本書內容包括Ansoft HFSS軟件的微波工程基礎和計算方法原理、使用技巧和工程應用指南。本書內容由5章組成。第1章介紹了微波技術的基本理論和基礎知識；第2章講述了電磁場有限元方法的基本原理；第3章對軟件的界面、使用方法作了簡單介紹；第4章詳細給出了Ansoft HFSS的計算原理與使用技巧；第5章通過大量的工程實例使讀者能夠熟練掌握Ansoft HFSS軟件，對于實際工程問題給出正確的仿真解決方案。
本書體系完整、可讀性強且工程應用特色鮮明，可作為高等院校、研究院所、公司等從事射頻微波技術的工程人員的工程手冊，也可作為高校相關專業(yè)的研究生和本科生的科研教學參考書。
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目錄
前言
第1章 微波理論和工程的基礎知識 1
1.1 電磁場的基本理論 1
1.1.1 麥克斯韋方程組 1
1.1.2 時諧場的麥克斯韋方程組 2
1.1.3波動方程及其邊界條件 2
1.1.4 電磁波的傳播 3
1.2 微波工程中的網絡方法 5
1.2.1 微波傳輸線理論 5
1.2.2 微波網絡及其S參數 7
1.3 微波工程中的內問題 8
1.3.1 導波結構 8
1.3.2微波諧振器 11
1.3.3 微波無源元件 14
1.3.4 微波內問題的復本征值問題 18
1.4 微波工程中的外問題 18
1.4.1 天線的分析和設計 18
1.4.2 電磁散射 24
1.5 微波系統(tǒng)的電磁兼容問題 24
1.6 微波周期結構的分析方法 25
1.7 微波工程領域的前沿和熱點 26
第2章 微波工程問題的有限元數值計算方法 28
2.1 微波工程問題的分析方法 28
2.2 微波工程問題的數值分析方法 29
2.2.1 加權殘數法的概念 29
2.2.2 基于加權殘數法的矩量法和有限元方法簡介 30
2.2.3 差分法原理 31
2.2.4 基于差分法的時域有限差分法 32
2.3 有限元方法的基本原理 32
2.3.1 有限元方法的原理——從一維的例子來看其建模的過程 33
2.3.2 三維時諧場有限元問題 36
2.3.3 有限元方程組的求解 40
2.3.4 有限元方程組的區(qū)域分解算法和條件數預處理技術 43
2.4 電磁內問題和外問題的不同處理 43
第3章 Ansoft HFSS使用介紹 44
3.1 工作環(huán)境介紹 44
3.1.1 菜單欄 44
3.1.2 工具欄 53
3.1.3 狀態(tài)欄 53
3.1.4 工程管理窗口 54
3.1.5 屬性窗口 54
3.1.6 進度窗口 54
3.1.7 信息管理窗口 54
3.1.8 3D模型窗口 54
3.2 建立HFSS工程的一般過程 55
第4章 Ansoft HFSS軟件的計算原理和使用技巧 57
4.1 HFSS項目求解分類及過程 58
4.1.1 本征值求解和激勵求解 58
4.1.2 HFSS中S參數的定義和求解 59
4.2 HFSS項目的建模 63
4.2.1 HFSS軟件參數化建模的常用技巧 63
4.2.2 HFSS軟件的高級建模方法 79
4.2.3 HFSS軟件中的網格剖分原理 82
4.3 HFSS項目的激勵設置 85
4.3.1 HFSS軟件的波端口 85
4.3.2 HFSS軟件的集總端口 92
4.3.3 HFSS 軟件的 Floquct 端口 95
4.3.4 差分對激勵 95
4.3.5 磁偏置源激勵 97
4.3.6 照射波激勵 98
4.4 HFSS項目的邊界條件 99
4.4.1 理想導體邊界 99
4.4.2 理想導磁體邊界 100
4.4.3 阻抗邊界 100
4.4.4 輻射邊界 101
4.4.5 理想匹配層 102
4.4.6 有限導體邊界 104
4.4.7 對稱邊界 104
4.4.8 主從邊界 106
4.4.9 集總KLC邊界 107
4.4.10 分層阻抗邊界 108
4.4.11 無限大地平面 108
4.4.12 網屏阻抗邊界條件 109
4.4.13 頻率相關的邊界和激勵 109
4.4.14 HFSS中的默認邊界分配 110
4.5 HFSS項目的材料設置 110
4.5.1 相對磁導率 110
4.5.2 相對介電常數 110
4.5.3 電導率 111
4.5.4 介質損耗角正切 111
4.5.5 磁損耗角正切 111
4.5.6 各向異性材料 111
4.6 HFSS項目的輻射和散射問題設置 115
4.6.1 HFSS軟件中輻射問題的計算方法 115
4.6.2 HFSS軟件中散射問題的計算方法 123
4.7 HFSS項目的求解設置 124
4.7.1 HFSS軟件的基函數類型 124
4.7.2 矩陣方程求解器 126
4.7.3 自適應迭代求解分析過程 127
4.7.4 單個頻率求解和掃頻解 129
4.8 HFSS項目的后處理 130
4.8.1 電磁場矢量的求解 130
4.8.2 場計算器的使用 132
4.8.3 HFSS軟件提供的優(yōu)化計算功能 147
第5章 工程應用實例 155
5.1 微波無源元件 155
5.1.1 微波濾波器 155
5.1.2 微波混合接頭 177
5.2 微波天線 190
5.2.1 對稱振子 190
5.2.2 雙模圓錐喇叭 202
5.2.3 微帶貼片天線 210
5.2.4 波導縫隙陣 224
5.2.5 螺旋天線分析 235
5.2.6 共形天線 251
5.3 頻率選擇表面 268
5.3.1 設計背景 268
5.3.2 設計原理 269
5.3.3 HFSS軟件的仿真實現 271
5.3.4 仿真結果的分析和討論 281
5.4 信號完整性分析 282
5.4.1 信號完整性基本參數分析 283
5.4.2 PCB板信號完整性分析 293
5.4.3 對導出的HFSS projcct進行仿真分析 302
5.5 大功率微波的熱分析 305
5.5.1 研究背景 305
5.5.2 鐵氧體簡介及環(huán)形器設計原理 305
5.5.3 仿真設計過程簡介 307
5.5.4 HFSS 仿真流程 308
5.5.5 cPhysicsTM 介紹 321
5.5.6 使用cPhysicsTM對環(huán)形器進行熱及應力分析 324
5.6 電磁兼容分析 347
5.6.1 天線間互耦分析 347
5.6.2 “自頂而下”的電磁兼容設計流程 353
5.7 電磁散射 360
5.8 相控陣天線的單元法分析及RCS計算 372
5.9 協(xié)同設計方法——LTCC器件的協(xié)同仿真 385
5.9.1 Ansoft Dcsigncr/Ncxxim 軟件簡介 385
5.9.2 LTCC 技術簡介 387
5.9.3 LTCC器件協(xié)同設計原理 388
5.9.4 基于HFSS和Designer協(xié)同仿真設計 390
參考文獻 409
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