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字號(hào):
Vector Real Poynting 坡印亭矢量,定義為E x H* W/m2
Local SAR 特定吸收率 W/kg
Average SAR 平均特定吸收率 W/kg
指定相位角
指定場(chǎng)量被計(jì)算時(shí)的相位角使你能計(jì)算場(chǎng)數(shù)量在其周期不同點(diǎn)上的實(shí)部。這些量可表示為A(x, y, z, t) = A(x, y, z)cos(ωt + θ(x, y, z)),其中ω是場(chǎng)量相位角振蕩頻率,在解決時(shí)設(shè)定。θ (x,y,z)是相角(余弦波偏置量,峰值在t=0)。
峰值與RMS相量的對(duì)比
這部分關(guān)注場(chǎng)量在HFSS中是如何表示的。有些用戶用不到這些信息,例如想知道端口S參數(shù)或場(chǎng)解相對(duì)振幅的用戶。而想知道場(chǎng)量絕對(duì)值的用戶需要考慮兩種場(chǎng)表示方式的不同,即峰值和平均值。HFSS在頻域解決并獲得定態(tài)有限元場(chǎng)解的相量表示式。物理量如瞬時(shí)(時(shí)域)電場(chǎng)隨后作為派生量從相量表示式中得到。
如果Ex是代表時(shí)諧電場(chǎng)的“峰值”相量的x分量,在時(shí)刻t的物理電場(chǎng)x分量,表示為Ex(t),通過 來計(jì)算,其中 R 是復(fù)數(shù)或復(fù)函數(shù)的實(shí)部, 是角頻率,j是虛部單位,t是時(shí)間。另外,如果Ex是一個(gè)“均值”相量,一個(gè)額外的因子 是必需的,即 。作為這些公式的結(jié)論,在一個(gè)整周期內(nèi)觀察到的峰值物理場(chǎng)(Ex(t)),在峰值相量中max(Ex(t))= ,而在均值相量中max(Ex(t)= 。
另外,給定了相量E和H,要計(jì)算通過一個(gè)平面的平均能流,復(fù)坡印亭矢量的實(shí)部x分量要沿著表面積分。復(fù)坡印亭矢量S的正確表達(dá)方式取決于使用了那種相量。對(duì)于峰值相量, ,對(duì)于均值相量, 。
HFSS的使用慣例如下:
入射到一個(gè)端口上的每個(gè)傳輸模式包括1瓦特的時(shí)間平均功率。
電路差值源用峰值形式來表示。也就是說,如果電勢(shì)差源數(shù)量是5伏,那么時(shí)域電路源表現(xiàn)為 。同樣的情況也適用于電流差源。
平面波源用峰值形式來表示。也就是說,如果平面波數(shù)量是5V/m,平面波入射場(chǎng)數(shù)量可表示為 。
輻射功率,例如通過場(chǎng)后處理器計(jì)算的,是用復(fù)坡印亭矢量計(jì)算的時(shí)域平均量。
場(chǎng)計(jì)算器中的相量是峰值相量。計(jì)算器中的坡印亭矢量按鈕因此用峰值相量執(zhí)行坡印亭矢量 ,無(wú)論是計(jì)算平均量還是瞬時(shí)量的計(jì)算都要遵守峰值相量慣例。
計(jì)算SAR
特定吸收系數(shù)(SAR)是損耗介質(zhì)材料中電磁能量吸收量的量度。SAR是一個(gè)基本的標(biāo)量場(chǎng)量,可以用HFSS在實(shí)體表面或內(nèi)部被繪制。HFSS使用下式計(jì)算SAR: ,其中 =材料電導(dǎo)率, 是電介質(zhì)的質(zhì)量密度,單位是質(zhì)量/單位體積。
HFSS中有兩種類型的SAR圖:局部SAR和平均SAR。當(dāng)計(jì)算局部SAR時(shí),HFSS使用上述公式計(jì)算覆蓋圖中每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的SAR。HFSS沿著圖內(nèi)插替換網(wǎng)格點(diǎn)之間的值。在繪制平均SAR時(shí),對(duì)于圖上的每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn),HFSS報(bào)告一個(gè)包圍該網(wǎng)格點(diǎn)的小體積的平均SAR。該體積由以下設(shè)置確定:材料的質(zhì)量密度,包圍每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的材料質(zhì)量,它們?cè)赟pecific Absorption Rate Setting對(duì)話框中設(shè)定。
模式轉(zhuǎn)換
在有些情況下考慮高次模的影響是必要的,因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)表現(xiàn)為模式轉(zhuǎn)換器。例如,如果一個(gè)端口上模式1(主導(dǎo))場(chǎng)轉(zhuǎn)換為(當(dāng)波通過該結(jié)構(gòu)時(shí))另一個(gè)端口上模式二場(chǎng),這樣得到模式2場(chǎng)的S參數(shù)就是必要的。
模式,反射,傳播
由于結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性,一個(gè)特定模式的激勵(lì)信號(hào)的三維電磁場(chǎng)解可能會(huì)存在高次模反射。如果這些高次模被反射到激勵(lì)端口或傳播到另一個(gè)端口,與這些模式相關(guān)的S參數(shù)就應(yīng)該被計(jì)算。如果高次模在到達(dá)任何端口前已衰減——或者因?yàn)閾p耗而衰減,或者因?yàn)樗欠莻鞑サ南麥p波——就沒必要計(jì)算此模式的S參數(shù)。因此,避免計(jì)算高次波模式的S參數(shù)的一個(gè)方法是在模型中包含一個(gè)具有一定長(zhǎng)度的波導(dǎo),此長(zhǎng)度足以使高次模衰減。例如,如果與某端口有關(guān)的模式二波在0.5mm時(shí)衰減到近似為0,與端口相連的幾何模型的“恒定橫截面”部分至少應(yīng)該有0.5mm那么長(zhǎng)。否則,對(duì)于精確的S參數(shù),模式2的S參數(shù)必須被包含在S矩陣中。幾何模型中需要包含的恒定橫截面部分的長(zhǎng)度取決于該模式的衰減常數(shù)值, 。
模式場(chǎng)類型與頻率
與每個(gè)模式有關(guān)的場(chǎng)類型一般隨著頻率的變化而變化。然而,傳播常數(shù)和阻抗卻經(jīng)常隨著頻率的變化而改變。當(dāng)執(zhí)行頻率掃描時(shí),記住當(dāng)頻率升高時(shí),高次模成為傳播模式的機(jī)會(huì)也會(huì)增加。
同一表面上的多個(gè)端口
考慮微波傳輸帶上的一個(gè)端口面,該微波傳輸帶包含肩并肩的兩個(gè)傳導(dǎo)帶,它們作為兩個(gè)分離端口。如果這兩個(gè)端口被定義為分離的,系統(tǒng)仿真時(shí)認(rèn)為兩個(gè)端口連接到分開的傳播結(jié)構(gòu)上。這就好像一面?zhèn)鲗?dǎo)墻將激勵(lì)波分開。然而,實(shí)際上,兩條傳輸帶之間存在著電磁場(chǎng)耦合。
為了精確的模擬這種耦合,分析這兩個(gè)端口時(shí)將其看作一個(gè)具有多種模式的單一端口。一般來說,在端口截面如果有N個(gè)不相連的導(dǎo)線,那么對(duì)于精確求解來說至少N-1個(gè)模式是必需的。例如,如果端口由被導(dǎo)體外殼包圍的兩個(gè)臨近微波傳輸帶組成,N=3;因此端口上至少兩個(gè)模式要被定義。分配模式的數(shù)目與終端的數(shù)目相等。更多信息參考Defining Terminals。
如果多導(dǎo)體端口平面在三維模型不連續(xù)處附近,除了N-1個(gè)模式之外,還需要額外的模式。然而,如果你在多導(dǎo)體端口上定義終端,非類似橫向電磁場(chǎng)(TEM)模式將反過來影響任何被計(jì)算的終端矩陣的項(xiàng)目。因此,不是增加額外的模式數(shù)目(多于N-1個(gè)),而是應(yīng)該向外擴(kuò)展端口直到高次模被充分衰減,這樣就不用考慮高次模。
端口場(chǎng)強(qiáng)精度
一般來說,默認(rèn)的端口場(chǎng)強(qiáng)精度值(在Solution Setup對(duì)話框的Ports選項(xiàng)卡指定)是足夠的。你可能在下面幾種情況下想改進(jìn)端口場(chǎng)強(qiáng)精度值:
你主要是對(duì)端口阻抗感興趣。端口阻抗作為端口解的一部分被計(jì)算。
你想降低噪聲基底,以便捕捉低于-70dB范圍的S參數(shù)。
當(dāng)每次你要求僅為端口解決,HFSS使用端口場(chǎng)強(qiáng)精度值,它為第一次全場(chǎng)解決僅僅使用這個(gè)值。之所以發(fā)生這種情況,是因?yàn)槎丝诮鉀Q設(shè)置是在場(chǎng)解決的開始階段被計(jì)算的,然后這個(gè)計(jì)算值被應(yīng)用于后來的場(chǎng)解決中。因此,為一個(gè)場(chǎng)解決指定一個(gè)新的端口場(chǎng)強(qiáng)精度,需要增加一個(gè)解決設(shè)置并產(chǎn)生一個(gè)新的解。
精修端口的網(wǎng)格同樣使得HFSS精修整個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)的網(wǎng)格。這是因?yàn)樗鼘⒍丝趫?chǎng)解看作是計(jì)算整體三維解時(shí)的邊界條件。因此,將端口場(chǎng)強(qiáng)精度定義的太高會(huì)造成不必要的過于復(fù)雜的有限元網(wǎng)格。
保存場(chǎng)強(qiáng)解
當(dāng)指定了掃描過程中要解決的頻率點(diǎn)時(shí),你可以指定是否保存每個(gè)頻率點(diǎn)與所有端口模式相關(guān)的三維場(chǎng)強(qiáng)解。因?yàn)槊總€(gè)額外的場(chǎng)強(qiáng)解——與高次模相關(guān)的——使需要的磁盤空間增加了幾兆,默認(rèn)情況下HFSS不保存高次模數(shù)據(jù),除非你特意指定保存這些數(shù)據(jù)。如果你不保存場(chǎng)量解,在后處理過程中,相關(guān)模就不能成為仿真源。
適應(yīng)性分析過程
適應(yīng)性分析指的是在錯(cuò)誤較高的區(qū)域反復(fù)進(jìn)行網(wǎng)格精修的解決過程,這樣能增加解的精度。你可以設(shè)置相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)來控制適應(yīng)性場(chǎng)強(qiáng)精修過程中的網(wǎng)格精修。許多問題只有在應(yīng)用了適應(yīng)性精修之后才能求解。
以下是適應(yīng)性精修的一般過程:
1、HFSS產(chǎn)生初始網(wǎng)格。
2、使用初始網(wǎng)格,當(dāng)電磁場(chǎng)在解決頻率被激發(fā)后,HFSS計(jì)算存在于結(jié)構(gòu)內(nèi)部的這些電磁場(chǎng)。(如果你運(yùn)行頻率掃描,適應(yīng)性分析僅在指定解決頻率執(zhí)行)
3、基于當(dāng)前的有限元素解,HFSS評(píng)價(jià)精確解錯(cuò)誤最高的問題區(qū)。這些區(qū)域的四面體將被精修。
4、HFSS使用精修的網(wǎng)格產(chǎn)生另一個(gè)解。
5、HFSS重新計(jì)算錯(cuò)誤,反復(fù)過程(解決——錯(cuò)誤分析——精修)會(huì)不斷重復(fù)直到滿足收斂準(zhǔn)則或完成了指定的適應(yīng)性路徑次數(shù)。
6、如果執(zhí)行了一個(gè)頻率掃描,HFSS隨后將在其他頻率解決這個(gè)問題但不進(jìn)一步精修網(wǎng)格。
Maximum Delta S (與端口有關(guān)的設(shè)計(jì))
Delta S指的是連續(xù)兩個(gè)路徑S參數(shù)的數(shù)量變化。從一次反復(fù)到下一次反復(fù),如果所有S參數(shù)的數(shù)量變化與相位變化均小于Maximum Delta S Per Pass的值,適應(yīng)性分析就會(huì)停止。否則,它將繼續(xù)運(yùn)行直到完成指定的路徑次數(shù)。
例如,如果你指定Maximum Delta S Per Pass為0.1,HFSS就會(huì)連續(xù)的精修網(wǎng)格直到完成指定的路徑數(shù)目或所有復(fù)S參數(shù)的數(shù)量變化小于0.1。
Maximum Delta S被定義為:
其中,i和j覆蓋所有矩陣項(xiàng),N代表路徑數(shù)目。
注意:Delta S基于合適的S參數(shù)被計(jì)算——模式的或終端的——在S參數(shù)已經(jīng)被減少植入或重新規(guī)格化之后。
相關(guān)主題:過程路徑之間Delta S的最大數(shù)量。
最大Delta E(對(duì)于有電壓源、電流源或入射波的設(shè)計(jì)。不適用于端口設(shè)計(jì))
Delta E指的是從一次適應(yīng)性解決到下一次的過程中相對(duì)能量誤差的變化。它可以衡量路徑到路徑的被計(jì)算場(chǎng)量值的穩(wěn)定性。隨著解的收斂,Delta E趨近于0。
Maximum Delta E Per Pass的值是適應(yīng)性解決的停止準(zhǔn)則。如果Delta E低于這個(gè)值,適應(yīng)性分析停止。否則,它將繼續(xù)運(yùn)行直到滿足收斂原則。數(shù)據(jù)代表所有四面體的delta E。
每次路徑四面體精修百分比
你為Percent Refinement Per Pass設(shè)定的值決定了每次適應(yīng)性精修過程反復(fù)時(shí)添加了多少四面體。例如,輸入10使得每次路徑增加的網(wǎng)格接近百分之十。有最高錯(cuò)誤的四面體將被精修。如果網(wǎng)格包含1000個(gè)元素,四面體被精修的結(jié)果是100個(gè)新元素被添加到網(wǎng)格中。一般來說,你可以接受默認(rèn)值。
數(shù)量差(用于特定S矩陣項(xiàng)收斂標(biāo)準(zhǔn)被指定的解決方案)
對(duì)于S矩陣的沒一個(gè)元素,數(shù)量差指的是S參數(shù)delta數(shù)量與目標(biāo)delta數(shù)量之差。目標(biāo)delta參數(shù)在Matrix Convergence對(duì)話框中指定。Convergence選項(xiàng)卡下的數(shù)量差是所有矩陣項(xiàng)中的最大差值。數(shù)量差被定義為
其中Mij是矩陣收斂項(xiàng)。它指明了解與目標(biāo)delta數(shù)量的接近程度。如果解已經(jīng)收斂于目標(biāo)delta數(shù)量之內(nèi),該路徑就會(huì)報(bào)告0值。
相位差(適用于特定S矩陣項(xiàng)收斂標(biāo)準(zhǔn)被指定的解決方案)
對(duì)于矩陣中的每個(gè)元素,相位差指的是S參數(shù)delta相位與目標(biāo)delta相位之差,其中后者在Matrix Convergence對(duì)話框中被指定。Convergence選項(xiàng)卡下報(bào)告的相差是所有矩陣項(xiàng)中這些數(shù)據(jù)的最大值。相差定義為:
其中Mij是矩陣收斂項(xiàng)。相差指明了解與目標(biāo)delta相位的接近程度。如果解已經(jīng)收斂于目標(biāo)delta相位之內(nèi),該路徑就會(huì)報(bào)告0值。
最大delta頻率(應(yīng)用于諧振解決方案)
在解決過程的任何時(shí)間,你可以觀察從一個(gè)適應(yīng)性解到下一個(gè)適應(yīng)性解的諧振頻率的百分比差值,或者說是最大delta頻率。這是路徑到路徑中被計(jì)算的頻率的穩(wěn)定性的量度。在完成了僅僅兩次或更多次適應(yīng)性路徑之后,這個(gè)值就能得到。
對(duì)于無(wú)損問題,最大delta頻率是被計(jì)算模式頻率實(shí)部的最大百分比變化。對(duì)有損問題,最大delta頻率指的是以下兩個(gè)量中較大的一個(gè):所有模式頻率實(shí)部最大百分比變化,所有模式頻率虛部最大百分比變化。
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