西安电子HFSS 中文高级实例教程07.FSS

西安电子HFSS 中文高级实例教程 Ansoft 分析频率选择表面 FSS 第一章 序言 第二章 创建项目 第三章 建立几何模型 第四章 设定无穷阵列和边界 第五章 设定入射波 第六章 设定解 第七章 解的后处理 Ansoft 高级培训班教材 - 1 - 第一章 序言 本讲义讲解使用 Ansoft 产品分析频率选择表面（FSS）。频率选择性表面 FSS 是利用 金属或介质材料构成的平面结构，对于空间入射的平面波具有“滤波”效应。这一概念最 早用于飞行器的天线罩等微波应用，现在被广泛地用于射频识别技术、抗电磁干扰技术等。 大家最近听到的光子带隙器件（PBG）也可以被认为是 FSS 的一种应用。频率选择表面的 特性可以利用很多方法进行分析，应该说，采用场分析的方法比其他的如等效电路法等更 为准确，Ansoft 公司的平面电磁分析（Ansoft Designer 中的 Ensemble）和高频结构仿真 （HFSS）等都可以对其进行分析。由于其周期性结构的特点，采用结合阵列技术的矩量法 （Periodic Moment Method）是分析这一问题的有力工具。 现在，Ansoft 在 Designer 里集成了 PMM（Periodic Moment Method），就像过去在 HFSS 中集成 Master/Slave 边界一样，给工程师带来了 2D 和 3D 阵列的分析工具，而无需自己编 程。再一次，增加了收益。 下面就是使用 Ansoft Designer 分析 FSS 的实例。 Ansoft 高级培训班教材 - 2 - 第二章 创建项目 图 1 Ansoft Designer 界面 1、在 Project Manager 窗口中 Project1 默认工程上右击鼠标，选择 Insert 项目，插入 Planar EM Design 图 2 插入一个 Planar EM Design 也可以在菜单条目中直接点击 Planar EM Design 的图标 图 2 菜单条中直接点击图标加入 Planar EM Design Ansoft 高级培训班教材 - 3 - 2、在弹出的 Layout 窗口中点击 None 按钮，表示自己定义基板。 图 3 选择基板窗口 3、存储工程。点击存盘图标（或选择菜单 File/Save），输入工程名字 hexagon，并存盘。 最终工作界面如图 4 所示。 图 4 最终工作界面 Ansoft 高级培训班教材 - 4 - 第三章 建立几何模型 1、建立基板结构。 （1）点击工具栏图标 图 5 点击 Layers dialog （2）在弹出窗口中选择 Stackup，准备 Add Layer 图 6 Stackup 标签项中加入层 Add Layer （3）点击 Add Layer 按钮，加入接地层，名字 Gnd，类型 metalizedsignal。在图 6 的窗 口中增加了 Gnd 层，点击材料类型，设材料为 PEC 图 7 加入地层 Gnd （4）加入介质层。点击 Add Layer 按钮，名字 Medium，类型 dielectric。点击材料，选 择 Taconic TLY（tm），介电常数 2.2。 （5）加入顶层，名字 Top，类型 signal，材料 PEC。设定结束后，Edit Layout 窗口如图 Ansoft 高级培训班教材 - 5 - 8 所示。 图 8 完成设定层结构 2、绘制 PBG 单元 (1) 绘制六变形单元。 选定在 Top 层绘制，点击工具栏绘制多边形图标，在状态栏中依次输入六边形端点坐 标，每输入一点回车。六点输入结束后，在绘图区点击鼠标右键，选 Finish 结束。六点坐 标依次为( 0, 1.38)，(-1.1951, 0.69)，(-1.1951, -0.69)，(0, -1.38)，(1.1951, -0.69)，(1.1951 0.69)。 (2) 绘制 2.5D 通孔 a. 在 Project Manager 窗口中选择 Model/Via，点击鼠标右键，加入孔 Add Hole。在状态栏 中输入圆心坐标（0，0），然后单击绘图区中的圆孔，改其属性半径为 0.1537。 图 9 加入孔 Add Hole b. 将刚刚添加的孔设为2.5D。点击该孔，在属性窗口中选择Planar EM标签，将BottomLayer 改为 Gnd（见图 10），得到贯穿介质层的金属柱（见图 11）。 Ansoft 高级培训班教材 - 6 - 图 10 改 BottomLayer 为 Gnd 图 11 得到 2.5D 孔，三维显示 Ansoft 高级培训班教材 - 7 - 第四章 设定无穷阵列和边界 1、点击工具栏 Define/Edit infinite array 图标 图 12 设定无穷阵列图标 2、由于 PBG 单元形状是六边形，阵列单元不会完全包括六边形，而且该阵列行与行 之间是交错的。设定 Cell Geometry 的尺寸 a=2.54mm，b=2.2mm。设定 Attributes 中，Skew 为 60deg，并选中 Turen on infinite array。Scan 中的角度无需设定（设定平面波入射时将影 响该值）。点击 OK 按钮后，Designer 将提示有部分区域超出 Array 定义，点击确定按钮继 续。结果如图 14 所示。 图 13 设定 Array 图 14 完成设定 Infinite Array Ansoft 高级培训班教材 - 8 - 第五章 设定入射波 1、在 Project Manager/Excitations 上点击鼠标右键，选择加入平面波入射 图 15 Add Plane Wave Excitation 2、在 Excitations 中增加了一个平面波入射，双击该项，修改入射角度 Theta 和 Phi， 都为 0 度，直射。