HFSS波端口模拟：同质交截部分与无向图绘制

"本文档是关于Ansoft HFSS软件的使用指南，主要涉及波端口的使用、波动方程的解析、模式、反射和传播的分析，以及波导结构的仿真要求。HFSS是一款强大的全波电磁场仿真软件，适用于各种微波和射频器件的建模与分析。" 在电磁仿真领域，Ansoft HFSS是一款广泛应用的工具，特别是在微波和射频工程中。本节重点讲解了HFSS中两种不同的端口类型：波端口（Wave Ports）和集总端口（Lumped Ports）。波端口适合用于暴露在背景环境中的表面，支持多模和端口平移功能，可以计算频率依赖的特性阻抗，并确保在每个频率点的S参数匹配。相比之下，集总端口适用于几何模型内部，仅支持单模（TEM）且无端口平移，使用用户定义的特征阻抗进行归一化。 波动方程是电磁仿真中的基础，HFSS采用2D解算器求解Maxwell方程来获取波导中的行波场模式。给定的波动方程展示了电场如何在自由空间中传播，其中波数、相对导磁率和相对介电常数是关键参数。解出的场模式在乘以特定因子后，可转化为行波。需要注意的是，每个频率的激励场模式都会有所不同。 在HFSS中进行仿真时，需要考虑模式、反射和传播的影响。即使在单一模式激励下，高次模反射也可能在高频结构中产生。如果这些高次模影响到源端口或传输至其他端口，必须计算其S参数。若高次模在传播过程中衰减或非传播，则可忽略其影响。 波端口的设定尤为重要，HFSS假设每个端口连接到一个半无限长的波导，波导与端口具有相同的交截部分。这种假设有助于确保仿真结果的准确性。在实际应用中，理解并正确设定端口的物理特性对于获取准确的仿真结果至关重要。 HFSS软件涵盖了广泛的应用范围，包括天线、微波组件、滤波器、信号完整性和EMC/EMI等问题。其基于有限元方法，使用四面体网格元，能处理复杂的3D几何形状，提供自动网格划分和高性能的图形界面，使得用户能够高效地解决电磁仿真问题。