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6.3 HFSS求解設(shè)置

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     前面講解了 HFSS 分析求解設(shè)置中的重要概念:自適應(yīng)網(wǎng)格剖分,下面我們來具體講解 在 HFSS 中如何添加/定義求解設(shè)置(Solution Setup)。

    6.3.1 添加和定義求解設(shè)置

    在 HFSS 中,添加求解設(shè)置的具體操作步驟如下。

    (1)從主菜單欄選擇【HFSS】→【Analysis Setup】→【Add Solution Setup】,或者右鍵 單擊工程樹下的 Analysis 節(jié)點,從在彈出菜單中選擇【Add Solution Setup】,打開分析設(shè)置對話框,進(jìn)行求解頻率和網(wǎng)格剖分的相關(guān)設(shè)置,如圖 6.3 所示。


圖 6.3 “分析設(shè)置”對話框

    (2)單擊對話框的 General 選項卡,設(shè)置求解頻率和收斂誤差等信息,該選項卡中各部 分的功能如下。

  • Setup Name :求解設(shè)置的名稱,默認(rèn)名稱為 Setupn,用戶也可以自己鍵入其他名稱; 求解設(shè)置完成后,該名稱會添加到工程樹的 Analysis 節(jié)點下。
  • Enabled 復(fù)選框:該項表示是否激活當(dāng)前求解設(shè)置項。選中該復(fù)選框表示 HFSS 仿真 計算時需要分析該求解設(shè)置項,反之則表示 HFSS 仿真計算時不需要分析該求解設(shè)置項。
  • Solve Ports Only 復(fù)選框:選中該復(fù)選框表示只計算端口平面的場模式;通常用于在 運(yùn)行仿真計算之前確定模式數(shù)、模式的場和端口長度,從而給出正確的端口設(shè)置。 
  • Solution Frequency :求解頻率或者自適應(yīng)網(wǎng)格剖分的頻率。
  • Maximum Number of Passes :最大迭代次數(shù)。自適應(yīng)網(wǎng)格剖分細(xì)化的過程在滿足收斂 誤差或者達(dá)到最大迭代次數(shù)時自動終止。
  • Maximum Delta S :S 參數(shù)收斂誤差標(biāo)準(zhǔn)
  • Use Matrix Convergence :選中該項后,會激活右側(cè)的 Set Magnitude and Phase…按鈕, 同時Maximum Delta S 項變成灰色不再生效;單擊Set Magnitude and Phase…按鈕,可以分別設(shè)置S 參數(shù)的相位和幅度收斂誤差標(biāo)準(zhǔn),只有二者同時收斂時,網(wǎng)格剖分完成。

   (3)然后,單擊選中對話框的 Options 選項卡,設(shè)置網(wǎng)格剖分相關(guān)選項,其界面如圖 6.4 所示,該選項卡各部分的功能如下。


圖 6.4 分析設(shè)置對話框的 Options 選項卡

  • Initial Mesh Options 欄:
  • Do Lambda Refinement :設(shè)置初始網(wǎng)格單元的大小,HFSS 自動細(xì)分網(wǎng)格以使網(wǎng)格單元的長度滿足此處的設(shè)置要求。例如默認(rèn)的 Lambda 值為 0.3333,即要求初始網(wǎng)格單元的長度必須小于 1/3 個波長;這個波長是基于前面設(shè)置的自適應(yīng)網(wǎng)格剖分頻率計算的。
  • Use Free Space Lambda :選中該項表示在初始網(wǎng)格剖分過程中,忽略物體的材料 特性,以自由空間的波長作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。對于高導(dǎo)電率的介質(zhì)材料(如腦組織液或鹽水)一般選中該項,這樣盡管射頻信號只能穿透材料表面附近的有限區(qū)域,HFSS 仍然能夠產(chǎn)生足夠多的初始網(wǎng)格。
  • Adaptive Options 欄:
  • Maximum Refinement Per Pass :自適應(yīng)網(wǎng)格剖分時,每次迭代前后,網(wǎng)格數(shù)量最 多能增加的百分比。這將保證兩次迭代之間的網(wǎng)格數(shù)有足夠的變化,確保不會收到虛假的收 斂信息。默認(rèn)值 30%能滿足絕大多數(shù)設(shè)計的要求。 
  • Maximum Refinement :自適應(yīng)網(wǎng)格剖分時,每次迭代過程前后,最多能增加的網(wǎng)格數(shù)量。一般不選中該項,以上面 Maximum Refinement Per Pass 項設(shè)定的百分比作為標(biāo)準(zhǔn)。 
  • Minimum Number of Passes :自適應(yīng)網(wǎng)格剖分時,無論是否達(dá)到收斂標(biāo)準(zhǔn),必須 在完成此處所設(shè)定的最小迭代次數(shù)之后才能停止網(wǎng)格剖分細(xì)化。
  • Minimum Converged Passes :自適應(yīng)網(wǎng)格剖分時,在達(dá)到收斂標(biāo)準(zhǔn)后,還需要繼 續(xù)進(jìn)行的迭代次數(shù)。
  •  Solution Options 欄。 
  • Order of Basis :選擇有限元算法的基函數(shù),在其下拉列表中可以選擇零階基函數(shù) (Zero Order)、一階基函數(shù)(First Order)和二階基函數(shù)(Second Order),基函數(shù)的選擇會影響到前面 Lambda Refinement 處默認(rèn)初始網(wǎng)格大小的設(shè)置,其對應(yīng)的關(guān)系為如表 6.1 所示。在剖分單元數(shù)目相同的情況下,高階基函數(shù)具有更多的未知量,計算結(jié)果更加準(zhǔn)確。一般來說,對于結(jié)構(gòu)較為簡單的電大尺寸問題,選用高階基函數(shù)可以在較少的剖分單元情況下獲得較好的精度;對于幾何結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的問題,可以在較為細(xì)致的剖分情況下選用低階基函數(shù)來逼近真實解。HFSS 默認(rèn)選用的是一階基函數(shù)(First Order)。

表 6.1 基函數(shù)和默認(rèn)初始網(wǎng)格大小的對應(yīng)關(guān)系 
                            模式/終端驅(qū)動求解      本征模求解
Zero Order                       0.1                    0.1 
First Order                       0.333                0.2 
Second Order                    0.667                0.4  

  • Enable Iterative Solver :選中該項后,HFSS 會使用迭代求解器對良態(tài)矩陣進(jìn)行求 解,對于大型問題,這樣能極大地降低內(nèi)存占用和減少計算時間;Relative 用來設(shè)置迭代求 解器的收斂誤差標(biāo)準(zhǔn),一般取默認(rèn)值 0.0001。該項不適合 Zero Order 問題。    

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