Доброго времени суток!
Возник вопрос.

Почему появляются подобные участки, закрашенные сплошным цветом, при выводе Fielf Overlays-> E Field?

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

И еще..
Помогите, пожалуйста, разобраться, почему получаются такие неправдоподобные пики сопротивления:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Сам проект в прицепе. Предыдущий пост тоже относится к этому проекту.

А что именно смущает? На первый взгляд вполне приличное согласование на резонансной частоте патча 60 Ghz.

Но почему величина ReZ скакнула до 6000 Ом на частоте примерно 53 GHz? Это близко к резонансной частоте 60 GHz и формально должно насторожить, даже если S parameter получился вполне приличный.

Я подумал, что и "дыры" на картинке Field Overlay, и пики сопротивления возникают по причине возникновения особых точек при расчете. Соответственно, возникает идея измельчить сетку разбиения, что я и сделал: для Patch, Substrate и Feed Line в Mesh Operations увеличил Number of Elements в 10 раз. Сетка измельчилась, а "дыры" и пики остались, хоть пики и уменьшились по величине. Может быть я опять попал на те же особые точки, и надо на ряду с измельчением сетки, так же и изменять способ разбиения?
Ниже соответствующие картинки и графики.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Нажмите для просмотра прикрепленного файла Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Теперь понял. Сдвиньте референс порта до центра, в данном случае на 2.5мм, и все будет ОК. Это резонансы питающей линии при нагрузке на несогласованный на этой частоте излучатель.
Насчет "некрасивой" картины поля... Возможно, это издержки моделирования поверхностей sheet'ами?

доброго времени суток!!!
столкнулись с такой задачей: как возбудить H01 в круглом волноводе (линия для электрической составляющей не рисуется по кругу)???

Не нужно ничего рисовать, задайте узкий сектор с Е-стенками и H01 мода будет первой.
Если нужно считать полную геометрию, то H01 мода будет 6-й по счету, с учетом поляризаций:
1, 2 : TE11 (2 поляризации)
3: TM01
4,5: TE21 (2 поляризации)
6: TE01
7,8: TM11 (2 поляризации)

большое спасибо - а мы изощрялись, строя преобразователи мод...

Помогите с моим первым проектом в HFSS (версия 10). Для сравнения теории с моделированием, создал обыкновенный разрезной диполь. Сделал все необходимые операции как в примерах антенн "HFSS 10 Full Book". Установил Radiation Boundary с запасом большим, чем l/4. Зависимости Re и Im входного сопротивления достаточно хорошо совпали, а вот с диаграммой направленности - засада. Общая тенденция верная, но сильно отличается от классической дипольной восьмёрке возле полуволнового резонанса. Подскажите, плз, где грабли.

Результаты будут лучше, если расстояние между корпусом и диполем сделать λ/2.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Предложение Юрию Потапову, может вы организуете курсы по HFSS судя по количеству вопросов надоду они просто необходимы. Я бы с удовольствием прошел такие курсы.

По внутренним инструкциям Ansoft курсы по проге может посещать только публика, имеющая официальные лицензии. Поэтому лучше не травить зверя, пока официальные лицензии не куплены (что верно в большинстве случаев).

Я пробовал разные размеры этого эирбокса. Вывел на одном графике Re(Z) и Im(Z) входного импеданса диполя и соответственно КСВ(к 50 Ом) порта при разных размерах эирбокса. Результат сильно зависит от этого размера. Смещается резонанс.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Всё это я проделываю для "пристрелки", с тем, что бы в дальнейшем моделировать более сложную антенну. НО сейчас я не могу понять, как можно доверять расчётам HFSS, если на простейшем диполе уже возникают такие проблемы. Может я, что-то не учитываю в модели или некорректно задаю условия расчёта? Хотя взял пример из родного описания "The Dipole Antenna". В примерах рекомендуется устанавливать расстояние НЕМЕНЬШЕ λ/4 между Radiation Boundary и структурой. Я ставлю больше с надежной получить результат не зависящий от этого параметра. А получилось что зависит, и очень даже сильно.

При зазоре λ/4
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

При зазоре λ
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Уважаемые господа, navuho и andybor!

С большим интересом прочитал вашу дискуссию. Обращаюсь к вам как к специалистам по HFSS. Получение требуемой и достаточной с практической точки зрения точности расчета не всегда обеспечивается выбранными нами средствами моделирования из-за ограничений используемых в них моделей и алгоритмов. С другой стороны, многие неискушенные пользователи не знают всех возможностей используемой программы и не могут взять от нее то, что она может потенциально обеспечить.

Хотелось бы понять, насколько точен HFSS (по максимуму!) при расчетах S-параметров резонаторов. Не могли вы рассчитать один несложный пример (все необходимые данные в приложении), который позволит оценить стоит ли осваивать HFSS для решения подобного класса задач?

Заранее благодарю, optimizer

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Скажем так, HFSS считает S-параметры для произвольной геометрии точнее любой другой программы.
Как только вы начнете вылавливать погрешности лучше чем -30 дБ , сразу всплывут вопросы
допусков, проводимостей, потерь и тд., которые вы заранее асолютно точно не знаете.
То есть, я хочу сказать, что вопрос не в HFSS, а в том насколько точно ВЫ САМИ зададите свою модель.


Нарисуйте геометрию и выложите, по вашей картинке совершенно не понятно какой коаксиал
используется (с заполнением ? чем ?) , нету толщины пластины и материала стенок и тп....

Тогда что надо задать в примере диполя, для того, что бы точно найти параметр S11(f) порта? И так что бы результат не зависел от размеров Radiation Boundary (при >λ/4).

В этом я и хочу убедиться.

Эффекты на уровне -30 дБ конечно интересуют, но главное определение ширины полосы пропускания резонатора. Я не думаю, что для такой конструкции допуска и потери в металле могут как-то повлиять на ее определение.

К сожалению, у меня нет другой информации, кроме той, которая приведена. Давайте для определенности и упрощения задачи будем полагать, что бесконечно тонкий и сверхпроводящий прямоугольный резонатор размером 14х16 см «парит» в воздухе на высоте 2 или 4 см в прямоугольном ящике размером 30х22х14 см из того же материала. Сигнал подводится двумя бесконечно тонкими проводниками. Коаксиальные кабели анализатора цепей при расчете учитывать не надо, их влияние наверняка было исключено при калибровке. Диаметр отверстий в коробке мне не известен, но они должны быть такой величины, чтобы их влияние было минимальным. Возможно, их вообще не нужно моделировать, а порты разместить внутри коробки.

С уважением, optimizer

Это как это, 1000-омный коаксиал ?
Зачем вам тогда вобще нужны эти проводники ? Можно ограничится просто полыми трубками,
или штыревыми антенами, а пластина пусть висит в воздухе.


Непонятна цель. Cравнить с эспериментом ? Тогда нужно задавать все те элементы, которые вы использовали, в том числе и коаксиальные вводы.
Если хотите просто спектр резонатора прикинуть, то см. выше.

Конечно, любой проводник, помещенный в волновод, является коаксиальной линией, но меня интересует не полученное в результате волновое сопротивление такой линии, а S-параметры резонатора в целом. Если HFSS не умеет моделировать бесконечно тонкие сверхпроводящие проводники, давайте зададим толщину и проводимость. Например, 0.5 мм, медь.

Тогда это будет другое устройство с неизвестными характеристиками.
Проводники нужны для подачи сигнала на данный резонатор, одним концом они присоединены к резонатору в указанных на рисунке точках, другим концом к жиле коаксиала измерителя цепей, экран коаксиала соединен с ящиком, т.е. ящик это земля.
Пластина, конечно, весит в воздухе, но сигнал на нее подается контактным способом – показанными на рисунке проводниками.

Еще раз повторюсь, что цель - понять, насколько точен HFSS (по максимуму!) при расчетах S-параметров резонаторов.
Порты в модели должны быть 50-омные, коаксиальные, а эксперимент не мой – зарубежный.
Отнеситесь к задаче как к тестовой, не надо пытаться все промоделировать точно так, как это бывает в жизни. Не всегда усложнение задачи повышает точность моделирования.

Не понял мысли. Я, в итоге, хочу научиться прогнозировать с максимальной точностью характеристики подобного класса устройств, а характеристика данного резонатора измерена и известна.
С уважением, optimizer

S-параметры резонатора определяются в том числе и его портами. Порты имеют волновое сопротивление. Нельзя говорить о характеристиках резонатора с абстрактными вводами.
Можно лишь сделать сделать возмущения от портов очень малыми (мелкая антенка или петля).
У вас не тот случай, большая пластина является элементом ввода мощности, я так понимаю ?


Вы измеряли ее с разными коаксиальными вводами и результаты совпали ?

ps Я сейчас не имею доступа к HFSS, промоделирую чуть позже.

Конечно. Но я писал выше: «Порты в модели должны быть 50-омные, коаксиальные.»

Большая пластина является резонатором. Ящик – экран. Элементами ввода и вывода мощности являются два проводника с весьма малыми по сравнению с длиной волны поперечными размерами.

Еще раз повторюсь, что эксперимент не мой – зарубежный. Измерения выполнялись анализатором цепей с коаксиальными 50-омными входом и выходом. Я имею только две картинки, приведенные в приложении. Но не доверять им нет никакого основания.

С уважением, optimizer

Приветствую! Ну насчет "не доверять им нет никакого основания" можно и не согласиться. Не думаю, что авторы так вам и выложили все параметры. Зачем им это делать? Прикинули простенький эскизик и всё. А как можно сравнивать результат моделирования и реального измерения, когда модель построена по принципу "предположим здесь так, а здесь так, так как не знаем как на самом деле"?
P.S. А вы не можете найти результаты измерений какой-нибудь железки у нас, с которой можно снять все параметры точно без оговорок? Я как-то пробовал моделировать уже готовую железку, но ничего не получилось, но это связано с построением модели, сейчас хочу к ней вернуться и добить.

Давайте сначала хоть что-то посчитаем, а потом будем выяснять, почему не срослось.
Все предложенные упрощения в данном диапазоне частот не должны принципиально повлиять на результаты расчетов. По поводу толщины и материала, которых нет на эскизе, я писал выше.

А зачем? Тест весьма неплох. Просто моделировать в любой 3d системе. В зависимости от высоты подвески имеем либо положительную, либо отрицательную ошибку по полосе.
Проблема HFSS в том, что в его алгоритме FEM связь между двумя объектами считается больше, чем она есть на самом деле. Для антенн это практически не имеет значения, для резонансных систем важнее.
P.S. Желаю успехов в добивании готовых железок.

Пластина сама по себе не может быть резонатором.
Вы хотите сказать зазор является резонаторм. Может быть, не уверен, что это точно так,
на эксп. кривой видны высокодобротные пики, которые вполне могут быть резонансами ящика.
У меня сейчас нет доступа к HFSS, проверить смогу только через 2-3 недели.

Еще как может! Длина волны при резонансе 30 см, размеры пластины 14х16 см, вот она и резонирует. Что на какой частоте резонирует при расчете проверить легко, достаточно отодвинуть стенки ящика.

Доброго времени суток, Уважаемые
давно не заглядывал на форум здесь развернулись просто дебаты по вопросу чему доверять, а чему нет, про вопросы точности и всего прочего. Из личного опыта могу сказать, что точность проектирования по сравнению с экспериментом в пакете HFSS зависит от точности создания модели и конечно задания всех условий- это для optimizer.


Для таких вещей, как вы хотите необходимо точное создание проекта, а не всяческие допустим...
Ну да ладно.
Да простят меня многоуважаемые navuho и andybor,
я попробовал сделать модель о которой просил optimizer и прикрепляю результаты того, что получилось, при этом сразу оговорюсь это просто модель из тех неточных параметров которыми была задана эта задачка, возможно при более точной формулировке задачи возможно добиться большего сходства с экспериментом. Одна картинка для 2см другая для 4 см.

Удачи всем
с Уважением andi1981

Уважаемый andi1981
Поздравляю. Думаю, вы правильно поняли суть теста и качественно характеристики получились. Что до количественного соответствия, возможно дело в том, что

Может быть, для более точного моделирования нужно уменьшить размер мешей? По моей оценке 0.5 см должно быть достаточно.


Возможно. Но почему все так уверены, что HFSS обязательно сосчитает правильно, стоит только точнее задать граничные условия и порты? Может быть, это положение стоит сформулировать так: Некорректность задания граничных условий и портов приводит к неправильному моделирования характеристик устройств в HFSS, при их корректном описании точность моделирования будет определяться особенностями алгоритмов, используемых в HFSS.


Что конкретно хотелось бы уточнить в исходных данных?

С уважением, optimizer

Доброго времени суток optimizer,

да нет собственно более конкретных данных мне и не нужно, я просто хотел вам сказать, что для более точного сравнения экспериментальных данных представленных вами и тем, что получается при моделировании необходимо как можно точнее описывать модель, я так понял из вашего диалога выше это вся информация, которой вы обладаете по данному эксперименту . Дальнейшие пересчеты с другой сеткой не представляют для меня никакого интереса, и времени нет пока больше на это. Надеюсь теперь вы сможете ответить на поставленный изначально самому себе вопрос по поводу необходимости освоения данного пакета.

С наилучшими пожеланиями
andi1981

Если это все, на что способен HFSS, то особого смысла осваивать его не вижу, есть более точные программы (ИМХО).

Из специализированных программ вряд-ли найдете что-либо более точное. CST даёт примерно такой-же результат, только для TD-солвера будет несколько больший сдвиг по частоте. А в принципе, как сказал navuho: "Совпадение результата будет зависеть только от того насколько точно будут совпадать макет и нарисованная вами модель".
При "правильной модели" и при допуске на механобработку в десятки микрон получите расхождение результатов в десятые доли процента.
Чтобы скомпенсировать неточность механобработки, вводите дополнительные настроечные элементы.
А при наличии швёйцарского станка с ЧПУ можно свободно точить неочень-узкополосные фильтры на объемных, либо коаксиальных резонаторах, без применения всяких настроечных компонентов.

Четыре года назад считал резонаторы в FEMLAB-е, никакого выигрыша по точности расчетов, по сравнению с 8-ой версией HFSS, не обнаружил.

Полностью поддерживаю 'andybor'!

Верится с трудом, что такое возможно даже теоретически. По моей просьбе в HFSS несколько раз считали микрополосковые фильтры. Расхождение по полосе пропускания от 10 до 30 процентов, в зависимости от конструкции. Disigner или AWR всегда обеспечивали более достойное совпадение. Уточнение фактических размеров по реальному макету принципиально ничего не меняло.

А причем здесь FEMLAB? Если она считает также, то это совсем не означает, что нужно осваивать HFSS.

Скорее всего дело в "правильности модели". Моделирование микрополосковых фильтров имеет свою специфику. Графически точно нарисуйте вашу модель, иногда даже требуется объемно обрисовать профиль пайки. Правильно задайте граничные условия, порты, настройки солвера, учтите разброс параметров разъемов, разброс толщины подложки, разброс епсилон, допуски на толщину проводников платы, неоднородность материала подложки, погрешности травления, фрезеровки и т.д.. И всё получится

На это можно ответить что вышеуказанные AWR и Ansoft Designer дают приемлимую точность и без
"профиля пайки" и "разброса толщины подложки"
По моему мнению, имея MWO или Designer, незачем пытаться использовать HFSS для расчета простых микрополосковых устройств. Совпадение получить можно, но овчинка не стоит выделки.
А вот например попробуйте посчитать простой фильтр на двух связанных ДР с микрополосковым возбуждением, в экране... HFSS давал практически полное совпадение по ширине полосы пропускания и по форме АЧХ, правда центр смещен на 5%.

Попробуйте посчитать несложный узел на полосках с КСВ не более 1.05. Или попробуйте подготовить в серию узкополосный фильтр. Или посчитайте что-нибудь на подложке с высоким епсилон, где велика вероятность возбуждения паразитных мод. Вам вряд-ли захочется смеяться, а заодно и использовать AWR


А вы внимательно посмотрите дейт-шиты на эти ДР. Разброс по геометрическим размерам и по епсилон. Возможно и мешь поленились вручную положить, отсюда и погрешность такая. Кстати, в серьезных конторах все ДР подвергают входному контролю перед монтажом.

"Вам вряд-ли захочется смеяться, а заодно и использовать AWR"

никто и не смеялся, это была шутка, а AWR и так не использую, исторически Ansoft
употребляю (еще с Serenade)
Для учета разброса параметров существует статистический анализ, и в добавок,
например, как вы учтете неравномерность диэлектрической проницаемости в
образце подложки.

Да и Ansoft, тоже , не ангел. Посчитайте обычный 3-х звенный ФНЧ с эллептической характеристикой, на полосках. Designer даст вам уровень режекции в нуле за -60дБ. А HFSS выдаст значение -45дБ.
А на макете вы получите -40дБ. Всё верно, HFSS более точно расчитывает поля между различными звеньями устройства.


Да также, как вы и сказали - статистически. Только 3D-симулятор даст более точный результат, за счет трёхмерного меширования модели.

Доброго дня!!!

в HFSS 10.0 создана модель (расчёт в eigen mode) простейшего четвертьволнового коаксиального резонатора (вложение) - для упрощения заданы даже не цилиндры, а многоугольники, идеальная металлическая стенка - внешняя граница, за исключением нижнего основания (на нижнем основании - бесконечный слой вакуума - так как четвертьволновый резонатор)

частота прикинута, исходя из размеров (по высоте, разумеется) и задана даже с запасом (в меньшую сторону)
сначала возникает ошибка в модуле разбиения на ячейки (про уплотнении сетки в 0.2 ) - при уплотнении в 0.5 результат какой-то получается, но:
хотелось бы получить адекватное распределение поля, адекватную добротность (расчёт в eigen mode)
проблема в том, что HFSS не показывает ни того ни другого - поле не концентрируется в резонаторе - покидает его через нижнее основание - поэтому получается смешная добротность (порядка 10), а распределение не соответствует действительности

может это проблема коаксиальных структур (цилиндрические - нормально - адекватное распределение и добротность)

если не затруднит, подскажите!!!
спасибо!!!

Это кто вам такое сказал ?? Четвертьволновой резонатор ограничивается электрической стенкой на одном конце и магнитной - на другой.



Удивительно, что он даже добротность 10 насчитал. Вы поставили гр. условием согласованную нагрузку, все должно "со свистом" вылетать из такого резонатора.
Поставьте условие Perfect H на нижнее основание.

У коаксиального четвертьволнового резонатора с обоих торцов электрические стенки, другое дело, что центральная жила не качается второго. Вот и уходит у Вас вся энергия. И не нужно задавать электрические стенки на внешних границах структуры, они есть по умолчанию. Я вначале, когда в HFSS только залез, такую же двойную работу делал, но меня где-то в этой ветки направили на путь истинный. Это то, что сразу углядел, на большее сейчас времени нет, но, наверное, в этом дело.

Упс! Опередили!!!

Электрические - это у полуволнового резонатора.

Я имел в виду у реального резонатора обе границы металлические, но центральная жила не касается одной из них. Тама еще укорачивающая емкость образуется и частота резонанса возрастает. Или я не что-то путаю, давно это было?

спасибо за различные мнения!!!

с одной стороны, действительно - идеальная магнитная стенка на нижнем основании расставит граничные условия на свои места: только тангенциальная составляющая магнитного поля на нижнем основании (как и в случае с бесконечной вакуумной границей)
с другой: реальные четвертьволновые резонаторы работают с бесконечной вакуумной границей - нижняя часть не закрыта вообще

в модели радиусы коаксиала подобраны так, чтобы волновое сопротивление резонатора не согласовалось с волновым сопротивлением среды

Приветствую Всех! Меленький вопрос: Как задать условия возбуждения симметричной полосковой линии при ее исследовании. Какой велечины должен быть порт? И какой Wave или Lumped?
P/S Что то я совсем все забыл за лето

В коаксиале волновое сопротивление всегда 377 Ом и равно таковому в свободном пространстве.
Это TEM-линия, ничего подобрать не получится.


А что внутри резонаторов не бывает гр. условий типа E или H ?
Там, где ваш "реальный четвертьволновой резонатор" соединяется с "бесконечной вакуумной границей", как раз и образуется магнитная стенка.
Кстати, привeдите пример резонатора с "бесконечной вакуумной границей", что вы под ней подразумеваете ?

Это как? Поясните пожайлуста, может я чего-то не понимаю.

То N.Golov:
Я вот как раз сейчас ставлю wave порты на СПЛ на всем поперечном сечении размером 20х8 мм. Вроде бы расчеты нормальные получается. Но может это случайно такой удачный размер попался. Помнится с портами на МПЛ измучился изрядно, причем рекомендованные размеры не всегда адекватно действовали. Приходилось обсчитывать отрезок МПЛ и оптимизировать размеры портовой области до получения минимума отражения.

Благодарю за информацию. У меня стоит задача сравнить характеристики симметричной и несимметричной полосковой линии, поэтому для корректности сравнения приходится "крутиться " ....

спасибо!!!
с идеальной магнитной стенкой нормально зарезонировал (с достаточной добротностью, правильным распределением поля)

извините меня конечно, но волновое сопротивление коаксиального воленовода (для ТЕМ волны) определяется формулой (вложение - первое, что нашёл) - да, от частоты волновое на зависит, но определяется радиусами внешнего и внутреннего цилиндров (а также диэлектрической и магнитной проницаемостями вещества среды-заполнителя) - с физической точки зрения: при изменении радиусов, диэлектрической и магнитной проницаемостей, изменяются погонная ёмкость и индуктивность

действительно, бесконечная вакуумная граница - просто открытый нижний конец коаксиального резонатора в вакууме (воздухе) - аналогична условию идеальной магнитной стенки, но почему же HFSS не отображает этого???

Не нужно путать кислое с пресным. HFSS - это полевая программа и оперирует она полями !
Вы же приводите определение из теории длинных линий. Оно совершенно другое по смыслу.
С точки зрения теории волноводов волновое сопротивление это отношение поперечных компонент полей E и H,
а в теории длинных линий это отношение комплексных амплитуд напряжения и тока.
Так вот в коаксиале распространяется плоская TEM-волна у которой отношение компонент E и H не зависит от размеров и равно 120pi ~ 377 Ом .
Это и будет идеальной нагрузкой для коаксиальной линии. Выберите в качестве ГРУ в HFSS тип Impeadance и задайте Resistance 377 Ohm/square,
увидите, что ваш резонанс полностью исчезнет.

Весьма далеко от истины
То, что вы обмерили величиной 377Oм называется волновым сопротивлением свободного пространства и действительно определяется соотношением амплитуд E и H, или корню квадратному из соотношения мю к эпсилон. Назначение ГРУ в HFSS тип Impeadance , и последущего Resistance 377 Ohm/square, соответствует только назначению согласованного порта на торце линии, или "волновода c Zo=377Ohm, отсюда и отсутствие резонанса.
Но в коаксиальной линии, в отличии от свободного пространства, по проводникам текут токи и имеется разность потенциалов. А токи и потенциалы находятся в прямой интегральной зависимости от Е и Н компонентов TEM-волны. Пределы интегрирования определяются расстоянием между проводниками линии. А дальше, как в теории: Zo=U/I. 50Ом, 75 и т.д..

Я объяснять уже устал, честное слово. Это основы, азы. Читайте книжки...


Это никак не отменяет соотношения между E и H компонентами поля, которое и определяет поведение резонатора с импедансной границей.
Определение волнового сопротивления через токи и напряжения тут совершенно ни к чему.