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塑、凡胎炼体

仿*秀 HFSS 2023基础知识夺舍暨markdown灌顶大典

内存设置
boduan

Up to Nature@Maxwell

仙途漫漫 机缘馈赠 无上至宝

s参数
图说s参数
快速认识

模型交叉问题

参数	物理意义	定义（波幅比）	常见名称歧义	单位	典型值范围
S₁₁	输入端口反射系数	反射波/入射波（端口1）	输入回波损耗	dB	<-10 dB（良好匹配）
S₂₂	输出端口反射系数	反射波/入射波（端口2）	输出回波损耗	dB	<-10 dB
S₂₁	正向传输增益	输出波/输入波（端口2→1）	插入增益	dB	正值（放大），负值（损耗）
S₁₂	反向隔离度	输出波/输入波（端口1→2）	反向隔离	dB	越小越好（<-20 dB）

s11和回波损耗的关系
回损 插损

补充：

• S参数是复数：含幅值和相位，通常用dB表示幅值（如 |S₂₁| = 20 log₁₀|S₂₁|）。
• 匹配条件：理想匹配时，S₁₁ = S₂₂ = 0（即 -∞ dB）。
• 互易性：无源网络通常满足 S₁₂ = S₂₁。
• 扩展性：可推广到N端口网络（如3端口、4端口），形成S矩阵。

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使用环境及设计流程

序号	技术名称	作用	典型用法
1	统一桌面环境	3D+PCB+原理图三界面协同，双向迭代	电路→Layout→HFSS 一键 Push & Back
2	参数化建模	CAD/PCB/Toolkit 一键导入；全变量驱动	材料/尺寸/边界均加 $
3	自适应求解	网格、频点、收敛全自动	只设中心频+ΔS，其余交给 HFSS
4	混合算法	FEM+IE+SBR 分区域最优求解	10 λ→全 FEM；100 λ→混合；千 λ→高频 SBR
5	区域分解 & 大阵列	子域并行+周期边界，秒级生成全网格	相控阵/雷达首选
6	HPC 并行	多频点、多参数并发扫	菜单 HPC 一键开核
7	周期结构 & Floquet 端口	平面相控阵、FSS 宽带扫频快 10 倍	替代入射波激励
8	强大后处理	S 参、场图、方向图、损耗即点即得	无需重算，实时动画
9	伴随求导 & 智能优化	敏感度+10 种算法自动扫优	目标函数→一键优化→实时调谐

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一、建模

参数化建模——对称建模(巧用镜像/旋转)

• 线L—>面/体 （均是以线为中心均匀拓展）

• 面：定义长度 L 的线，Type选择Line，Orientation法向量，输入 W 宽度
• 柱体：同上——Type>Circle——Orientation>法向量—— W 宽度/半径——Number of segments为棱柱面数量(圆柱为0)，W/2为棱边到线L距离
• 长方体：Orientation同高度方向
• 等腰梯形： Type>Isosceles Trapezoid——高度和上下表面宽度

bend type：走线中切角Corner/圆角Curved 暂未用到

• BOX

• 以box position为新坐标系建立矩形

与拉伸顺序/方向无关

二、边界条件

边界条件	对象	要点
各向异性阻抗	设置平面或周期性网格阻抗	需关联坐标系设置阻抗值
缝隙边界	用于IE算法中电大尺寸结构的缝隙设置	适用于特定缝隙结构仿真
耦合（主从边界）	模拟阵列天线单元间耦合	新版支持自动生成边界条件
有限导体边界	定义有耗导体表⾯，模拟表⾯损耗	电场存在切向分量
SBR边界	近似模拟波前反射，适⽤于电⼤尺⼨仿真	与辐射边界的区别
半空间边界	⽤于含介质半空间的背景设置	适⽤于天线/散射问题
阻抗边界	设置表⾯电阻值（欧姆/平⽅）	需⼿动计算实际电阻值
分层阻抗	针对PCB多层结构设置阻抗	需分层参数输⼊
链接阻抗	调⽤其他⽂件的阻抗数据	需指定外部⽂件路径
集总RLC边界	设置电阻/电感/电容参数	需匹配电路模型
理想导体（Perfect E）	电场垂直于表⾯	与理想磁边界对⽐
理想磁边界（Perfect H）	磁场垂直于表⾯	适⽤于对称结构简化
辐射边界	模拟开放空间，边界距物体≥λ/4	不计算近场耦合
对称边界	利⽤电/磁对称⾯简化模型	可减少50%计算量
PML边界	完全吸收⼊射波，⽤于⾃由空间或导波问题	理想吸收特性

三、激励条件

序号	激励名称	物理意义	典型频率范围	必备求解器/模块	常见失误提示	备注/拓展应用
1	端口激励 (Port)	把能量“喂”进结构并提取反射/传输	DC-THz	Driven Modal 或 Driven Terminal	端口尺寸不足→高阶模截断	最常用，无端口不 S 参数
2	入射波激励 (Incident Wave)	平面波照射目标，计算散射	100 MHz-100 GHz	Driven 或 SBR+	忘记勾选“RCS Monitor”	雷达隐身、天线双站
3	电压源 (Voltage Source)	理想电压源，强迫端口电压	DC-10 GHz	Driven Terminal	内阻=0→全反射	与电路联合仿真
4	电流源 (Current Source)	理想电流源，强迫端口电流	DC-10 GHz	Driven Terminal	并联导纳=0→失配	片上 ESD、ESL 模型
5	链接场激励 (Linked Field)	把“上一仿真的场”当外部源	任意	任意	网格不匹配→插值失败	级联天线+射频前端
6	磁偏置 (Magnetic Bias)	给铁氧体加 DC 磁场	1-100 GHz	Driven+Magnetostatic	方向矢量错→非互易反向	环行器、隔离器
7	多功能电荷区 (Charge Region)	在体积内放置固定 Q 或 ρ	静态-低频	Electrostatic	单位弄错→kV 级误差	MEMS 电容调谐
8	多功能直流偏置 (DC Bias)	半导体/等离子体 DC 偏置	0-10 GHz	Semiconductor	未开漂移-扩散→不收敛	GaN 功放陷阱效应
9	射频放电 DC 偏置 (RF Discharge)	等离子体射频+DC 混合	13.56 MHz 及其倍频	Plasma	压力边界错→电子密度低	刻蚀机、等离子清洗

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端口激励子类	求解器类型	位置约束	尺寸/校准要求	高频易错点	应用场景
Circuit Port	Driven Circuit	Layout 层内，自动找焊盘	无场求解，无尺寸	网络名重复→ERC 报错	PCB 走线 S 参数提取
Floquet Port	Driven Modal	周期边界对之间	周期单元内，高次模≥2 倍频	主从边界未配对→求解失败	相控阵、FSS、EBG
Wave Port (Modal)	Driven Modal	必须与空气盒外表面共面	宽≥5 W，高≥6 h，校准线指向传播	尺寸小→高阶模泄露	波导、微带、共面线
Lumped Port (Modal)	Driven Modal	物体内部或边缘，禁触空气	线长≤λ/10，手动设 Z0	触空气盒→场畸变	芯片内互连、过孔
Wave Port (Terminal)	Driven Terminal	同 Modal 波端口	同 Modal	求解器选错→无电压源	低频、含集总元件
Lumped Port (Terminal)	Driven Terminal	同 Modal 集总端口	同 Modal，可频变 Z0	参考导体未给→回流断	封装、连接器、ESD
Hybrid Port (Modal+Terminal)	混合	同一工程共存	分别遵循上表	2023前旧版无此功能	复杂系统级协同仿真

四、求解设置

求解类型	一句话用途	频域/时域	是否出 S 参数	是否支持阵列	典型场景	禁区/易错点	推荐硬件
HFSS（常规）	通用频域有限元，微带/波导/滤波器	频域	✅	❌（>8 端口变慢）	射频无源器件、小天线	端口>16 内存爆炸	128 GB RAM 起步
HFSS with Hybrid & Arrays	上一条的阵列加速版，FEM+IE 混合	频域	✅	✅（∞ 端口）	相控阵、汽车雷达、FSS	忘记勾“Hybrid Region”→退化为常规	256 GB+ 建议 GPU 加速
Transient（时域）	看眼图、串扰、TDR 的“示波器”	时域	后处理转 S 参	✅	DDR5、PCIe6、PDN 噪声	网格过细→时间步爆炸	高主频 CPU > 核数
Eigenmode（本征模）	只关心谐振频率与 Q 值	频域本征值	❌	❌	腔体滤波器、DRA、加速腔	含端口或激励→报错	内存 1 TB 也能吃满
Characteristic Mode（特征模）	看“天线能激起哪些正交电流”	频域积分方程	❌（可后处理）	✅	天线布局、MIMO 去耦	网格必须封闭 PEC	核数>内存，64 核起步

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设置页	关键参数	工程经验值	一句话后果
General	Solution Frequency	中心频率或最高频	决定网格粗细，设低→高频结果垃圾
Options	λ Refinement / Order	默认 1/3 λ，可改 1/5 λ	过细→内存×2，过粗→谐振频偏
Advanced	Basis Order	Mixed Order（默认）	强行 1 阶→快 30 % 精度掉 10 %
Ports	Port Accuracy	-40 dB（滤波器）/-30 dB（天线）	收敛不够 S11 假深度
Frequency Sweep	Sweep Type	Discrete（窄带快）/Interpolating（宽带）	宽带用 Discrete→一夜跑 2 点
HPC	Number of Cores	核数=内存/8 GB 取小值	128 核+64 GB→反而变慢

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高频踩坑 Top 10

• Eigenmode 里放端口 → 求解器直接罢工。
• Hybrid 求解忘记把阵列区设为“Hybrid Region” → 一夜回到解放前（内存爆满）。
• Transient 激励用 Gaussian 周期=0 → 频谱缺直流，S11 低频翘尾。
• Characteristic Mode 模型含介质 → 必须改用“CM+Dielectric”插件，否则结果全错。
• 波端口尺寸用 3×W → 高次模截断，Ka 以上频段 S21 虚高 2 dB。
• Interpolating Sweep 设 0.1 % 误差 → 宽带 2000 点，跑 3 天还不够。
• DDR5 瞬态仿真时间步>0.5 ps → Nyquist 折叠，眼图闭合假失败。
• 端口解嵌 (De-embed) 距离>λ/2 → 相位卷绕 360°，Smith 图打结。
• HPC 超线程全开 → 128 核变 256 线程，速度反降 30 %。
• 结果收敛却忘记检查“Matrix Convergence” → -40 dB 滤波器实际只-25 dB。

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端口少，用常规；阵列多，Hybrid；看谐振，Eigenmode；眼图差，Transient；电流懵，Characteristic！

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步骤	关键栏位	自动(Auto)经验值	高级(Advanced)经验值	一句话后果
命名	Setup Name	默认 Setup1 即可	按需改，如“S_Band_40GHz”	无
开关	Enable	必须 ✔	必须 ✔	不勾 = 白算
求解频率	Solution Frequency	自动单点	单点：中心频； 多点：关注频段各设 1 点； 宽带：fmin、fmax 交给软件拆点	设低→高频精度差；设高→网格爆炸
收敛判据	ΔS	0.02（默认平衡）	滤波器 0.01；天线 0.02；宽带 0.05	过严→Pass 增多 50 %
最大 Pass 数	Maximum Passes	6（自动）	6–10	仍不收→放宽 ΔS 或检查端口
最小 Pass 数	Minimum Passes	—	≥2，防“伪收敛”	设 1→可能跳过早停
重叠判据	Overlapped Pass	—	1（默认）→收敛后再算 1 次； 2→更保险	设 0→可能假收敛
矩阵判据	Matrix Convergence	—	对角线＋相位 5° 最严； 单端口误差即可	多端口时挑“关键端口”可省 30 % 时间
基函数阶数	Basis Order	—	Mixed Order（默认）； 高速 SI 可强制 1 阶	2 阶→内存×1.5，精度↑
网格增量	Max Refinement / Pass	—	≤30 %	>50 %→易振荡不收
场保存	Save Fields	按需 ✔	天线方向图必须 ✔； 只扫 S 参可 ❌	全勾→结果文件+GB 级
HPC	Cores & RAM	自动识别	留 10 %–20 % 内存给 OS， GPU 仅加速矩阵填充	内存占满→直接被杀进程

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扫频：窄带 Discrete，宽带 Interp，电大 Fast 先扫一遍再细化

类型	原理	速度	精度	适用场景
Discrete	每点重新解矩阵	最慢	最高	窄带<5 % 带宽滤波器
Interpolating	自适应选点插值	中等	高	99 % 天线、宽带 S 参
Fast	渐近波形估计	最快	中	电大尺寸初始摸底

五、变量设置

维度	工程变量(Project Variable)	设计变量(Local Variable)	快记要点
前缀	必须 $ 例：$H	无前缀 例：w1	看前缀知作用域
作用域	整个 Project 所有 Design 通用	仅当前 Design 有效	跨文件只能用 $
材料属性	✅ 唯一选择	❌ 对话框变灰	材料参数忘加 $ = 白定义
优化/扫描	✅ 支持	✅ 支持	负数、复数→优化报错
添加入口	Project → Project Variables	HFSS → Design Properties	快捷键 Ctrl+Shift+V / Ctrl+D
命名禁区	pi、e、c0、sin、cos、x、y、z、Rho…	同上	绕过法：加数字/下划线 x1、z_1
赋值形式	数值+单位、表达式、科学计数法、矩阵	同左	表达式例：$L2=$L1+2*$gap
单位规则	一次给定，全程继承；无单位=当前长度单位	同左	漏写单位→毫米变米
删除	选中 → Remove；已被引用时强制删除会报错	同左	先“Find Referenced”再删
特殊限制	不支持复数；负数不能用于参数扫描/优化/调节/统计	同左	复数拆实部+虚部两变量

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六、Optimetrics 优化

先扫后优再调谐，灵敏统计做容差；目标函数加权重，初始值别瞎填。

功能	一句话用途	必备前置	关键参数/设置	常用算法/技巧	输出	易踩坑
参数扫描 (Parametric)	看性能随变量怎么走，定优化区间	变量+求解设置	线性/单点/对数步长；起止值	先粗后细两步扫	曲线/表格	步长过小→一夜跑上千点
优化设计 (Optimization)	让算法自动找最优解	扫描区间+目标函数	初始值、Min/Max、权重	NLP、GA、PSO	最优变量集	初始值离谱→局部最优
调谐分析 (Tuning)	手动滑块实时看结果，省时间	变量已定义	滑块步宽、实时刷新	拖动即算	即时曲线	模型大→拖动卡死
灵敏度分析 (Sensitivity)	哪个变量最“敏感”，抓主因	标称值附近小扰动	Δx=±1%~±5%	蒙特卡罗采样	灵敏度柱状图	扰动过大→非线性失真
统计分析 (Statistical)	容差批量跑，看良率/六西格玛	容差分布+样本数	正态/均匀；样本≥100	蒙特卡罗	均值、方差、CPK	样本太少→统计不准

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目标函数构建

场景	表达式示例	权重建议
单端口回波	dB(S11)	1
双端口插损	dB(S21)	1
多目标合成	w1*abs(dB(S11))+w2*abs(dB(S21)-(-3))	w1=0.7, w2=0.3

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标准流程

1. 定义变量（材料用 $ 前缀）
2. 完成求解设置并单点验证收敛
3. 参数扫描→确定 Min/Max 区间
4. 添加优化变量（勾 Include）
5. 新建目标函数（设权重、条件）
6. 选算法（NLP 快，GA 全局）
7. 运行优化→监控收敛曲线
8. 用 Tuning 微调→导出最终参数
9. 做 Statistical（±5% 容差，100 样本）→看良率

> 扫描定区间，优化找最优，调谐快微调，灵敏抓主因，统计看容差。

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七、数据后处理

> 先拿收敛&网格→再出曲线/列表→补自定义公式→最后看场图和天线 KPI。

后处理主题	关键子项	一句话用途	调取路径 (右键)	必看数值/选项	进阶技巧&易踩坑
1. 求解信息	收敛数据	判断迭代是否成功	Results ▶ Solution Data ▶ Profile	Last ΔS ≤ 目标	颜色红=未收敛，需降误差或加 Pass
	参数矩阵	逐频 S/Y/Z+阻抗	Same ▶ Matrix	选 S/Y/Z/VSWR/阻抗	切换 Terminal/Modal 看功率参数
	网格统计	单元/节点数量&质量	Same ▶ Mesh Stats	Tets < 2 M 时较稳	单元>5 M 先检查 RAM 是否够
	本征模数据	谐振 f 与 Q 值	Same ▶ Eigenmode	f res、Q、场图	Q<10 注意金属损耗设置
2. 结果显示	直角坐标曲线	最常用，扫频曲线	Results ▶ Create Report ▶ Rectangular	X:Freq / Y:dB(S11)…	多迹线用 Template 一键复用
	史密斯圆图	看阻抗/匹配	Same ▶ Smith Chart	点读 Z 与 Γ	自动标记 VSWR=2 圆
	3D 极坐标	方向图立体展示	Same ▶ 3D Polar Plot	Theta 0-180°/Phi 0-360°	步径≤2° 避免锯齿
	数据列表	精确导出 CSV	Same ▶ Data Table	可选 Real/Imag/Phase	直接 Ctrl+C 复制到 Excel
3. 输出变量	自定义公式	把现有结果组合成新 KPI	Results ▶ Output Variables	例：PowerRatio=dB(S21)-dB(S31)	变量名勿与系统函数冲突
4. 场分布	电场/磁场幅值	看热点/耦合	Fields ▶ Plot Fields ▶ E Mag/ H Mag	选频点→Surf/Volume	内部场：先选 Volume 再 Plot
	表面电流	找辐射边缘	Fields ▶ Plot Fields ▶ J Surf	动态矢量看流向	红→强电流，蓝→弱
	动态动画	观察相位扫描	Fields ▶ Animate	设置 0-360° 步 15°	先保存动画再汇报
5. 辐射场 & 天线	远场方向图	3D/2D 增益图	Radiation ▶ Insert Far Field Setup ▶ 3D/2D	先设 Infinite Sphere	忘记设球→结果空白
	天线 KPI	增益/方向性/效率/轴比	Same ▶ Antenna Parameters	Peak Gain、Dir.、Eff.、AR	效率含辐射&总计两种
	阵列处理	规则/自定义布阵	Radiation ▶ Antenna Array	矩形/椭圆/导入 CSV	规则阵改单元间距实时刷新
	二维切面	固定θ或φ的剖面	3D 结果→Cut Plane	例 φ=0° 得 E-面	切面过零点→增益突变
6. 性能监测	计算时间 & RAM	评估规模与 HPC 效率	Solution Data ▶ Profile	Solve Time / Peak RAM	RAM>90 % 时加核无益，升频或降网格

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天线性能参数

• IncidentPower（输入功率）：HFSS中输入功率是指定义的端口激励功率
• AcceptablePower（净输入功率）：指实际流入天线端口的输入功率
• RadiatedPower（辐射功率）：辐射功率是指经由天线辐射到自由空间里的电磁能量，天线的辐射功率可以用坡印廷矢量的曲面积分来计算
• RadiationEffciency（辐射效率）：辐射效率是辐射功率和净输入功率的比值
• MaxU（最大辐射强度）：辐射强度U是指每单位立体角内天线辐射出的功率，MaxU是辐射强度的最大值
• PeakDirectivity（方向性系数）：天线的方向性系数是指在相同辐射功率和相同距离的情况下，天线在最大辐射方向上的辐射功率密度与无方向性天线在该方向上的辐射功率密度的比值
• Gain（天线增益）：天线的增益是指在相同的净输入功率和相同距离的情况下，天线在最大辐射方向上的辐射功率密度与无方向性天线在该方向上的辐射功率密度的比值
• PeakRealizedGain（最大实际增益）：天线的实际增益是指在相同输入功率和相同距离的情况下，天线在最大辐射方向上的辐射功率密度与无方向性天线在该方向上的辐射功率密度的比值
• FronttobackRation（前后向比）：又称为轴比（AxisRatio)，指方向图中前后瓣的最大比值，代表天线的极化程度

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• 收敛 ΔS 达标
• Matrix 导出所需 S/Y/Z/VSWR
• 网格单元数记录备案
• 远场 Infinite Sphere 已建
• 方向图 3D & 2D 切面完成
• Antenna Parameters 含 Gain/Eff/AR
• 自定义 Output Variable 已加
• 场图动画 MP4 保存

> 收敛先过关，矩阵再出表；场图看热点，远场别忘球；KPI 一键拉，动画好汇报。

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八、微带线

知识点	核心内容	易混淆点 / 关键特性	典型应用场景
微带线	介质基片上单根导带 + 底接地层，Z₀ 由线宽 W、介质厚 h、εᵣ 决定	准 TEM 波；损耗含辐射（空气侧）、导体粗糙度、介质损耗；辐射大	<30 GHz 天线馈线、微波 PCB、高频数字链路
CPW（共面波导）	同一平面：中心导带 + 两侧地，Z₀ 由 W 与间隙 g 主导	无背地时 h 影响小；易做串联/并联器件；准 TEM 波	芯片引脚过渡、MEMS 射频接口、40 GHz MMIC
CPWG（接地共面波导）	CPW + 底部接地层，过孔连接上下地	毫米波辐射泄露最小；εᵣ≈ 有效介质，无空气辐射损耗；工艺多一层背地	60 GHz 车载雷达、高隔离毫米波传输线、5G 毫米波模组
带状线	上下两层地夹中间导带，Z₀ 由 W、t、εᵣ、层间距 h 决定	纯 TEM 波；场全封闭→零辐射；层压对准难度高	微波混合 IC、LTCC 多芯片组件、高速背板滤波器 <70 GHz

（1）微带线

a.要点

传输线/地线厚度=一盎司 0.018mm

波端口高度>h*(8~10)倍 宽度>5 *w

手册：>衬底的4倍高，≈传输线的5倍宽(经验)

端口的设高度取决于衬底的介电常数。介电常数越高，能量泄漏得越少，端口高度就可以设得低一点。

激励设置 若不涉及相位计算，不需要积分线。

空气盒子Region> 辐射边界
根据频率最大波长 1/4 波端口应贴在边界表面
空气盒子设置

λ = c / f

波段	典型波长	典型频率	备注
长波（LW）	1 km	300 kHz	AM广播低端
中波（MW）	300 m	1 MHz	AM广播
短波（SW）	30 m	10 MHz	国际广播
超短波（VHF）	3 m	100 MHz	FM广播、电视
分米波（UHF）	30 cm	1 GHz	电视、手机
厘米波（SHF）	3 cm	10 GHz	Wi-Fi、雷达
毫米波（EHF）	3 mm	100 GHz	5G、车载雷达
红外（IR）	10 µm	30 THz	热成像
可见光	500 nm	600 THz	人眼可见
紫外（UV）	300 nm	1 PHz	消毒、光刻
X射线	0.1 nm	3 EHz	医学影像
γ射线	1 pm	300 EHz	核物理

求解 中心频率 Passes=6-20 误差0.02
sweep 插值 linear step 步进

新版无完成，直接回车
菜单栏>hfss>validation check

结果 s参数 插损 驻波插损谐振
损耗

（2）cpw

21插损平滑
优化操作？扫参完了点那里
激励 归一化？50欧？

画线按住‘Z’，轴向绘制

线然后面，然后厚度生成比较方便
线直接生成体，会在厚度上有个h/2(双向拉伸)

gap画法(基于上面线面厚度画法)：w1(a)——w1+2*gap(b)——整个大表面c减去b
或者直接体，上表面直接复制改厚度。但若是直接box画上面，gap坐标繁琐，还是采用

（3）cpgw

intersection 注意模型交叉——线的水平；厚度方向

A wave port must have ‘solve inside’ objects on one side only. An internal wave port requires a PEC object to be attached to and cover the opposite side before the solution can proceed.

（4）带状线

九、偶极子天线

偶极子天线

• 中心频率：3GHz
• 端口反射损耗：≤-15dB
• 通带频率：2.9GHz~3.1GHz
• 1/4波长：23.88mm
• 波端口=73.2 ohm
  

理论波长23.88，实际传输中波长存在变化

十、谐振器

建模注意尺寸关联——优化时模型错误

十一、滤波器

• 中心工作频率：1.78GHz
• 工作带宽：80MHz
• 插入损耗：≤0.5dB
• 带内平坦度：≤±0.1dB
• 带内反射损耗：≤-13dB
• 带外抑制:≥65dBc@≤1.5GHz & ≥2GHz
• 输入输出为同轴接口

1、根据指标确定滤波器阶数、Q值、耦合系数和时延：
利用滤波器基础理论或者couplefila等软件，同时依据指标确定滤波器的阶数、
零点位置和拓扑结构，最终计算得出耦合系数与时延。
2、单个谐振器尺寸通过中心频率与Q值仿真确定。
3、谐振器之间的耦合结构尺寸，通过耦合系数和仿真扫描确定。
4、腔体滤波器的抽头结构是通过外部Q值或者时延仿真确定。
5、整体仿真模型的建立及优化。

打开CoupleFila，在指标窗口中输入滤波器中心频率1.78GHz，带宽800MHz，Q值
设置初始为3000，然后在设置阶数为5阶时，可以看到滤波器响应曲线，在响应曲线中
设置带外抑制频点1.5GHz和2GHz，查看当前设置是否满足带外抑制-65dB要求

插入损耗的影响因素有Q值、阶数和带外抑制，主要影响因素为Q值。可以在Couplefil中保持
阶数与带宽恒定，改变Q值大小查看对插入损耗的影响，通常Q值越高，插入损耗越低。如果
Q=3000时，插入损耗最差为-0.3dB。余量？？稳妥？？

先求出QL，根据公式Tmax=2Q/(II*fO），把QL转换成时延Tmax，通过仿真抽头的时延来确定
抽头尺寸和结构。依据计算得到的输入输出时延t，建立HFSS的直接耦合输入输出结构，抽头距离
地高度为ch，调谐振杆的高度hl，通过调试ch的高度对应计算得到的时延，通过调节h1对应中心工
作频率1.78GHz。

单体谐振（上）

h0：27.5
h1：27.35

通带偏(低)：腔体深度 h1
驻波差：抽头位置，螺钉位置，谐振器位置ls1/ls2

• 反射系数是衡量输入端信号反射程度的重要指标，通常用S11表示。S11的绝对值越小，表示匹配越好，驻波也相对较小。使用VNA，可以直接测量S11参数，分析其幅度和相位，判断是否存在严重的驻波。如果反射系数达到-10 dB以下，通常认为驻波情况良好；当反射系数超过-6 dB时，可能效率较低。
• 驻波比是另一个重要的指标，用于评估驻波的程度。驻波比（VSWR）是最大的电压与最小的电压比值。通过VNA测量S11之后，可以计算出VSWR值。一般来说，VSWR值越接近1，表示驻波越小，设备的匹配性越好。常用的判断标准是，VSWR小于1.5被视为良好匹配
• 驻波

h0：27.5-27.55
h1：27.35-27.3

h0：27.5
h1：27.35-27.3

//

h0：27.5-27.55
h1：27.35-27.3
s1 2-2.7

调试很繁琐 缺理论

十二、LTCC

• 低通滤波器设计指标
  工作频率:DC~2GHz
  工作带宽：2GHz
  插入损耗：≤1dB
  带内平坦度：≤1dB
  带内反射损耗：≤-15dB
  带外抑制：≥15dBc@≥6GHz&≤8GHz
  表贴型封装

十三、py

pyaedt:0.21.3
python:3.11.9
vscode

import os
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from pyaedt import Hfss

def create_simple_hfss_antenna():
"""创建简单的HFSS微带天线模型并运行仿真"""

print("开始创建HFSS微带天线模型...")

# 1. 初始化HFSS项目
project_path = r"D:\01_PyAEDT_Learn\hf"
project_name = "simple_antenna"

if not os.path.exists(project_path):
    os.makedirs(project_path)

hfss = Hfss(
    project=os.path.join(project_path, project_name + ".aedt"),
    design="AntennaDesign",
    solution_type="DrivenModal"
)
hfss.modeler.model_units = "mm"
print("✓ HFSS项目初始化完成")

# 2. 创建介质基板
substrate = hfss.modeler.create_box(
    origin=[0, 0, 0],
    sizes=["50mm", "60mm", "1.6mm"],
    name="Substrate",
    material="FR4_epoxy"
)
print("✓ 介质基板创建完成")

# 3. 创建接地板
ground = hfss.modeler.create_rectangle(
    orientation="XY",
    origin=[0, 0, 0],
    sizes=["50mm", "60mm"],
    name="Ground"
)
hfss.assign_perfect_e([ground.name], "GND")
print("✓ 接地板创建完成")

# 4. 创建辐射贴片
patch = hfss.modeler.create_rectangle(
    orientation="XY",
    origin=["5mm", "10mm", "1.6mm"],
    sizes=["40mm", "30mm"],
    name="Patch"
)
print("✓ 辐射贴片创建完成")

# 5. 创建馈线
feed_line = hfss.modeler.create_rectangle(
    orientation="XY",
    origin=["25mm", "0", "1.6mm"],
    sizes=["2mm", "10mm"],
    name="Feed_Line"
)
print("✓ 馈线创建完成")

# 6. 创建辐射边界
radiation_box = hfss.modeler.create_box(
    origin=["-25mm", "-25mm", "-10mm"],
    sizes=["100mm", "110mm", "50mm"],
    name="Radiation_Box",
    material="air"
)
hfss.assign_radiation_boundary_to_objects([radiation_box.name])
print("✓ 辐射边界创建完成")

# 7. 设置端口激励
try:
    port_sheet = hfss.modeler.create_rectangle(
        orientation="XY",
        origin=["24mm", "0", "0"],
        sizes=["2mm", "1.6mm"],
        name="Port_Sheet"
    )
    
    # 使用波端口
    port = hfss.create_wave_port(
        object_name=port_sheet.name,
        name="WavePort1"
    )
    print("✓ 波端口设置完成")
except Exception as e:
    print(f"端口设置失败: {e}")
    return hfss

# 8. 设置分析
try:
    setup = hfss.create_setup(name="Setup1")
    if hasattr(setup, 'props'):
        setup.props["Frequency"] = "10GHz"
        setup.props["MaxPasses"] = 10
    
    # 创建扫频
    hfss.create_linear_count_sweep(
        setupname="Setup1",
        unit="GHz",
        freqstart=8,
        freqstop=12,
        num_of_freq_points=101,
        sweepname="Sweep1",
        save_fields=False,
        sweep_type="Interpolating"
    )
    print("✓ 分析设置完成")
except Exception as e:
    print(f"分析设置失败: {e}")
    return hfss

# 9. 运行仿真
print("开始运行仿真...")
try:
    hfss.analyze_setup("Setup1")
    print("✓ 仿真完成")
except Exception as e:
    print(f"仿真失败: {e}")
    return hfss

# 10. 创建简单报告
try:
    report = hfss.post.create_report(
        expressions=["dB(S(WavePort1,WavePort1))"],
        context="Setup1 : Sweep1",
        report_category="Modal Solution Data"
    )
    print("✓ S参数报告创建完成")
except Exception as e:
    print(f"报告创建失败: {e}")

# 11. 保存项目
hfss.save_project()
print("✓ 项目保存完成")

print(f"\n🎉 基础建模和仿真完成!")
print(f"项目位置: {os.path.join(project_path, project_name + '.aedt')}")

return hfss

def create_basic_visualization():
  """创建基础可视化图表"""
print("创建天线结构示意图...")

fig, ax = plt.subplots(figsize=(10, 8))

# 天线结构示意图
ax.add_patch(plt.Rectangle((0, 0), 50, 60, fill=True, color='brown', alpha=0.7, label='介质基板 (FR4)'))
ax.add_patch(plt.Rectangle((5, 10), 40, 30, fill=True, color='gold', alpha=0.8, label='辐射贴片'))
ax.add_patch(plt.Rectangle((25, 0), 2, 10, fill=True, color='red', alpha=0.9, label='馈线'))
ax.add_patch(plt.Rectangle((24, 0), 2, 1.6, fill=True, color='blue', alpha=0.6, label='端口'))

ax.set_xlim(-5, 55)
ax.set_ylim(-5, 65)
ax.set_xlabel('宽度 (mm)')
ax.set_ylabel('长度 (mm)')
ax.set_title('微带天线结构示意图')
ax.legend()
ax.grid(True, alpha=0.3)

# 添加尺寸标注
ax.annotate('', xy=(0, -2), xytext=(50, -2), arrowprops=dict(arrowstyle='<->'))
ax.text(25, -4, '50mm', ha='center')

ax.annotate('', xy=(-2, 0), xytext=(-2, 60), arrowprops=dict(arrowstyle='<->'))
ax.text(-4, 30, '60mm', va='center', rotation=90)

plt.tight_layout()

# 保存图片
save_path = r"D:\01_PyAEDT_Learn\hf\antenna_structure.png"
plt.savefig(save_path, dpi=300, bbox_inches='tight')
plt.show()

print(f"✓ 天线结构图已保存至: {save_path}")

if __name__ == "__main__":
hfss = None
try:
    # 创建简单的HFSS天线模型并运行仿真
    hfss = create_simple_hfss_antenna()
    
    # 创建基础可视化
    create_basic_visualization()
    
    print("\n✅ 所有基础功能已完成!")
    print("下一步可以添加:")
    print("  - 参数扫描分析")
    print("  - 优化设计")
    print("  - 场分布图")
    print("  - 辐射方向图")
    
except Exception as e:
    print(f"执行过程中出现错误: {e}")
    import traceback
    traceback.print_exc()

finally:
    if hfss:
        print("脚本执行完成")
        # 在实际使用中，根据需要决定是否释放桌面
        # hfss.release_desktop()