HFSS实用建模技巧

摘要：

Ansys HFSS是一款常用于设计、仿真高频电子器件的三维电磁(EM)仿真软件，本次推文简单介绍下该软件中一些实用的建模技巧，便于初学者理解和学习。

0 1-写在前面

初学者在用HFSS软件进行3D建模时，往往会遇到想绘制一个模型，但是在HFSS中无从下手的问题。其实所有的基本建模方法和工具，在官方自带的Help文档都有详细解释。

本次推文则简单介绍下一些实用的建模技巧，例如可以通过勾选Attach to original object后，再点击DuplicateAlongLineEdit来将复制的个数改为变量形式。

看完全文后动手操练，相信大家都能自己绘制一个法向模/平面等角/阿基米德等螺旋天线。

0 2-别小看Lines

大家可能对HFSS的一维建模工具-Lines的第一印象就是用来围成一个封闭曲面，然后对用布尔运算Unite之后的曲线进行CoverLines操作，从而创建一个Sheet，最后用Thicken Sheet将其变成一个有厚度的实体。

实际上通过Lines工具可以直接构建实体！！！在HFSS中先画一个Straight Line，然后双击CreatePolyline，打开对话框如下：

接下来，在这个界面，我们可以将其变成Rectangle，Box，Cylinder甚至梯台物体。选择Type为Rectangle，通过更改Orientation(即平面的法向量)，Width(即平面另一边的尺寸)，即可实现Rectangle的构建；如果进一步修改Height的值(即Box的另一条棱长)，则可将其变为一个Box！

选择Type为Circle，则可将其变为一个Cylinder。Line的方向和起终点即代表Cylinder对象的轴向和上下面的中心位置，通过修改Diameter的值可以调节Cylinder的底面半径！

选择Type为Isosceles Trapezoid，则可将其变为一个梯台。通过修改Orientation、Width、Top Width和Height的值可以调节梯台的尺寸！

因此不难用Line对象在HFSS的3D建模器里构建如下模型：

0 3-Sweep操作

大家常用的Move、Rotate、Mirror、Duplicate Along Line、Duplicate Around Axis、Duplicate Thru Mirror只能解决一部分常规模型构建，如果需要复杂的平面、立体建模，则需要采用Sweep操作。

Sweep操作就是将一个线/面绕轴旋转、沿矢量方向或者路径进行旋转或者移动，在这个过程中线/面扫过的区域就成为了我们要构建的对象。HFSS中的Sweep有三种形式：Around Axis、Along Vector、Along Path。

Around Axis可将一个线、面对象绕X/Y/Z轴进行旋转，保留Sheet对象扫过的区域。下图是将一个Circle Sheet对象绕Z轴扫180度的结果。

再建立一个Circle Sheet对象，通过右键Delete Last Operation将其剥离为一个Circle Curve对象。将其绕Z轴扫180度可得到中空的曲管。

最后给出一个多段Line对象组成的Curve通过绕Z轴Sweep后得到的模型。

0 4-切割工具

通过Fillet和Chamfer可分别实现圆弧倒角和斜切操作。选中三维模型的一条Edge，设置好倒角半径即可。

选中三维模型的一条Edge，点击Chamfer可选择对称、非对称切角操作。这在解决微带线功分器的直角不连续性中提供了切角工具。

0 5-螺旋天线绘制

常用的螺旋天线，可以通过先绘制一个Circle，然后点击Helix在弹出的窗口先绘制一条旋转轴，然后随便设置相关参量，关闭后再点击CreateHelix。

通过Picth（每旋转一圈上升高度）和Number of turns（旋转圈数）修改螺旋线的相关参量。

当然，如果要建立一个旋转半径逐渐变化的螺旋线，可以修改Radius Change Per Turn。

除此之外，我们还可以通过Equation Based Curve，利用参数方程绘制一条螺旋线，然后让一个Circle面绕着螺旋线Sweep Along Path，构成螺旋天线！

0 6-Clipping看图

对于一个多层复杂模型，我们想看某一截面的透视结果，可以用Clipping工具。先选中一个横截面，然后点击Clip Plane，选择Use Selection即可。当然，也可以自己指定一个中心点和法向量来构造一个Plane。

最后可以通过拖动如下所示箭头进行截面的平移和旋转操作。

看到这里，感兴趣的读者可以自行绘制正弦天线和圆锥对数螺旋天线作为一个思考练习。

END

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