Ansys HFSS中Solution Types大比拼（IDAJ-China独家解析）

【原创：IDAJ中国】

大家在使用Ansys HFSS 进行建模仿真前，需要指定希望HFSS计算的解决方案类型（Solution Types）。初学者往往不太清楚各种Solution Types的区别，使用上容易出错。下面简要介绍几种Solution Types的定义和区别，特别是最常用的Driven Modal 和Driven Terminal 两种求解类型的区别，希望给大家的使用带来方便。

• 解决方案类型Solution Types

HFSS提供以下6种解决方案类型：

驱动解决方案Driven Solutions

Modal

用于计算无源高频结构的S参数 ，如微带 、波导 和由源驱动的传输线 ，并用于计算入射平面波散射。S矩阵解将用波导模的入射功率和反射功率来表示。

Terminal

用于计算单或多导体传输线端口的无源、高频结构的基于终端的S参数，这些S参数是由源驱动的。这种解决方案类型是基于终端的电压和电流描述。

Transient

用于计算时域问题。它使用时域（瞬态）求解器。对于瞬态，选择Composite Excitation或Network Analysis影响设置选项。如果选择Network Analysis，设置包括一个用于模拟的输入信号选项卡。

典型的瞬态应用包括但不限于：

· 使用脉冲激励的模拟，如超宽带天线、雷击、静电放电；

· 使用短时间激发的场可视化；

· 时域反射测量。

无驱动解决方案Not Driven

Eigenmode

用于计算结构的本征模 或共振。Eigenmode求解器找到结构的谐振频率和场。特征模设计不能包含依赖于频率的设计参数，例如与频率相关的阻抗边界条件。

Characteristic Mode

此选项用于计算结构的特征模式 。结构可以是金属的，也可以是介质的。该解决方案报告了模式数、特征角和电流（安培/米）、模态意义和质量因子，以及基于编辑源加权的每个端口电压。

指定最小模态意义（默认为0.02）。收敛是基于最大E，而不是最大S（默认为0.02）。

只支持离散扫描。只支持CMA求解器。只允许无损耗的边界。有限导电性边界是允许的，但被转换为无损。半空间边界不允许。

SBR+

此选项简化了SBR用户的设计创建。HFSS可以使用Savant（SBR）技术，通过单向耦合计算来自电流源的远场和定义的几何形状。使用此解决方案类型，不需要指定显式SBR混合区域。

• 最常用的Driven Modal和Driven Terminal的区别

对于大多数HFSS模拟，使用Driven Modal求解类型。对于处理信号完整性的模拟，首选Driven Terminal模式；这些问题通常包括具有单导体或多导体的传输线。

使用Driven Modal模式的模拟产生S参数矩阵解，用传输线模式的入射和反射功率表示。然而，由Driven Terminal模式产生的S参数矩阵是用终端电压和电流来表示的。

例如，如果使用HFSS对一对共面平行微带传输线进行建模，则Driven Modal模式解产生在结构上传播的奇模和偶模的结果，而Driven Terminal模式解生成共模和差模结果。

下面的设计代表了一个Driven Terminal问题的差分对过孔模型，一对线通过通孔过渡到一对内层的带状线。两条微带线和带状线在耦合微带端口中各分配一个终端。导体为铜，并对空气盒子施加辐射边界。该设计在4.38GHz下求解，Terminals波端口表面的电场图如下图所示。

Driven Terminal Problem of a Differential Pair Via Model

下图表示一个连接器的同轴和PCB微带线之间的Driven Modal模式问题。

Connector between coaxial and microstrip line

Driven Modal和Driven Terminal两种求解模式端口加载的信号类型不同，一个是加载平均功率为1W（默认值）的电磁波，支持多模求解；另外一个是加载幅度为1V（默认值）的电压信号，支持单模求解。

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