什么是HFSS，HFSS能做什么？

對于準備學習HFSS的工程師來說，想必已經(jīng)了解了HFSS是什么、HFSS能夠幫助我們完成什么工作。這里只做個簡單的介紹。HFSS全稱High Frequency Structure Simulator，是由原Ansoft公司開發(fā)的一款用于三維電磁仿真設計分析的專業(yè)軟件。2008年，Ansoft公司被Ansys公司收購，HFSS也隨之歸于Ansys公司，所以以前可以稱之為Ansoft HFSS，現(xiàn)在稱之為Ansys HFSS。HFSS采用電磁有限元算法，分析結(jié)果準確，可以用于設計或分析各種射頻/微波無源器件、天線、天線陣、雷達散射截面（RCS）、SAR、EMC/EMI和高速信號完整性等領域。

學習HFSS需要了解哪些專業(yè)基礎知識？

這個也是大家在學習HFSS時比較關(guān)心的問題，HFSS是一款專業(yè)性很強的軟件，因此肯定不會像word之類的辦公軟件一樣拿到手就會用，需要具備一定的專業(yè)基礎知識。用戶在學習之前需要了解像基礎的微波技術(shù)知識、基本的電磁場理論、以及S參數(shù)定義和使用等基礎的專業(yè)知識。

當然，大家既然希望學習HFSS，那么肯定是需要用來設計分析某一類問題。比如，學習HFSS用于設計濾波器，那么濾波器的基礎知識你應該掌握；或者學習HFSS用于設計天線，那么天線的基礎知識你應該掌握；這也就足夠了。不用再去為學習哪些基礎知識而煩惱，打開HFSS，大膽地用起來，所謂實踐出真知，在用的過程中發(fā)現(xiàn)某些操作或設置自己搞不明白，此時再有針對性地去看相關(guān)基礎知識，效果會更好。如果為了學習基礎知識而學習基礎知識，常常是有太多東西要學，而不知從哪里入手了。

還有一個問題，既然HFSS使用有限元算法(FEM)，那么用戶在學習HFSS之前是否需要專門去學習有限元算法的知識呢？我的建議是可以不用去專門學習。HFSS是把算法完全封裝起來的，用戶界面完全接觸不到，需要用戶做的只是設置幾個相關(guān)的參數(shù)，然后剩下的工作完全由軟件自動完成。當然，學習過程中，你可以花1~2個小時的時間簡單看一下電磁有限元算法是怎么回事，這樣有助于理解HFSS的求解設置項中一些相關(guān)參數(shù)的設置。

如何更好地學習掌握HFSS

接下來我們就來介紹一下大家最關(guān)心的問題——如何學習掌握HFSS。HFSS是一款專業(yè)性很強的軟件，需要經(jīng)過系統(tǒng)的學習才能真正掌握，那么如何學習呢？

現(xiàn)在的HFSS采用標準的Windows圖形用戶界面，界面還是相當友好的，學習起來也不會太難。學習HFSS，首先要搞清楚HFSS的設計分析流程，HFSS設計流程可以歸納為：選擇求解類型→創(chuàng)建設計模型→分配邊界條件和端口激勵→求解設置→運行仿真分析→數(shù)據(jù)后處理查看分析結(jié)果。另外在HFSS中還有一個Optimetrics模塊，使用該模塊可以實現(xiàn)參數(shù)化掃描分析和優(yōu)化設計。

在剛開始學習時，大家可以先找一個例子，照貓畫虎跟著做兩遍；對于初學者，推薦學習我們的HFSS視頻培訓課程，把視頻課程從頭到尾看一遍；看的過程中，有不懂的地方?jīng)]關(guān)系，不懂的問題放一邊，堅持先看完一遍。剛開始看一遍或者照貓畫虎跟著做一遍的目標是對HFSS建立一個總體的認知并對HFSS設計流程建立簡單的了解。對HFSS有了總體認知并了解了HFSS的設計流程后，接下來再從頭跟著培訓教程認真地學習設計流程中每一步的具體操作、具體設置，并搞清楚為什么要這樣去進行設置和操作。

對于求解類型，需要搞清楚Driven Modal（模式驅(qū)動求解）、Driven Terminal（終端驅(qū)動求解）和Eigen Mode（本征模求解）這三者的區(qū)別和適用條件。

對于創(chuàng)建設計模型，需要熟練掌握各種原型物體的創(chuàng)建、各種建模操作——如旋轉(zhuǎn)、復制、移動、布爾操作等的應用，以及模型材質(zhì)的添加和分配等。

關(guān)于邊界條件和端口激勵的設置，是HFSS應用和學習的重點和難點；“邊界條件決定場”，正確地理解和使用邊界條件是正確使用HFSS仿真分析電磁問題的前提；HFSS中定義了多種邊界條件，大家在學習過程中必須認真的弄清楚各個邊界的定義、應用場合和如何正確使用。關(guān)于邊界條件的理解掌握和正確地設置和使用，需要一些電磁學方面的基礎知識。關(guān)于端口激勵的設置和使用，大家重點掌握波端口激勵（wave port）和集總端口激勵（lumped port）這兩種激勵類型，這是HFSS最常用到的兩種激勵類型，大家在學習是需要領會二者之間的異同點?？傊吔鐥l件和激勵是HFSS應用中的重點和難點，對于初學者，需要花更多的精力搞清楚兩方面的相關(guān)知識。

對于求解設置，主要添加和設置求解頻率、掃頻頻率范圍、網(wǎng)格剖分操作等參數(shù)。求解頻率和掃頻頻率范圍會和實際設計相關(guān)；網(wǎng)格剖分操作會設計到有限元算法的一些基本概念，了解有限元算法的基本概念，會有助于對網(wǎng)格剖分設置參數(shù)的理解。

對于數(shù)據(jù)后處理部分，主要用于查看仿真分析后的各項分析結(jié)果的，學習時大家需要搞清楚HFSS具體可以查看哪些分析結(jié)果，理解每項分析結(jié)果的含義，以及如何查看相應的分析的結(jié)果。

最后，關(guān)于Optimetrics模塊，它是HFSS中用于優(yōu)化設計和參數(shù)掃描分析的工具，借助于Optimetrics模塊中的各項功能可以實現(xiàn)自動分析設計模型參數(shù)的變化對設計模型性能的影響，并能夠在設計模型不滿足設計要求的情況下，找出滿足設計要求的模型參數(shù)。要使用Optimetrics模塊進行參數(shù)掃描分析或者優(yōu)化設計，首先需要創(chuàng)建參數(shù)化的模型——即定義一系列的變量來表示模型的尺寸。所以關(guān)于該模塊使用的學習，不僅要學習參數(shù)掃描分析或優(yōu)化設計本身的相關(guān)設置和使用操作，還需要學習變量的定義和使用，以及參數(shù)化模型的創(chuàng)建。

以上是HFSS學習的方向和重點需要掌握的內(nèi)容，至于具體怎么樣才能夠數(shù)量掌握這些內(nèi)容，則是需要用戶自己“多學習，多實踐”。俗話說的話好，熟能生巧，首先找到一門教程跟著入門，然后多找些設計案例，學習別人的設計思路?？傊?，多學習、多實踐，總有一天，你也會成為專家。