2、、计算参数矩阵（MatrixData）以及网格剖分统计信息（MeshSistics）等，对于本征模求解类型，还可以显示本征频率和品质因数Q。在HFSS求解分析完成后，利用数据后处理功能除了能够查看上述数据外，还能够查看的求解结果数据，这些结果数据可以分为3大类：数值结果（Results）、场分布图（FiledOverlays）和辐射场（Radiation）。本章具体讲解在仿真计算完成后，如何利用HFSS的强大数据后处理功能查看各种计算结果。本章在讲解实际操作的同时，对后处理结果中，各项参数所表示的实际物理意义也做了简要的说明。通过本章的学习，希望读者不仅能掌握在数据后处理时
3、如何查看各种分析结果，还能够理解各项分析结果所代表的实际意义。在本章，读者可以学到以下内容。;如何查看求解信息数据。如何查看各种数值结果。编辑和修改图形结果。如何添加输出变量。如何绘制场分布图。如何动态演示场分布。如何查看天线三维方向图。如何查看天线平面方向图。如何查看天线参数计算结果。HFSS中天线阵的处理。8.1求解信息数据在HFSS求解分析过程中或者求解分析完成后，单击【HFSS】【Results】【SolutionData】命令，或者右键单击工Results节点，从弹出菜单中选择【SolutionData】命令，可以打开如图8.1所示的“求解信息显示”框，显示
5、所示。Convergence选项卡显示自适应网格剖分过程的收敛信息，包括网格剖分迭代次数、网格数目和收敛误差值等信息。MatrixData选项卡显示求解的各个参数矩阵，如图8.2所示，该选项卡中，处可以选择需要显示的参数，包括散射矩阵（SMatrix）、导纳矩阵（YMatrix）、阻抗矩阵（ZMatrix）、常数（Gamma）和特征阻抗（Z0）；从处的下拉列表中可以选择参数的显示形式，包括幅度/相位（Magnitude/Phase）、实部/虚部（Real/Imaginary）、dB/相位（即幅度转换成dB）等显示形式；处可以选择频率点，显示在该频率点上的参数值；处为参数值显
7、s节点，可以显示HFSS分析求解的各种数值结果令。对于本征模求解、模式驱动求解和终端驱动求解3种求解类型，分析求解和显示的数值结果也有所不同。8.2.1数值结果的显示方式HFSS后处理模块能以多种方式来显示分析数值结果，这些数值结果的显示方式包括以下几种。RectangularPlot：直角坐标图形显示。PolarPlot：极坐标图形显示。RadiationPattern：辐射方向图。Daable：数据列表显示。SmithChart：圆图显示。3DRectangularPlot：三维直角坐标图形显示。3DPolarPlot：三维球坐标图形显示。对于模式驱动求解类
8、型，右键单击工下的Results节点，在弹出菜单中单击【CreateModalSolutionDataReport】命令，即可弹出数据后处理显示方式子菜单，选择你所需要的数据显示方式，如图8.3所示。图8.3选择后处理数据显示方式对于终端驱动求解类型，右键单击工下的Results节点，在弹出菜单中单击【CreateTerminalSolutionDataReport】命令，即可弹出数据后处理显示方式子菜单，选择你所需要的数据显示方式。对于本征模求解类型，右键单击工下的Results节点，在弹出菜单中单击【CreateEigenmodeParametersR
9、eport】命令，即可弹出数据后处理显示方式子菜单，选择你所需要的数据显示方式。138=老师主讲的HFSS培训现已同步推出，课程详情敬请查看/eda/hfsshtml）易迪拓培训（htt/hfss）或者微波EDA网（h第8章HFSS的数据后处理8.2.2数值结果的类型HFSS在求解分析时，既会计算系统内建的性能参数（如S参数），也会计算用户自定义的输出变量参数；因此，在数据后处理时，既可以显示内建的性能参数值（如S参数），也可以显示用户自定义的输出变量参数值。对于本征模求解、模式驱动求解和终端驱动求解3种求解类型，在求解分析完成后，数据后处理模块所处理和显示的
10、数值结果类型也有所不同。其中，本征模求解类型只分析本征模参数，在数据后处理结果中也只显示本征模参数值。而模式驱动求解类型在求解计算过程中会分析计算S参数、电压驻波比等数据；在求解分析完成后，数据后处理模块中能够显示的数值结果参数类型有如下11种。OutputVariables：用户自定义的输出变量。SParameter：散射参数。YParameter：导纳参数。ZParameter：阻抗参数。VSWR：电压驻波比。Gamma：复数形式的PortZ0：端口特征阻抗。ActiveSParameter。ActiveYParameter。ActiveZPar
11、ameter。ActiveVSWR。对于终端驱动求解类型，仿真计算的性能参数以及仿真计算完成后数据后处理模块中能够显示的数值结果参数，和模式驱动求解类型相比，大部分都是相同的。但是因为终端驱动求解类型不计算传常数。播常数，因此后处理模块不会显示常数的结果；另外，由于终端驱动求解类型需要计算终端的电压，因此后处理模块可以显示电压传输矩阵。终端驱动求解类型在求解分析完成后，数据后处理结果中可以显示的数值结果参数类型有如下12种。OutputVariables：用户自定义的输出变量。SParameter：散射参数。YParameter：导纳参数。ZParameter：阻抗参数。
12、VSWR：电压驻波比。er：功率。VoltageTransformmatrix：电压传输矩阵。TerminalPortZo：端口特征阻抗。ActiveSParameter。ActiveYParameter。ActiveZParameter。139=老师主讲的HFSS培训现已同步推出，课程详情敬请查看/eda/hfsshtml）易迪拓培训（htt/hfss）或者微波EDA网（hActiveVSWR。知识点：ActiveS参数S参数是建立在入射波、反射波关系基础上的网络参数，以器件端口的反射信号以及从该端口传向另一端口的信号来描述电路网络。传统意义上的
15、还能够计算、处理用户自定义的输出变量。下面来讲解在HFSS中如何添加自定义的输出变量。右键单击工下的Results节点，从弹出菜单中单击【OutputVariables】命令，打开图8.4所示的OutputVariables部分的说明如下。框，即可以添加和定义输出变量。OutputVariables框由6个部分组成，各此处列出了设计中已经定义的输出变量，例如，图8.4表示当前设计中已经定义了一个输出变量er11，er11=mag（S（Port1,Port1）*mag（S（Port1,Port1）。此处键入输出变量的名称和表达式，例如，假如需要定义一个输出
16、变量mag（S（Port2,Port1）*mag（S（Port2,Port1），则需要在Name项输入变量名项输入变量表达式mag（S（Port2,Port1）*mag（S（Port2,Port1）；然后单击er21，er21=er21，在Expres按钮，添加该输出变量。在Expres项输入变量表达式时，HFSS会自动检查表达式的正确与否。如果字体是红色的，说明表达式有误；如果字体是蓝色的，说明表达式是正确的。此处为Context部分，选择数据结果的类型（ReportType）和求解项（Solution）；选择不同的数据结果类型会影响到、两处列表中的结果参
17、数和表达式函数。在处的Expres项内如果全部手动键入变量表达式，有时难免会出现一些的错误，为了ty列表和Function列表来方便用户更加准确地定义变量表达式，可以借助于此处的140变量表=老师主讲的HFSS培训现已同步推出，课程详情敬请查看/eda/hfsshtml）易迪拓培训（htt/hfss）或者微波EDA网（h第8章HFSS的数据后处理达式。例如，前面定义的表达式mag（S（Port2,Port1）*mag（S（Port2,Port1），可以通过在此处的ty列表中选择S（Port2,Port1），Function列表中选择mag，然后单击按
18、钮，即在处的Expres击项了表达式mag（S（Port2,Port1）；之后手动键入乘号“*”，再次单按钮，此时就了完整的变量表达式mag（S（Port2,Port1）*mag（S（Port2,Port1）。图8.4“输出变量编辑”框单击此处的下拉列表可以选择HFSS中定义的数学函数，例如abs表示求绝对值函数，cos表示余弦函数等；单击此处的中。按钮即可把选择的数学函数到处的变量表达式完成输出变量地定义之后，单击按钮，退出“输出变量编辑”框。8.2.4查看数值结果的操作步骤从前面的讲解中，知道HFSS数据后处理模块有多种方式显示数值结果，这里以直角坐标图形显示S参
19、数结果为例，说明查看数值结果的具体操作步骤。打开在第二章中保存的设计Tee.hfss，该设计中的T形波导是个三端口器件，下面变化的曲线图。来详细介绍如何查看其S11、S21和S31参数随着频率右键单击工下的Results节点，从弹出菜单中单击【CreateModalSolutionDataReport】【RectangularPlot】，打开如图8.5所示的“直角坐标图形显示结果设置”框。在该框中，处选择求解设置项，本例中是查看S参数和频率的关系曲线，因此选择扫频设141=老师主讲的HFSS培训现已同步推出，课程详情敬请查看/eda/hfsshtml）
20、易迪拓培训（htt/hfss）或者微波EDA网（h置Setup1:Sp1。在处设置横坐标x轴的参数，这里选择频率变量Freq作为横坐标。在处设置纵坐标y轴的参数把需要查看的参数S11、S21和S31设置为纵坐标的参数：Category项列出了所有可显示的参数，这里选择SParameter；ty项列出了所有的S参数，因为该设计中端口名称分别定义为Port1、Port2和Port3，所以S11显示为S（Port1,Port1），S21显示为S（Port2,Port1），以此类推，按住Ctrl键，同时选择S（Port1,Port1）、S（P
22、形显示方式，默认的结果名称为XYPlotn，其中n是按顺序排列的1，2，3，整数。8.2.5编辑图形显示结果对于以图形形式显示的数值结果，用户可以根据自己的需要编辑图形的显示格式。这里以上图8.6所示的直角坐标图形显示方式为例，说明图形显示结果的组成和编辑操作。图8.6所示的图形结果可以看作由3部分组成。第一部分是的页头部分，包括显示的是公司名称，、Plot2和TeeModal信息。其中，左上方的中间的XYPlot2显示的是名称，右上方的TeeModal显示的是设计名称。鼠标移动到上述信息的位置后双击，可以打开如图8.7所示的“属性”框，设置页头部
23、分的字体，修改公司名称信左上方显示的公司名称可以在框的CompanyName栏输入或更改，中间的Results节点下更改。息。在工名称可以图8.7“图形结果页头设置”框第二部分是的xy坐标轴部分，本例中x轴对应的是扫描频率，y轴对应的是S参数的幅度值。在坐标轴名称或者坐标轴刻度显示位置双击鼠标，可以打开“属性”框，编辑或者修改坐标轴名称、坐标轴刻度范围、刻度间隔以及刻度字体等信息。第三部分是显示的参数曲线，本例中显示S11、S21和S31参数幅度大小，其中S21=S31，二者曲线重合。图中右上角CurveInfo窗口显示参数曲线的说明信息，例如表示以
24、虚线显示S11的幅度，窗口的参数或者直接双击显示形式。打开图形化结果表示以实线叠加倒三角标志显示S31的幅度。双击CurveInfo上的显示曲线，可以打开“曲线属性设置”框，编辑和更改曲线的后，在上的一组快捷按钮，用于给结果，用于放大和缩小上的曲线做标记，并给出图形显示；另一组快捷按钮标记点的值。143=老师主讲的HFSS培训现已同步推出，课程详情敬请查看/eda/hfsshtml）易迪拓培训（htt/hfss）或者微波EDA网（h8.3场分布图场分布图用于描述电场、磁场或者电流在空间的某个平面或者物体内部的分布，因此在绘制场分布图前必须选中一个物体或者选中一个面
25、。可以选择用标量或者矢量来描绘场的分布，标量场采用不同的阴影颜色来表示场量的幅度大小，矢量场除了采用不同的阴影颜色来表示场量的幅度大小外，还采用箭头来表示场的方向。HFSS数据后处理模块中可以在物体表面或者物体内部绘制出分布图的场量有电场、磁场、电流、坡矢量和SAR值等，表8.1给出了所有可绘制出分布图的场量列表。表8.1HFSS后处理时可绘制出分布图的场量列表144=老师主讲的HFSS培训现已同步推出，课程详情敬请查看/eda/hfsshtml）易迪拓培训（htt/hfss）或者微波EDA网（h场量类型场量名称含义表达式定义电场EMag_E电场幅度瞬时
26、值|E|（x,y,z,t）Mag(AtPhase(Smooth(
27、oth(
28、lt;Jvx,Jvy,Jvz>),Phase)Mag_Jsurf面电流密度幅度瞬时值|Js|（x,y,z,t）Mag(AtPhase(Smooth(
30、值，HFSS就是使用式（8-3-1）计算各个网格节点上的SAR值，然后使用内插法计算网格节点以外的其他点上的SAR值。对于平均SAR值，HFSS是计算每个点所在区域上的SAR的平均值，计算区域的大小由用户设定的介质材料质量和密度决定。8.3.1绘制场分布图的操作步骤首先选中一个物体或者一个面，然后从主菜单栏选择【HFSS】【Field】【PlotFields】，或者右键单击工中的FieldOverlays节点，在右键弹出菜单中选择【PlotFields】，再从弹出的子菜单中选择需要绘制分布图的场量。以第二章中的T形波导设计为例，假设需要绘制波导内电场矢量的分
33、工的FieldOverlays节点，找到相应的场分布图名称，并双击该场分布图名称，这样可以选中并在当前窗口显示出该场的分布图；然后单击右键，在弹出菜单中选择【Animate】命令。这里以查看8.3.1节创建的矢量电场分布的动态演示为例，来说明其具体操作步骤。（1）双击工FieldOverlays节点下的矢量电场分布图的名称Vector_E1，选中并在当前窗口显示电场矢量的分布图；然后单击右键，从弹出菜单中选择【Animate】命令，打开SelectAnimation框，如图8.9所示。146=老师主讲的HFSS培训现已同步推出，课程详情敬请查看/eda/hfss
34、html）易迪拓培训（htt/hfss）或者微波EDA网（h第8章HFSS的数据后处理图8.9查看场分布图的动态演示操作（2）单击SelectAnimation按钮，打开图8.10所示的“动态演示设置（Setup框中的Animation）”框，设置动态演示信息。在该框中，从处StVariables项的下拉列表中选择动态变化的变量，这里选择端口激励信号的相位（Phase），即查看电场矢量分布图随着端口1激励信号的相位变化而变化的动态演示；处是设置变量变化的范围和每次变化的步进值，步进值等于（stop-start）/（steps-1），这里设置相位的Start、S
36、理在实际应用中，通常使用球坐标系来处理天线的辐射问题。对于直角坐标系中三的任一位147=老师主讲的HFSS培训现已同步推出，课程详情敬请查看/eda/hfsshtml）易迪拓培训（htt/hfss）或者微波EDA网（h置P（x，y，z），用球坐标系可以表示为P（r，q，f）。其中，r是坐标原点与点P之间的径向距离，q是坐标原点到点P的连线与z轴正向之间的夹角，f是坐标原点到点P的连线在xy平面的投影与X轴正向之间的夹角，可以参考图8.12。球坐标系中r、q、f的变化范围分别为0r<+，0f2p，0q2p。图8.12球面坐标（r，q，
39、空间，计算天线的辐射问题。因此，在使用HFSS处理天线等辐射问题时，必须定义辐射边界条件或者PML边界条件。8.4.1定义远区场辐射表面在HFSS数据后处理模块，为了能够查看天线方向图、天线方向性系数等参数，首先需要定义远148=老师主讲的HFSS培训现已同步推出，课程详情敬请查看/eda/hfsshtml）易迪拓培训（htt/hfss）或者微波EDA网（h第8章HFSS的数据后处理区场辐射表面。从主菜单栏选择【HFSS】【Radiation】【InsertFarFieldSetup】【InfiniteSphere】命令；或者右键单击工下的Radiat
40、ion节点，从弹出菜单中选择【InsertFarFieldSetup】【InfiniteSphere】命令，打开如图8.13所示的“远区场辐射球面设置”框，定义和添加远区场辐射球面。图8.13“远区场辐射球面设置”框在该框的InfiniteSphere选项卡界面的Name项输入远区场辐射球面的名称；Phi栏是定义球坐标系中坐标原点到场点的连线在xy平面的投影与x轴正向之间的夹角f值的范围和步进值，Theta栏是定义球坐标系中坐标原点到场点的连线与z轴正向之间的夹角q值的范围和步进值；二者的角度范围由Start、Stop项设置，步进值由Step
42、师主讲的HFSS培训现已同步推出，课程详情敬请查看/eda/hfsshtml）易迪拓培训（htt/hfss）或者微波EDA网（h制，角度表示方向，矢径长度表示场强值或功率密度值。天线方向图应是三的图，但在计算机辅助设计普及之前，三的方向图绘制复杂，工程上常用两个相互垂直的主平面上的方向图表示。主平面的选取因问题而异，通常选取E平面和H平面作为主平面，E平面是通过最大辐射方向并与电场矢量平行的平面，H平面是通过最大辐射方向并与磁场矢量平行的平面。借助HFSS的强大后处理功能，在天线问题的分析中能够方便地绘制出三的方向图以及任意方向主平面上的方向图。这里以工作频率在2.4G
43、Hz的微带天线设计为例，说明使用HFSS数据后处理模块绘制天线的立体方向图和平面方向图的操作方法。设计文件的位置为DesignFiles/CH8/MS_Antenna.hfss，双击打开该HFSS设计文件。1绘制方向图首先根据8.4.1节介绍的步骤定义和添加一个完整的球面作为远区场辐射表面。右键单击工下的Radiation节点，在弹出菜单中选择【InsertFarFieldSetup】【InfiniteSphere】命令，打开图8.13所示的“远区场辐射球面设置”框。在该框InfiniteSphere选项卡界面的Name项输入3D作为远区场辐射球面
44、的名称，Phi栏的Start、Stop和StepSize项分别输入0deg、360deg和10deg，Theta栏的Start、Stop和StepSize项分别输入0deg、180deg和10deg。然后单击按钮，这样就定义了一个完整的球面作为辐射表面。完成后，辐射球面的名称3D图8.14自定义的辐射表面3D会添加到工的Radiation节点下，如图8.14所示。然后，右键单击工下的Results节点，在弹出菜单中选择【CreateFarFieldsReport】【3DPolarPlot】，打开“在该设置”框，如图8.15所示。框
45、中，处左侧Context栏下的Solution项是选择求解设置项，这里选择Setup1:LastAdaptive；Geometry项是选择定义的辐射表面，这里选择前面定义的辐射表面3D。在处选择球坐标的角度变量phi和Theta，phi和Theta的范围由Geometry处选择的辐射表面给定。在处选择绘制的方向图的类型，可以选择绘制场强方向图或者增益方向图等，这里选择绘制场强方向图。Category项选择场强rEty项选择rETotal，Function项选择
46、会显示rETotal。在处单击按钮，创建一个三的场强方向图。单击按钮，退出“设置”框，可以看到新建的三维场强方的Results节点下，如图8.17所示向图，如图8.16所示。此时，新建的方向图的名称会添加到工的3DPolarPlot1>rETotal。150=老师主讲的HFSS培训现已同步推出，课程详情敬请查看/eda/hfsshtml）易迪拓培训（htt/hfss）或者微波EDA网（h第8章HFSS的数据后处理图8.15“三维方向图绘制设置”框图8.16三维场强方向图图8.17添加到工下的方向图rETotal2绘制平面方向图假设此
47、处需要绘制yOz平面上的场强方向图，那么首先需要定义yOz截面作为辐射表面。右键单下的Radiation节点，在弹出菜单中选择【InsertFarFieldSetup】【InfiniteSphere】命令，击工框。在该框InfiniteSphere选项卡的Name项输入YOZPlane打开“远区场辐射球面设置”作为远区场辐射表面的名称，Phi栏的Start、Stop和StepSize项分别输入90deg、90deg和10deg，Theta栏的Start、Stop和StepSize项分别输入0deg、360deg和2deg。然后
48、单击yOz截面周边作为辐射表面。完成后，辐射表面的名称YOZPlane会添加到工下。151按钮，这样就定义了的Radiation节点=老师主讲的HFSS培训现已同步推出，课程详情敬请查看/eda/hfsshtml）易迪拓培训（htt/hfss）或者微波EDA网（h然后，右键单击工下的Results节点，在弹出菜单中选择【CreateFarFieldsReport】【RadiationPattern】，打开“设置”框，如图8.18所示。绘制平面方向图的框设置和绘制三维方向图的框设置相似。图8.18“平面方向图绘制设置”框Context栏下的Solut
49、ion项是选择求解设置项，这里选择Setup1:在该框的处左侧LastAdaptive；Geometry项是选择定义的辐射表面，这里选择上面定义的辐射表面：YOZPlane。在处的Ang项选择绘制平面的角度，这里选择默认的Theta即可。在处选择绘制的方向图的类型，这里选择绘制场强方向图。所以，Category项选择场强rE，ty项选择rETotal，Function项选择框的Mag文本框中会显示rETotal。在
50、到新建的平面场强方向图，如图的Results节点下。所示。同时，新建的方向图的名称会添加到工152=老师主讲的HFSS培训现已同步推出，课程详情敬请查看/eda/hfsshtml）易迪拓培训（htt/hfss）或者微波EDA网（h第8章HFSS的数据后处理图8.19E面（yOz面）场强方向图8.4.3天线参数HFSS在天线问题的后处理中除了能绘制出复杂的天线方向图外，还能给出最大远场数据计算结果和各种天线参数计算结果。和绘制方向图一样，如果需要查看最大远场数据计算结果和各种天线参数计算结果，首先需要定义辐射表面，如前面所定义的两个辐射表面3D和YOZPlane。定义好辐射表面后，展开工下的Radiation节点，右键单击选中所定义的辐射表面，如3D，在弹出菜单中选择【ComputeAntenna