6.3 HFSS求解設(shè)置

     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(lái)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(shù)下的 Analysis 節(jié)點(diǎn)，從在彈出菜單中選擇【Add Solution Setup】，打開(kāi)分析設(shè)置對(duì)話(huà)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(duì)話(huà)框

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

• Setup Name ：求解設(shè)置的名稱(chēng)，默認(rèn)名稱(chēng)為 Setupn，用戶(hù)也可以自己鍵入其他名稱(chēng)； 求解設(shè)置完成后，該名稱(chēng)會(huì)添加到工程樹(shù)的 Analysis 節(jié)點(diǎn)下。
• Enabled 復(fù)選框：該項(xiàng)表示是否激活當(dāng)前求解設(shè)置項(xiàng)。選中該復(fù)選框表示 HFSS 仿真 計(jì)算時(shí)需要分析該求解設(shè)置項(xiàng)，反之則表示 HFSS 仿真計(jì)算時(shí)不需要分析該求解設(shè)置項(xiàng)。
• Solve Ports Only 復(fù)選框：選中該復(fù)選框表示只計(jì)算端口平面的場(chǎng)模式；通常用于在 運(yùn)行仿真計(jì)算之前確定模式數(shù)、模式的場(chǎng)和端口長(zhǎng)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(guò)程在滿(mǎn)足收斂 誤差或者達(dá)到最大迭代次數(shù)時(shí)自動(dòng)終止。
• Maximum Delta S ：S 參數(shù)收斂誤差標(biāo)準(zhǔn)
• Use Matrix Convergence ：選中該項(xiàng)后，會(huì)激活右側(cè)的 Set Magnitude and Phase…按鈕， 同時(shí)Maximum Delta S 項(xiàng)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(shí)收斂時(shí)，網(wǎng)格剖分完成。

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

圖 6.4 分析設(shè)置對(duì)話(huà)框的 Options 選項(xiàng)卡

• Initial Mesh Options 欄：
• Do Lambda Refinement ：設(shè)置初始網(wǎng)格單元的大小，HFSS 自動(dòng)細(xì)分網(wǎng)格以使網(wǎng)格單元的長(zhǎng)度滿(mǎn)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(zhǎng)度必須小于 1/3 個(gè)波長(zhǎng)；這個(gè)波長(zhǎng)是基于前面設(shè)置的自適應(yīng)網(wǎng)格剖分頻率計(jì)算的。
• Use Free Space Lambda ：選中該項(xiàng)表示在初始網(wǎng)格剖分過(guò)程中，忽略物體的材料 特性，以自由空間的波長(zhǎng)作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)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(xiàng)，這樣盡管射頻信號(hào)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(shí)，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(huì)收到虛假的收 斂信息。默認(rèn)值 30%能滿(mǎn)足絕大多數(shù)設(shè)計(jì)的要求。 
• Maximum Refinement ：自適應(yīng)網(wǎng)格剖分時(shí)，每次迭代過(guò)程前后，最多能增加的網(wǎng)格數(shù)量。一般不選中該項(xiàng)，以上面 Maximum Refinement Per Pass 項(xiàng)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(shí)，無(wú)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(shí)，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(huì)影響到前面 Lambda Refinement 處默認(rèn)初始網(wǎng)格大小的設(shè)置，其對(duì)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(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的電大尺寸問(wèn)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(duì)于幾何結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的問(wèn)題，可以在較為細(xì)致的剖分情況下選用低階基函數(shù)來(lái)逼近真實(shí)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(duì)應(yīng)關(guān)系 
                            模式/終端驅(qū)動(dòng)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(xiàng)后，HFSS 會(huì)使用迭代求解器對(duì)良態(tài)矩陣進(jìn)行求 解，對(duì)于大型問(wèn)題，這樣能極大地降低內(nèi)存占用和減少計(jì)算時(shí)間；Relative 用來(lái)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(xiàng)不適合 Zero Order 問(wèn)題。    

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