6.3 HFSS求解設置

     前面講解了 HFSS 分析求解設置中的重要概念：自適應網格剖分，下面我們來具體講解 在 HFSS 中如何添加/定義求解設置（Solution Setup）。

    6.3.1 添加和定義求解設置

    在 HFSS 中，添加求解設置的具體操作步驟如下。

    （1）從主菜單欄選擇【HFSS】→【Analysis Setup】→【Add Solution Setup】，或者右鍵 單擊工程樹下的 Analysis 節(jié)點，從在彈出菜單中選擇【Add Solution Setup】，打開分析設置對話框，進行求解頻率和網格剖分的相關設置，如圖 6.3 所示。

圖 6.3 “分析設置”對話框

    （2）單擊對話框的 General 選項卡，設置求解頻率和收斂誤差等信息，該選項卡中各部 分的功能如下。

• Setup Name ：求解設置的名稱，默認名稱為 Setupn，用戶也可以自己鍵入其他名稱； 求解設置完成后，該名稱會添加到工程樹的 Analysis 節(jié)點下。
• Enabled 復選框：該項表示是否激活當前求解設置項。選中該復選框表示 HFSS 仿真 計算時需要分析該求解設置項，反之則表示 HFSS 仿真計算時不需要分析該求解設置項。
• Solve Ports Only 復選框：選中該復選框表示只計算端口平面的場模式；通常用于在 運行仿真計算之前確定模式數、模式的場和端口長度，從而給出正確的端口設置。 
• Solution Frequency ：求解頻率或者自適應網格剖分的頻率。
• Maximum Number of Passes ：最大迭代次數。自適應網格剖分細化的過程在滿足收斂 誤差或者達到最大迭代次數時自動終止。
• Maximum Delta S ：S 參數收斂誤差標準
• Use Matrix Convergence ：選中該項后，會激活右側的 Set Magnitude and Phase…按鈕， 同時Maximum Delta S 項變成灰色不再生效；單擊Set Magnitude and Phase…按鈕，可以分別設置S 參數的相位和幅度收斂誤差標準，只有二者同時收斂時，網格剖分完成。

   （3）然后，單擊選中對話框的 Options 選項卡，設置網格剖分相關選項，其界面如圖 6.4 所示，該選項卡各部分的功能如下。

圖 6.4 分析設置對話框的 Options 選項卡

• Initial Mesh Options 欄：
• Do Lambda Refinement ：設置初始網格單元的大小，HFSS 自動細分網格以使網格單元的長度滿足此處的設置要求。例如默認的 Lambda 值為 0.3333，即要求初始網格單元的長度必須小于 1/3 個波長；這個波長是基于前面設置的自適應網格剖分頻率計算的。
• Use Free Space Lambda ：選中該項表示在初始網格剖分過程中，忽略物體的材料 特性，以自由空間的波長作為衡量標準。對于高導電率的介質材料（如腦組織液或鹽水）一般選中該項，這樣盡管射頻信號只能穿透材料表面附近的有限區(qū)域，HFSS 仍然能夠產生足夠多的初始網格。
• Adaptive Options 欄：
• Maximum Refinement Per Pass ：自適應網格剖分時，每次迭代前后，網格數量最 多能增加的百分比。這將保證兩次迭代之間的網格數有足夠的變化，確保不會收到虛假的收 斂信息。默認值 30%能滿足絕大多數設計的要求。 
• Maximum Refinement ：自適應網格剖分時，每次迭代過程前后，最多能增加的網格數量。一般不選中該項，以上面 Maximum Refinement Per Pass 項設定的百分比作為標準。 
• Minimum Number of Passes ：自適應網格剖分時，無論是否達到收斂標準，必須 在完成此處所設定的最小迭代次數之后才能停止網格剖分細化。
• Minimum Converged Passes ：自適應網格剖分時，在達到收斂標準后，還需要繼 續(xù)進行的迭代次數。
•  Solution Options 欄。 
• Order of Basis ：選擇有限元算法的基函數，在其下拉列表中可以選擇零階基函數 （Zero Order）、一階基函數（First Order）和二階基函數（Second Order），基函數的選擇會影響到前面 Lambda Refinement 處默認初始網格大小的設置，其對應的關系為如表 6.1 所示。在剖分單元數目相同的情況下，高階基函數具有更多的未知量，計算結果更加準確。一般來說，對于結構較為簡單的電大尺寸問題，選用高階基函數可以在較少的剖分單元情況下獲得較好的精度；對于幾何結構較為復雜的問題，可以在較為細致的剖分情況下選用低階基函數來逼近真實解。HFSS 默認選用的是一階基函數（First Order）。

表 6.1 基函數和默認初始網格大小的對應關系 
                            模式/終端驅動求解      本征模求解
Zero Order                       0.1                    0.1 
First Order                       0.333                0.2 
Second Order                    0.667                0.4  

• Enable Iterative Solver ：選中該項后，HFSS 會使用迭代求解器對良態(tài)矩陣進行求 解，對于大型問題，這樣能極大地降低內存占用和減少計算時間；Relative 用來設置迭代求 解器的收斂誤差標準，一般取默認值 0.0001。該項不適合 Zero Order 問題。    

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