подходящих частотах:

1. В диалоговом окне Edit Sweep, нажмите Full-Wave SPICE Calculation.

Появляется диалоговое окно Full-Wave SPICE Calculation.

2. Напечатайте минимальное время нарастания переходного процесса в поле Signal rise time. Это значение характеризует скорость изменения входного сигнала, который будет использоваться в схемном моделяторе Ansoft Designer.

3. Напечатайте значение в поле Time Steps Per Rise Time (рис. 6.26).

Время дискретизации для сигнала рассчитывается, используя формулу где • t - приращение времени выборок, • - время нарастания сигнала, • N - число временных шагов на время нарастания.

4. Напечатайте значение в поле Number of Time Points.

6. Щелкните Calculate.

Рис. 6.26. Диалог задания параметров для расчета во временной области HFSS теперь использует Maximum Frequency как максимальную частоту расчета. Шаг частоты будет равен Frequency Step Size.

6. Нажмите OK, чтобы передать данные для расчета поля на частотах свипирования в диалоговом окне Edit Sweep.

Рекомендация для частот расчета для полноволного анализа SPICE Учтите следующие рекомендации, когда Вы устанавливаете вычисление для предложенного размера шага частоты и максимальной частоты:

• максимальная частота должна быть по крайней мере в пять раз выше частоты, связанной со временем повышения временного процесса и спада.

Если указанный диапазон частот слишком широк, качание частоты может привести к проблемам сходимости. Если это случается, попытайтесь уменьшить максимальную частоту до сходимости решения.

• Рекомендуется, хотя это не обязательно, чтобы минимальная частота была меньше, чем максимальная частота, разделенная на число шагов. Обычно рекомендуется выбрать, по крайней мере, 500 частотных шагов. Большее число шагов немного улучшит точность решения SPICE, но увеличит требования к процессору и памяти. Для большинства случаев, использование 1000 частотных шагов дает хороший компромисс между точностью и вычислительными потребностями.

• предложенные диапазоны изменения в полосе частот приблизительные. Вы можете иметь импульс с более широкой полосой частот, и рекомендуемый диапазон свипирования частоты может не включить часть спектра импульса.

Отметим, что иногда HFSS не в состоянии получить решение для минимальной частоты во время дискретного или интерполирующего качания частоты из-за сбоя сходимости портового решающего устройства. Если это случается, попытка увеличить минимальную частоту, пока процесс решения не завершается успешно. Однако минимальная частота должна быть такой малой, насколько можно, потому что характеристика в низкочастотной области определяет время установления временного процесса.

6.10. Многопроцессорное решение задачи электромагнитного Задачи электромагнитного моделирования сводятся в конце концов к реше-нию системы линейных уравнений большой размерностью. Чтобы справиться с такой задачей необходимо все неизвестные держать в оперативной памяти и выполнять решение, не обращаясь к операции перезаписи на жестком диске. Поэтому для успешного решения СВЧ задачи в настоящее время необходимы компьютеры с оперативной памятью 2 – 4 ГГб.

Если Вы хотите использовать больше чем один процессор, Вы можете задать число процессоров в диалоговом окне HFSS Options. По умолчанию, это значение установлено на 1.

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

2. Нажмите закладку Solver (рис. 6.27).

3. Напечатайте число процессоров Number of Processors.

Это значение будет использоваться для всех проектов HFSS.

Заметим, что Вы должны иметь лицензию на многопроцессорную конфигурацию, чтобы изменить эту установку.

Рис. 6. 27. Установка профиля работы персонального компьютера и пределов памяти ОЗУ и доступа на жестком диске Задание границы памяти Soft Memory Limit (RAM) Параметр Memory Limit, Soft устанавливает величину физического ОЗУ, которую HFSS может использовать прежде, чем прекращается решение " на внутренней памяти " — когда процессы выполняются полностью в ОЗУ — и начинает использование виртуальной памяти.

В отличие от режима работы в оперативной памяти, обмен с диском останавливает некоторые процессы и временно записывает их в файлы на диске, чтобы освободить физическую память и выполнить другие процессы.

По умолчанию, HFSS автоматически определяет величину ОЗУ, каждый раз при запуске на решение выполняет это и устанавливает значение "по умолчанию" на 60 % этого значения или 256 МБ (262,144 КБ), какой большой бы она ни была.

Чтобы задать предел памяти машины, на которой HFSS загружен:

1. В меню Tools, в разделе Options нажмите HFSS Options.

2. Нажмите закладку Solver.

3. Выберите Memory Limit, Soft (MB).

4. Напечатайте величину доступной памяти, в мегабайтах. Это значение будет использоваться для всех проектов HFSS.

Задание ограничения виртуальной памяти Если задача большая, то программа начинает обращаться к виртуальной памяти, размещенной на жестком диске. Установка Memory Limit Hard задает предел памяти, которую может использовать решающее устройство HFSS. Если решающее устройство стремится использовать большее количество памяти, чем эта установка, решение закончится, и появится сообщение о превышении предела памяти.

Чтобы задать жесткий лимит памяти машины, на которой HFSS загружен:

1. В меню Tools, в разделе Options, нажмите HFSS Options (рис. 6.28).

2. Откройте закладку Solver.

3. Выберите Memory Limit, Hard (MB).

4. Напечатайте величину максимального объема памяти, в мегабайтах. HFSS будет только использовать указанный объем памяти, и не больше. Это значение будет использоваться для всех проектов HFSS. Заметим, что не рекомендуется устанавливать это значение, потому что, если решающее устройство достигает этого предела, моделирование будет прерваться.

Проект можно решить на другом компьютере, а не на том, котором Вы устанавливаете задачу. Это особенно полезно, когда Вы хотите воспользоваться более мощной машиной, но не удобно сразу использовать эту машину непосредственно. Дистанционное решение задачи добавляет удаленную машину (remote machine) в конфигурацию, наряду с машиной, на которой проект был установлен (local machine).

6.11.1. Установки для удаленной машины Установки для удаленной машины включает следующие шаги:

• Установка программы HFSS Ansoft на удаленной машине.

• Выбор конфигурации распределенного решения модели (Configure Distributed COM -DCOM) для удаленной машины.

• Установочные разрешения защиты для удаленной машины.

Рис. 6.28. Установки для решения задачи на удаленной машине 6.11.2. Конфигурация распределенного решения задачи 1. Войдите в систему удаленной машины как пользователь с привилегиями администратора.

2. Нажмите Start>Run и напечатайте dcomcnfg.

3. Нажмите OK, чтобы запустить панель DCOM. Эта панель конфигурации будет несколько отличается, в зависимости от того, какую операционную систему вы используете - Windows NT /2000 или Windows XP.

Вы должны проверить, что были выполнены следующие шаги:

a. В закладке Default Properties убедитесь, что опция Enable Distributed COM on this computer отмечена.

b. В закладке Applications проверите, что отмечено HFSSEngineclass. После этого нажмите на кнопку Properties.

c. В закладке General убедитесь, что Authentication Level установлен на None.

d. В закладке Location проверьте, что поле Run application on this computer отмечено.

e. В закладке Identity выберите кнопку Interactive User, чтобы разрешить пользователю, в настоящее время зарегистрированному, решать проекты на удаленной машине.

Заметим, что если HFSSEngineClass не будет заново буферизован:

• Щелкните Start/Run, и напечайте “ command ”, чтобы открыть командную строку.

• Измените каталог к \hfss9.

• Напечатайте hfsscomengine –RegServer, чтобы регистрировать HFSS COM.

Замечание. Пользователь Launching user и This user могут не получить доступ к работе. Поэтому этого режима нужно избегать.

f. В закладке Security, для каждого из параметров Permissions, Вы должны проверить, что пользователь Interactive имеет полный доступ. Кроме того, все зарегистрированные пользователи, кто будут обращаться к этой машине, которая работает дистанционно, должны иметь доступ.

Чтобы добавить нового пользователя:

1. Нажмите Use custom access permissions.

2. Нажмите Edit для каждой опции, и проверьте доступ для Interactive пользователя также как для каждого пользователя, который будет обращаться к этой машине, для дистанционного решения задачи. (Вы можете выбрать Everyone, если Вы не хотите ограничить, кто может решать дистанционно).

Если данное имя не перечислено:

• Выберите Add, чтобы прибавить нового пользователя.

• В опускающемся списке List Names From, выберите область, в котором Вы хотите добавить пользователя.

• если Вы хотите добавить отдельного пользователя, нажмите на кнопку Show Users.

• Выберите пользователя или группу, которую Вы хотите прибавить, и проверьте, что Type of Access имеет доступна для пользователя.

• Щелкните OK, чтобы закрыть панель Add Users.

• user/group должен теперь появиться в диалоге Registry Value Permissions.

3. Нажмите OK, чтобы принять изменения.

g. Нажмите OK, чтобы применить все изменения к DCOM конфигурации для HFSS COM.

h. Нажмите OK, чтобы закрыть конфигурационную панель DCOM.

Вы должны будете проверить, что следующие шаги выполняются:

a. Под Console Root>Component Services>Computers, щелкните правой кнопкой мыши на My Computer, и выберите Properties.

b. Под Default Properties, убедитесь, что флажок Enable Distributed COM on this computer отмечен. Нажмите OK, чтобы принять эти изменения.

c. Под Console Root>Component Services>Computers>My Computer>DCOM Config, убедитесь, что HFSSEngine Class перечислена.

Если это – не так, нужно снова повторно регистрировать HFSSComEngine.

Как только это перечислено, щелкните правой кнопкой мыши на HFSSEngine Class, и выберите Properties.

Заметим, что если HFSSEngineClass заново не буферизован:

• Щелкните Start/Run, и напечатайте “ command“, чтобы открыть командную строку.

• Измените каталог к каталогу \hfss9.

• Напечатайте HFSScomengine -RegServer, чтобы регистрировать HFSS COM Engine.

d. В закладке General убедитесь, что Authentication Level установлен на None.

e. В закладке Location, проверьте, что поле Run application on this computer отмечено.

f. В закладке Identity, выберите кнопку Interactive User, чтобы разрешить пользователю, в настоящее время зарегистрированному на отдаленной машине решать проекты.

g. В закладке Security, для каждого из параметров разрешений, Вы должны проверить, что пользователь Interactive имеет полный доступ. Кроме того, все ожидающие пользователи, кто будут обращаться к этой машине для дистан-ционного решения, должны иметь доступ.

• Кликните Customize.

• Кликните Edit для каждого из параметров и проверяют доступ для интерактив-ного пользователя также как каждого ожидаемого пользователя, который будет обращаться к этой машине, чтобы решить дистанционно. Вы можете выбирать Everyone, если Вы не хотите ограничить, кто может решить дистанционно.

h. Нажмите OK, чтобы применить все изменения к DCOM конфигурации для HFSS COM Engine.

6.11.3. Установка разрешения защиты на отдаленной машине Как только Вы установили HFSS на удаленной машине и сконфигурировали DCOM, Вы должны сконфигурировать программное обеспечение, чтобы убедиться, что оно выполняется должным образом.

Чтобы сконфигурировать HFSS:

1. Внесите файл регистрации в машину как пользователь, вызывая его в поле идентификации конфигурации HFSS Engine DCOM.

2. Запустите HFSS.

3. Когда HFSS запущен, выберите Tools/Options/General Options.

4. Выберите папку для временного каталога, например. C:\Temp. Не используйте временную папку, созданную другим пользователем.

6. Вставить конструкцию, и решите тестовый проект, убедившись, что не имеется никаких проблем. Если проект успешно не решен, сделайте коррекции установки, на основании появившегося сообщения об ошибке. Как только проект решается успешно, выйдите из HFSS.

6. Используйте проводник Windows, чтобы прибавить совместное использование для Everyone в каталоге Temporary и каталоге HFSSBin.

При добавлении разрешения совместного использования, Вы должны изменить разрешения в двух местах.

Замечание. Если предупреждение появляется относительно класса машинны CLSID HFSS, выберите OK, чтобы регистрировать ключ CLSID.

Замечание. Пользователь Launching user и пользователь This user могут не работать одновременно. Вы должны избегать этих параметров, если возможно.

• В диалоге Permissions (нажмите кнопку Permissions в закладке Sharing).

• В диалоге Security (в закладке Security).

6.11.4. Установки для локальной машины Чтобы выполнить установки для локальной машины:

1. Установите HFSS на машине, на которой Вы хотите подготавливать задачу и обслужить ваш HFSS v9 проекты (local machine).

2. Запустите HFSS на локальной машине как один из пользователей, которые будут использовать возможность решения на удаленной машине.

3. Как только программа запущена, выберите Tools/Options/General Options.

4. Выберите закладку Analysis Options.

6. Отметьте поле Show the Remote Analysis Dialog. Если Вы планируете использовать удельную машину, Вы можете обеспечивать ее информацию как значение по умолчанию remote machine в этом диалоге.

6. Нажмите OK, чтобы закрыть панель Options.

7. Установите проект, чтобы проверить решение на удаленном компьютере.

8. Как только установка проекта закончено, выберите HFSS>Analyze.

Появляется окно Remote Analysis.

9. Выберите опцию удаления анализа, если Вы хотите это сделать, и нажмите OK.

Задача начнет решаться на удаленной машине.

После того, как Вы установили задание на решение, начинается процесс расчета.

1. Выберите установки решения в дереве проекта.

2. В меню HFSS кликните Analyze.

HFSS рассчитывает трехмерное поле внутри структуры. Чтобы запустить больше чем один анализ одновременно, выполните такую же процедуру, пока идет процесс решения. Следующее решение будет выполняться, когда будет завершено предыдущее решение.

Чтобы решить каждую установку на решение в проекте:

1. В дереве проекта, под проектом, который Вы решаете, выберите Analysis.

2. В меню HFSS, кликните Analyze. Решение по каждой установке будет выполняться в порядке, котором они находятся в дереве проекта.

Во время выполнения моделирования, Вы можете контролировать процесс решения в окне Progress.

Вы можете также рассматривать следующие данные решения в любое время во время или после решения (рис. 6.29):

• можно наблюдать сходимость, щелкая HFSS>Analysis Setup>Convergence.

• можно видеть рассчитанные матрицы S-параметров, полных сопротивлений, и постоянные распространения, щелкая HFSS>Analysis Setup>Profile.

• состояние адаптивного анализа, включая число законченных проходов адаптации сетки разбиения, щелкая HFSS>Results>Browse Solutions.

Рис. 6.29. Контроль сходимости решения в закладке Convergence диалог Вы можете уменьшить приоритет модулирования так, чтобы системные ресурсы были распределены другим компьютерным процессами. Если Вы уменьшаете приоритет моделирований HFSS, другие программные средства ответят, поскольку они обычно были бы, но HFSS моделирования могут занимать большее время.

Чтобы изменить приоритет моделирований:

1. Пока выполняется решение, щелкните правой кнопкой мыши на окне Progress, и нажмите Change Priority в выплывающем меню.

2. Из меню Change Priority, выберите один из следующих приоритетов:

Однако решение сложных задач, которые выдвигает практика моделирования СВЧ устройств, требует использования всех ресурсов компьютера. Не редки случаи, когда требуемая память RAM превосходит 2…4 ГГб, которая имеется на современных компьютерах. Время расчета и оптимизации конструкций может занимать сутки.

Чтобы закончить процесс решения прежде, чем задача полностью решена:

• В окне Progress, нажмите Abort. HFSS немедленно закончит анализ.

Если Вы прервали решение во время адаптивного прохода или расчета в диапазоне частот, то данные на текущей частоте удаляется. Любые решения, которые были закончены до прерывания процесса, все еще доступны.

Решения, которые являются доступными, зависимы на то, когда Вы прервали. Например, если Вы остановили решение, в то время как макрокоманда последующей обработки выполнялась, решение поля, вычисленный для той установки все еще доступно.

Чтобы прервать процесс решения после текущего адаптивного прохода или решения в частотной точке:

• Щелкните правой кнопкой мыши в окне Progress, и нажмите Clean Stop в выплывающем меню.

HFSS закончит анализ после следующего решенного прохода или расчета в частотной точке.

Если Вы прекращаете анализ между третьим и четвертым адаптивным проходом, решения для третьего и четвертого прохода будут сохранены.

Заметим, что, если Вы выполняете интерполяционные расчеты в диапазоне, то вся информация анализа будет удалена.

Если Вы измените конструкцию после решения, например прибавляя другой порт, решение в памяти больше не будет соответствовать проекта.

Установка с недопустимым решением отмечается знаком X в дереве проекта и в окнах Results.

Чтобы получить новое решение после изменения конструкции, нужно выбрать новые установки в дереве проекта, и нажать на Analyze в меню HFSS. Иногда достаточно вывести желаемый график и снова нажать на Analyze.

В результате подготовки задачи, выполнения разбиения анализируемого пространства на ячейки, составления уравнений, задания частоты и стратегии анализа в диапазоне частот, а также решения задачи получаются электромагнитное поле в каждой точке пространства, в каждом узле тетраэдра, а также в нескольких точках на каждом ребре тетраэдра. Анализ полученных величин, а также преобразование их в более понятные характеристики электромагнитного поля выполняются с помощью постпроцессорной обработки. Работа постпроцессора, с помощью которого составляются графики, картины поля, мультипликация, черчение многомерных диаграмм направленности, вывод таблиц и всевозможных характеристик – будет показана в следующих главах.

Пример проектирования волноводного T-моста Эта глава проведет вас в пошаговом режиме через создание, решение и анализ волноводного Т-образного сочленения. Вы увидите, как в HFSS последовательно решаются следующие задачи:

Черчение геометрической модели.

Модификация параметров модели.

Задание переменных для параметров модели.

Установки решения для проекта.

Контроль правильности установок на решение.

Запуск моделирования HFSS.

Создание графиков S-параметров.

Создание картин распределений поля.

Создание фазовой анимации результатов.

Тройник, который Вы создадите ниже, имеет Т-образную форму с металлической перегородкой 1.

Рис. 7.1. Волноводный Т-образный тройник Если перегородка находится строго в центре напротив порта 1, она делит волну на входе 1 пополам между портами 2 и 3. Модули S21, и S31 в этом случае будут равны приблизительно 0.7. В сечении порта 1 ожидается небольшое отражение.

Смещение перегородки от плоскости симметрии позволяет изменять соотношение между коэффициентами передачи S21 и S31 при сохранении режима согласования на входе 1. Таким образом, мы убедимся далее, что волноводный тройник может выполнять функцию делителя мощности, у которого коэффициент деления меняется в широких пределах.

Последовательно выполняя этот пример, Вы познакомитесь со следующими ключевыми понятиями и возможностями:

• Выбор метода решения задач.

• Оптимальный способ создания волноводного Т- моста.

• Быстрое изменение свойств проекта. Например, рекомендуется быстро начертить бокс с произвольными размерами, а затем задать его точные размеры в окне Properties.

• Быстрая модификация проекта. Дерево хронологии сохраняет всю хронологии создания проекта. Поэтому имеется доступ к любой операции, что удобно использовать для перестройки проекта.

• Простое изменение представления модели в любое время. Вы изучите быстрые клавиши типа Ctrl+D, чтобы подстроить модель в окне представления.

• Экономия времени с помощью параметризации проекта. Например, назначить переменную проекта как положение перегородки. Это даст возможность Вам быстро изменить ее положение и рассчитать новые результаты. Возможности параметризации в HFSS Ansoft намного удобнее, чем во всех предыдущих аналогах этой программы.

• Большие возможности постобработки. Например, мультипликация, которую Вы создадите, поможет Вам увидеть разницу распределения поля для двух положений перегородки.

Параметризация наиболее эффективна, когда она выполняется программой Оптиметрик (Optimetrics). Она позволяет задать и проанализировать ряд конструкций в режиме, который называется параметрический анализ. Можно также выполнить оптимизацию, когда параметры конструкции изменяются так, чтобы достичь заданных параметров.

7.2. Установки для анализа волноводного тройника Проект – собрание одного или большего количества конструкций, который сохранены в одном файле с расширением *.hfss. Новый проект автоматически создается, когда запущен HFSS. Откройте HFSS, и сохраните заданный по умолчанию проект с новым именем.

1. Запустите HFSS. В дереве проекта появляется новый проект в окне Project Manager и назван Projectn по умолчанию. Составляющие проекта, типа материалов и т.д. сохранены под названием проекта.

Рис. 7.2. Создание дерева новой конструкции в дереве проекта 2. В меню File, нажмите Save As.

3. Используйте браузер, чтобы расположить папку, в которой Вы хотите сохранить проект, например C:\Ansoft\HFSS9\Projects, и затем дважды щелкните папку с именем.

4. Напечатайте Tee в текстовом поле имени файла, и затем нажмите Save.

Проект сохранен в директории Projects с выбранным именем файла Tee.hfss.

Если HFSS был уже открыт, и заданный по умолчанию проект не перечислен в дереве проекта, добавьте новый проект HFSS: в меню File нажмите New.

Внесение новой конструкции в проект HFSS Теперь прибавим новую конструкцию HFSS к общему проекту.

1. В меню Project, нажмите Insert HFSS Design.

Новый проект появляется в дереве проекта. Имя модели принимается по умолчанию. Справа от менеджера проекта (рис. 7.3) появляется окно 3D Modeler.

2. Переименуйте проект: щелкните правой кнопкой мыши пункт HFSSModel_n в дереве проекта, и затем нажмите Rename в меню.

3. Напечатайте TeeModel, и затем нажмите Enter.

Рис. 7.3. Создание поля для черчения конструкции Теперь зададим тип решения проекта. Когда Вы устанавливаете конструкцию для анализа, доступные параметры настройки будут зависеть от типа решения. Для данного проекта, выберете Driven Modal как тип решения, что соответствует расчету многомодовых S-параметров пассивного волновода, который «запускается» источником.

1. В меню HFSS, нажмите Solution Type (см. главу 6).

2. В диалоговом окне Solution Type, выберите Driven Modal, и затем нажмите OK (рис. 7.4).

Чтобы развернуть дерево проекта, когда пункт добавлен к проекту, щелкните Tools>Options> General Options (рис. 7.5).

Рис. 7.5. Установка опций работы с проектом В опциях проекта отметьте Expand Project Tree on Insert. Если Project Manager не появляется после того, как Вы вставляете новый проект, нажмите View > Project Manager.

Рис. 7.6. Закладки установки единиц и установки опций анализа Установите единицы для черчения геометрической модели.

1. В меню 3D Modeler, нажмите Units.

2. В диалоговом окне Set Model Units, нажмите Select units, выберите mm и затем нажмите OK (рис. 7.6).

Изменение нового масштаба к новой опции единиц изменяет размеры всех объектов в проекте к новым единицам. Например, 1 мм станет 1 inch (рис. 7.7).

Черчения всей конструкции волноводного T-образного тройника будет состоять из последовательных шагов:

Черчение одной части T-образного волноводного моста - бокса.

Создание волноводного порта с линией интегрирования.

Дублирование секции, для создания двух других секций волноводного Тмоста.

Объединение этих трех секций, чтобы создать окончательный волноводный Т- мост.

Черчение перегородки.

Задание переменной связанной с положением перегородки.

Вычитание перегородки из волноводного Т-моста.

Волноводный Т-мост составлен из трех связанных боксов. Сначала начертим бокс, который представляет один раздел тройника. Дадим ему имя, материал, и затем зададим волноводный порт на одну из его поверхностей.

Затем продублируем бокс дважды, чтобы создать второй и третий разделы тройника. В заключении объединим эти три части тройника, чтобы создать окончательно волноводный Т-мост.

Начертите трехмерный бокс, который представляет собой первую часть тройника.

1. В меню Draw, нажмите значок Box.

2. Задайте базовый угол бокса в нижней строке окна черчения как (0, -0.45, 0):

a. Нажмите Tab, чтобы двигаться в текстовое поле X в статус-баре.

b. Впечатайте 0 в поле X (рис. 7.8), и затем нажмите Tab, чтобы двигаться в поле Y.

c. Впечатайте -0.45 в поле Y, и затем нажмите Tab.

d. Впечатайте 0 в поле Z, и затем нажмите Enter.

Рис. 7.8. Внесение координат в поле черчения 3. Задайте длину и ширину бокса, вводя относительное число точки в расстоянии к основному углу: впечатайте (2, 0.9, 0) в поля dX, dY, и dZ.

Затем нажмите Enter.

4. Задайте высоту бокса, вводя точку на оси Z на определенном расстоянии к ранее созданной точке. Впечатайте (0, 0, 0.4) в поля dX, dY, и dZ, и затем нажмите Enter.

Чтобы двигаться в предыдущее поле координат, нажмите Shift+Tab.

Если Вы сделаете ошибку, нажмите TeeModel в дереве проекта, а затем нажмите Undo в меню Edit, чтобы отменить действия. HFSS позволяет Вам отменять каждую выполненную команду, до последнего сохранения.

Появляется окно Properties, с выбранной закладкой Command.

В ней можно изменить размеры или положение бокса (рис. 7.9).

Рис. 7.9. Закладка, в которой можно установить координаты и размеры В окне Properties можно изменить имя боксу, подтвердить назначение материала, и сделать объект более прозрачным.

Принятие названия боксу облегчит его модификацию.

1. В окне Properties, нажмите закладку Attribute.

2. Измените имя бокса на Tee: Напечатайте Tee текстовом поле Value в строке Name, и затем нажмите Enter.

Если Вы не хотите, чтобы появилось окно Properties, после того, как Вы начертили объект, нажмите Tools>Options>3D Modeler Options. В окне Options 3D Modeler, нажмите закладку Drawing, и затем снимите свойство Edit Property of new primitives.

По умолчанию, материал, назначенный на поле - вакуум. Это – материал, которым Вы заполните волноводный Т-мост. Подтвердите, что vacuum значение в строке Materal.

Рис. 7.10. Закладка, в которой устанавливается материал и другие Изменение прозрачности бокса позволить облегчить просмотр разных объектов, которые начерчены.

1. Нажмите значение в строке Transparent. Появляется окно Set Transparency.

Рис.  7.11. Имя бокса Tee можно установить в дереве проекта  2. Переместите слайдер до уровня проницаемости 0.4 (рис. 7.12), и затем нажмите OK.

Рис. 7.12. Слайдер установки проницаемости просмотра 3. Щелкните OK, чтобы закрыть окно Properties.

Для первого бокса в окне 3D Modeler бокс был назван Tee. Команды, выполненные с ним, будут добавляться в дереве хронологий.

Теперь назначим волновой порт на поверхность, параллельную плоскости yz при x = 2. Зададим линию интегрирования, которая является вектором, которая задает направление распределения поля возбуждения в порте.

Это важно для обеспечения определенного поля во всех портах.

Фактически в этих точках HFSS установит максимальные напряженности поля.

1. Чтобы включить режим выбора стороны, нажмите клавишу F.

2. Нажмите поверхность бокса, которая параллельна плоскости YZ при X = 2, как показано на рис. 7.13.

Рис. 7.13. Выделение стороны бокса, на которую назначается порт 3. Щелкните правой кнопкой мыши окно 3D Modeler и затем нажмите Assign Excitation>Wave Port в меню. Появляется ассистент Wave Port.

4. Напечатайте Port1 в текстовом поле Name, и затем нажмите Next.

5. Выберите New Line из списка Integration Line (рис. 7.14).

Рис. 7.14. Задание импедансной линии и характеристического импеданса 7. В окне 3D Modeler выберите начальную точку вектора (2, 0, 0), щелкая на центр границы внизу поверхности. Курсор должен захватиться к этой точке, преобразуясь как треугольник.

7. Выберите конечную точку (2, 0, 0.4) щелкая точку центра сверху на плоскости (рис. 7.15). Вновь появляется окно Wave Port.

Рис. 7.15. Назначение начальной и конечной точки импедансной линии порта 8. Оставьте параметры порта по умолчанию на следующей странице, щелкая Next.

Увеличьте вид поверхности порта, нажимая клавиши Alt+Shift, и перемещая мышь вверх. Перемещая мышь вниз окна, картина обзора уменьшается.

9. Примите настройки по умолчанию, щелкая Finish.

Теперь продублируем боксы, чтобы создать вторую и третью части волноводного Т-моста. Атрибуты бокса будут продублированы вместе с его геометрией. Граничные условия, включая настройки портов, могут быть продублированы вместе с геометрией, если эта опция установлена в окне HFSS меню Tools). Убедитесь, что выбрана установка Duplicate Options (в boundaries with geometry (рис. 7.16).

Дублирование бокса, чтобы создать вторую секцию T-перехода 1. Щелкните правой кнопкой мыши на узел ТEE в дереве хронологии, и затем нажмите Edit>Duplicate>Around Axis в выплывающем меню.

2. Вращайте бокс на 90° вокруг оси аппликат, чтобы создать вторую секцию.

Для этого в диалоговом окне Duplicate Around Axis, выберите Z (рис.

7.17).

Рис. 7.17. Установка угла вращения дуброванного бокса 3. Напечатайте 90 в поле Angle. Положительный угол заставит объект перемещаться против часовой стрелки.

4. Впечатайте 2 в поле Total Number. Это - общее количество объектов, включая оригинал, который будет создан.

5. Щелкните OK. Исходный объект Тee дублируется, и дубликат получает имя Tee_1, по умолчанию. Он вращается вокруг оси Z под углом 90° (рис.

7.18).

Атрибуты исходного объекта, включая его размеры, материал, цвет, проницаемость, порт, и линия интегрирования дублируются вместе с боксом (рис. 7.19).

Так, порт Port1 был продублирован с геометрией бокса. Новый порт назван Port2 по умолчанию, что Вы можете проверить при Exitation в дереве проекта.

7. Нажмите Ctrl+D, чтобы согласовать размеры объектов в окне представления.

Рис. 7.19. Порт WavePort1 продублирован вместе с частью перехода Дерево хронологии показывает, что объект Tee был продублирован и был создан новый объект с именем Tee_1.

Дублирование бокса для создания третьей секции Снова продублируем первый бокс, используя ту же самую процедуру, но в этот раз вводя -90 в поле Angle (рис. 7.20). Отрицательный угол заставляет объект повернуться по часовой стрелке (рис. 7.21).

Во время операции вращения все еще выбран исходный объект, и его дубликаты.

Сохраняйте ваш проект чаще: щелкайте Save в меню File.

Рис. 7.21. Включение второго продублированного бокса в конструкцию Теперь объединим эти три секции, чтобы создать окончательный волноводный мост Т-типа.

Перед выполнением этого, Вы должны убедиться, что HFSS не будет создавать копии исходного объекта перед соединением их, так что снимите опцию дублирования перед объединением “ clone before unite ” в диалоговом окне Options 3D Modeler (рис. 7.22).

Рис. 7.22. Установка операций черчения в закладке Operation 1. В меню Tools, укажите на Options, и затем нажмите 3D Modeler Options.

2. В закладке Operation диалогового окна 3D Modeler Options, убедитесь, что опция Clone tool objects before uniting пуста, и нажмите OK.

3. Включите режим выбора объекта, нажимая клавишу O.

4. Выберите первый бокс, щелкая на него в окне.

5. Удерживайте нажатой клавишу Ctrl и нажмите на второй и третий боксы.

7. В меню 3D Modeler, укажите на Boolean (булевы операции), и затем нажмите команду Unite. Объекты объединяются в точках пересечения (рис.7.23). Новый объект (рис. 7.24) имеет те же самые атрибуты, как первый выбранный объект.

Рис. 7.23. 3 объекта, составляющие волноводный разветвитель Рис. 7.24. Волноводный разветвитель после объединения 3-х отрезков Создание перегородки в разветвителе Перегородка – трехмерный бокс, который будет вычитаться из волноводного Т-моста. Когда Вы начертите перегородку, сделайте ее положение зависимое от значения координаты по оси y.

На сей раз начертим бокс вручную, и затем изменим его размеры и положение в окне Properties.

1. В меню Draw, нажмите Box.

2. Начертите произвольно бокс в окне 3D Modeler: выберите угол прямоугольника, затем выберите второй угол прямоугольника, и затем выберите точку на перпендикуляре оси к базовому прямоугольнику.

Когда Вы выбрали последний точку бокса, появляется окно Properties, с выбранной закладкой Command. Теперь можно назначить точное положение бокса и размеры (рис. 7.25).

Первая точка будет иметь координаты (-0.45, 0, 0), вторая точка ( 0.45, 0.1, 0), и третья точка ( 0, 0, 0.4).

Рис. 7.26. Параллелепипед перегородки в модели Т-образного разветвителя Теперь нужно вычесть из объема компоненты Tee бокс Box1 (рис. 7.26).

Это выполняется командой 3D Modeler -> Boolean -> Substract после выделения двух объектов. Появляется диалог рис. 7.27.

1. Щелкните Tee в дереве хронологий, чтобы выбрать объект Т-разветвитель.

2. Удерживая клавишу Ctrl и нажмите Septum в дереве хронологий, выберите перегородку.

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

Появляется диалоговое окно Subtract. Перегородка Box1 находится в разделе Tool Parts, и тройник Tee находится в списке Blank Parts, указывая, что перегородка будет вычитаться из тройника (рис. 7.27).

4. Убедитесь, что опция Clone tool objects before subtracting пуста.

5. Щелкните OK. Перегородка вычитается от тройника. Новый объект имеет те же самые атрибуты как первый объект Tee, который Вы выбрали.

Рис. 7.27. Диалог вычитания объекта ToolParts из объекта Blank Parts В результате получается окончательный объект волноводного Tразветвителя с индуктивной перегородкой (рис. 7.28).

Рис. 7.28. Окончательный вид волноводного Т-разветвителя с перегородкой 7.4. Параметризация положение перегородки Когда Вы определяете положение бокса, введите следующее выражение для координаты y: offset - 0.05, где offset имя переменной, которую вы определите (рис. 7.29). Поскольку переменная offset еще не определена, то, когда Вы напечатаете это в выражении, появится диалоговое окно Add Variable, позволяя задать смещение offset.

Рис. 7.29. Внесения переменной смещения offset в диалог задания размеров Когда Вы даете значение переменной, необходимо включить в описание единицы его измерения.

1. В текстовом поле Position, напечатайте -0.45in, offset - 0.05in, 0in, и затем нажмите Enter. Появляется диалоговое окно Add Variable (рис. 7.30).

Рис. 7.30. Добавление переменной offset к модели Tee 2. Напечатайте 0in в текстовом поле Value, и затем нажмите OK.

Вы возвращаетесь окну Properties. Теперь Вы установите точные размеры бокса.

Изменение размеров бокса 1. В окне Properties, в закладке Command, напечайте 0.45 в поле Xsize.

2. Напечатайте 0.1 в поле Ysize.

3. Напечатайте 0.4 в поле Zsize.

Альтернативно, Вы можете задать смещение переменной прежде, чем Вы чертите перегородку.

Локальные переменные могут быть определены в окне Properties (рис.

7.31), к которому обращаются, щелкая правой кнопкой мыши на имени конструкции в дереве проекта, и затем щелкая Design Properties.

1. В окне Properties нажмите закладку Attribute (рис. 7.32).

2. Напечатайте Septum в текстовом поле Value в разделе Name.

3. Щелкните OK.

Рис. 7.32. Закладка аттрибутов в диалоге свойств.

4. По желанию, вращайте представление, чтобы лучше видеть перегородку.

Нажмите Alt, и перетащите мышь в направлении, в котором Вы хотите вращать волноводный Т-разветвитель.

Далее выполним следующие задачи:

Добавление установки на решение.

Добавление диапазона изменения частот к установке решения.

Проверка правильности конструкции.

Выполнение анализа.

Изменение положения перегородки.

Повторный анализ конструкции с новым положением перегородки.

7.5.1. Добавление установок на решение к проекту В этих установках Вы будете инструктировать HFSS выполнять адаптивный анализ на частоте 10 GHz. Во время адаптивного анализа, HFSS уплотняет сетку разбиения итерационно в областях Т-разветвителя, в которых имеет место самые большие напряженности поля.

1. В дереве проекта, под узлом проекта TeeModel, щелкните правой кнопкой мыши Analysis, и затем нажмите Add Solution Setup в выплывающем меню.