HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM HFSS

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM HFSS I GIỚI THIỆU CHUNG HFSS (Hight Frequency Structure Simulator) phần mềm mô trường điện từ theo phương pháp toàn sóng (full wave) để mô hình hóa thiết bị thụ động 3D Ưu điểm bật HFSS có giao diện người dùng đồ họa, tích hợp mô phỏng, ảo hóa, mô hình hóa 3D tự động hóa (tự động tìm lời giải) môi trường dễ dàng để học, lời giải cho toán điện từ 3D thu cách nhanh chóng xác Ansoft HFSS sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method, FEM), kỹ thuật chia lưới thích nghi (adaptive meshing) kỹ thuật đồ họa Ansoft HFSS sử dụng để tính toán tham số chẳng hạn như: hệ số tổn hao, tần số cộng hưởng, giản đồ hướng tính, trở kháng vào, HFSS hệ thống mô tương tác, phần tử mắt lưới tứ diện Điều cho phép bạn tìm lời giải cho vật thể 3D Đặc biệt cấu trúc có dạng cong phức tạp Ansoft công ty tiên phong sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) để mô trường điện từ kỹ thuật như: phần tử hữu hạn, chia lưới thích nghi, … Ansoft HFSS cung cấp giao diện trực giác dễ dàng sử dụng để phát triển mô hình thiết bị RF thụ động II HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM HFSS ĐỂ MÔ PHỎNG VÀ THIẾT KẾ ANTEN VI DẢIKhởi động chương trình Programs=>Ansoft=>HFSS11=>HFSS11 Mở cửa sổ làm việc: Thiết lập thông số: Tool=>option=>HFSS option Tại khung General tích chọn sau: Tool=>Options=>HFSS options=>Modeler options Trong khung 3D modeler options mục Operation tích chọn Automatically Cover Closed Polylines: Trong Drawing tích chọn Edit propertic of new primitives: Moderler=>units: Khung Set Model Unit chọn đơn vị mm: HFSS=>Solution Type: Quá trình vẽ: Vào Draw=> box: Vẽ mặt phẳng đất Lựa chọn loại vật liệu đặt tên: Thiết lập kích thước tọa độ đặt mặt phẳng đất: Thiết kế lớp điện môi: Draw=>Box: Chọn thông số cho lớp điện môi sau: Nhập tọa độ kích thước lớp điện môi: 10 Thiết kế mặt xạ Patch Draw=>Box Sau vẽ Box, thiết lập thông số, tọa độ kích thước cho mặt xạ: Chọn mặt xạ cho mặt Patch: - Edit=>selec=>face - HFSS=>Boundaries=>Assign=>Perfect E: Đặt sau: 11 Thiết kế đường Feed Line Draw => Box Sau vẽ Box, thiết lập thông số, tọa độ kích thước cho feed line 12 Thiết lập mặt cấp nguồn cho đường truyền vi dải Draw=>Rectangle Đặt Lumper Port cho đường cấp nguồn: Chọn mặt để cấp nguồn: HFSS=>Excitations=Assign=>Lumped Port -Khung Reference chọn Line=>add=>ok Cuối ta được: 13 Vẽ hộp tạo không gian để xạ Draw => Box Đặt thông số: Tạo mặt xạ: HFSS=>Boundaries=>Asign=>Radiation… Kích chọn mặt bên mặt chọn mặt xạ sau: 10 14 Thiết lập hướng xạ HFSS=>Radiation=>Insert Far Field Setup=>Infinte Hiển thị khung hình với thông số sau: 15 Thiết lập chọn tần số làm việc HFSS => Analysis Setup => Add Solution Setup Đặt tần số cộng hưởng hình sau: 11 16 Thiết lập giới hạn tần số quét HFSS => Analysis Setup => Add Frequency Sweep Thiết lập thông số: 17 Kiểm tra lỗi thiết kế HFSS=>Validation Check Nếu thiết kế không lỗi: 18 Phân tích thiết kế Trước phân tích Save file HFSS=>Analyze all 19 Kết mô a Tần số cộng hưởng HFSS=>Result=>Create Terminal Solution Data Report=>Rectangular Plot 12 Chọn New report có kết quả: b Đồ thị smith để xác định trở kháng vào HFSS=>Result=>Create Terminal Solution Data Report=>Smith Chart c Xem búp sóng xạ HFSS=>Result=>Create Far fields Report=>3D Polar Plot d Độ lợi Gain total: Chọn New report 13 e Gain Total theo đơn vị dB 14 III TÓM TẮT QUY TRÌNH MÔ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM HFSS Để mô anten bất kì,về ta thực bước sau:  Chọn HFSS\Solution Type\Driven Terminal  Chọn đơn vị : 3D Modeler \ Units, chọn mm  việc  Dựa vào công cụ công cụ vẽ cấu trúc anten vào giao diện làm Tạo Port để cấp nguồn Chọn mặt cấp nguồn,sau vào HFSS\Excitation\Assign - Nếu cấp nguồn probe chọn Wave Port - Nếu cấp nguồn đường vi dải chọn Lumped Port  Khai báo mặt xạ(thường khai báo cho mặt phẳng đất): Chọn mặt xạ,sau vào HFSS\Boundaries\Assign\Perfect E  Tạo không gian xạ cho anten - Vẽ Box bao trùm anten,thông thường khoảng cách từ rìa anten đến mặt box khoảng ¼ bước sóng cộng hưởng cần thiết kế, sau vào: HFSS\Boundaries\Assign\Radiation… - Chọn mặt Box phía mà anten có xạ - Chọn HFSS\Radiation\Insert Far Field Setup\Infinite Sphere… - Màn hình lên bảng phía Far Field Radiation Sphere Setup - Nhập thông số muốn nhấn OK  Khai báo tần số cộng hưởng mong muốn,số bước lặp sai số lớn chấp nhận được: HFSS\Analysis Setup\Add Solution Setup - Solution Frequency: nhâp vào tần số cộng hưởng mong muốn - Maximum Number of Passed: số bước lặp tối đa mô - Maximum Delta S Per Pass: sai số chấp nhận được, nhỏ xác Chương trình mô chạy sai số tính toán nhỏ Delta S.Khi xem mô xác có hội tụ (Converged) Nếu chạy hết tất bước lặp mà sai số nhỏ Delta S, chương trình tự động dừng lại Khi trình mô không hội tụ cho kết không xác Muốn khắc phục ta phải tăng giá trị Detla S lên tăng số bước lặp lên để nhận kết xác Tuy nhiên, sai số tính bước lặp nhỏ Delta S kết nhận không đáng tin Để tránh tượng ta phải giảm Delta S để tăng số bước lặp chương trình 15 Thông thường chương trình chạy nhiều bước lặp có hội tụ ta nhận kết xác  Khai báo vùng tần số khảo sát (xung quanh tần số trung tâm) Vào HFSS\Analysis Setup\Add Sweep  Sau thực tất công đoạn trên,ta vào HFSS\Validation Check để kiểm tra lỗi thiết kế Nếu lỗi, vào HFSS\Analyze bắt đầu chạy mô - Hiển thị kết mô phỏng: vào HFSS\Results\ 16