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图书介绍


HFSS原理与工程应用


谢拥军,刘莹,李磊 等 著

    

发表于2021-05-11

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出版社: 科学出版社
ISBN:9787030247414
版次:1
商品编码:10005612
包装:平装
开本:16开
出版时间:2009-09-01
用纸:胶版纸
页数:411
字数:594000
正文语种:中文

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具体描述

内容简介

  《HFSS原理与工程应用》内容包括Ansoft HFSS软件的微波工程基础和计算方法原理、使用技巧和工程应用指南。《HFSS原理与工程应用》内容由5章组成。第1章介绍了微波技术的基本理论和基础知识;第2章讲述了电磁场有限元方法的基本原理;第3章对软件的界面、使用方法作了简单介绍;第4章详细给出了Ansoft HFSS的计算原理与使用技巧;第5章通过大量的工程实例使读者能够熟练掌握Ansoft HFSS软件,对于实际工程问题给出正确的仿真解决方案。
  《HFSS原理与工程应用》体系完整、可读性强且工程应用特色鲜明,可作为高等院校、研究院所、公司等从事射频微波技术的工程人员的工程手册,也可作为高校相关专业的研究生和本科生的科研教学参考书。

内页插图

目录

前言
第1章 微波理论和工程的基础知识
1.1 电磁场的基本理论
1.1.1 麦克斯韦方程组
1.1.2 时谐场的麦克斯韦方程组
1.1.3 波动方程及其边界条件
1.1.4 电磁波的传播
1.2 微波工程中的网络方法
1.2.1 微波传输线理论
1.2.2 微波网络及其s参数
1.3 微波工程中的内问题
1.3.1 导波结构
1.3.2 微波谐振器
1.3.3 微波无源元件
1.3.4 微波内问题的复本征值问题
1.4 微波工程中的外问题
1.4.1 天线的分析和设计
1.4.2 电磁散射
1.5 微波系统的电磁兼容问题
1.6 微波周期结构的分析方法
1.7 微波工程领域的前沿和热点
第2章 微波工程问题的有限元数值计算方法
2.1 微波工程问题的分析方法
2.2 微波工程问题的数值分析方法
2.2.1 加权残数法的概念
2.2.2 基于加权残数法的矩量法和有限元方法简介
2.2.3 差分法原理
2.2.4 基于差分法的时域有限差分法
2.3 有限元方法的基本原理
2.3.1 有限元方法的原理——从一维的例子来看其建模的过程
2.3.2 三维时谐场有限元问题
2.3.3 有限元方程组的求解
2.3.4 有限元方程组的区域分解算法和条件数预处理技术
2.4 电磁内问题和外问题的不同处理
第3章 Ansoft HFSS使用介绍
3.1 工作环境介绍
3.1.1 菜单栏
3.1.2 工具栏
3.1.3 状态栏
3.1.4 工程管理窗口
3.1.5 属性窗口
3.1.6 进度窗口
3.1.7 信息管理窗口
3.1.8 3D模型窗口
3.2 建立HFSS工程的一般过程
第4章 Ansoft HFss软件的计算原理和使用技巧
4.1 HFSS项目求解分类及过程
4.1.1 本征值求解和激励求解
4.1.2 HFSS中s参数的定义和求解
4.2 HFSS项目的建模
4.2.1 HFSS软件参数化建模的常用技巧
4.2.2 HFSS软件的高级建模方法
4.2.3 HFSS软件中的网格剖分原理
4.3 HFSS项目的激励设置
4.3.1 HFSS软件的波端口
4.3.2 HFSS软件的集总端口
4.3.3 HFSS软件的Floquet端口
4.3.4 差分对激励
4.3.5 磁偏置源激励
4.3.6 照射波激励
4.4 HFSS项目的边界条件
4.4.1 理想导体边界
4.4.2 理想导磁体边界
4.4.3 阻抗边界
4.4.4 辐射边界
4.4.5 理想匹配层
4.4.6 有限导体边界
4.4.7 对称边界
4.4.8 主从边界
4.4.9 集总RLC边界
4.4.10 分层阻抗边界
4.4.11 无限大地平面
4.4.12 网屏阻抗边界条件
4.4.13 频率相关的边界和激励
4.4.14 HFSS中的默认边界分配
4.5 HFSS项目的材料设置
4.5.1 相对磁导率
4.5.2 相对介电常数
4.5.3 电导率
4.5.4 介质损耗角正切
4.5.5 磁损耗角正切
4.5.6 各向异性材料
4.6 HFSS项目的辐射和散射问题设置
4.6.1 HFSs软件中辐射问题的计算方法
4.6.2 HFSS软件中散射问题的计算方法
4.7 HFSS项目的求解设置
4.7.1 HFSS软件的基函数类型
4.7.2 矩阵方程求解器
4.7.3 自适应迭代求解分析过程
4.7.4 单个频率求解和扫频解
4.8 HFSS项目的后处理
4.8.1 电磁场矢量的求解
4.8.2 场计算器的使用
4.8.3 HFSS软件提供的优化计算功能
第5章 工程应用实例
5.1 微波无源元件
5.1.1 微波滤波器
5.1.2 微波混合接头
5.2 微波天线
5.2.1 对称振子
5.2.2 双模圆锥喇叭
5.2.3 微带贴片天线
5.2.4 波导缝隙阵
5.2.5 螺旋天线分析
5.2.6 共形天线
5.3 频率选择表面
5.3.1 设计背景
5.3.2 设计原理
5.3.3 HFsS软件的仿真实现
5.3.4 仿真结果的分析和讨论
5.4 信号完整性分析
5.4.1 信号完整性基本参数分析
5.4.2 PCB板信号完整性分析
5.4.3 对导出的HFSS project进行仿真分析
5.5 大功率微波的热分析
5.5.1 研究背景
5.5.2 铁氧体简介及环形器设计原理
5.5.3 仿真设计过程简介
5.5.4 HFss仿真流程
5.5.5 ePhysicsTM介绍
5.5.6 使用ePhysicsTM对环形器进行热及应力分析
5.6 电磁兼容分析
5.6.1 天线间互耦分析
5.6.2 “自顶而下”的电磁兼容设计流程
5.7 电磁散射
5.8 相控阵天线的单元法分析及RCS计算
5.9 协同设计方法——LTCC器件的协同仿真
5.9.1 Ansoft tDesigner/Nexxim软件简介
5.9.2 LTCC技术简介
5.9.3 LTCC器件协同设计原理
5.9.4 基于HFSS和Designer协同仿真设计
参考文献

前言/序言

  微波技术广泛应用在网络设备与宽带部件、雷达、通信、电子对抗、集成电路、印刷电路板设计、医疗电子系统、电磁兼容、微波能应用、微波环境遥感系统等领域。微波工程的分析和设计工作具有很大的难度,传统的解析分析方法只能适用于少数简单问题,对于电磁系统高度复杂的当代微波工程问题,往往采用近似分析和实验验证,这使得设计工作通常需要经过反复的设计、加工、调试过程才能得到令人满意的结果。这样一个设计周期往往很长,难以在当今日趋激烈的竞争中占有优势。
  20世纪60年代出现了微波分析的数值方法,在此基础上,第一个微波技术的电子设计自动化(EDA)软件——美国Ansoft公司的HFSS(HighFrcquencyStructurcSimula—tor)软件在80年代诞生。现在,微波EDA软件已经成为微波工程师进行天线、微波电路、电磁兼容等设计的最基本、最有力的工具。
  HFSS是基于电磁场有限元方法(FEM)分析微波工程问题的三维电磁仿真软件。HFSS以其无与伦比的仿真精度和可靠性、快捷的仿真速度、方便易用的操作界面、稳定成熟的自适应网格剖分技术,成为微波设计的首选工具和行业标准,已经被广泛应用于航空、航天、电子、半导体、计算机、通信等多个领域,帮助工程师们高效地设计各种微波结构。此次,西安电子科技大学和美国Ansys公司中国子公司(原美国Anso{t(中国)公司)合作推出本书,为从事微波技术的工程人员介绍该软件的基础知识、使用技巧和工程应用方法。
  本书内容由5章组成。第l章简要介绍了微波工程设计中涉及的专业基础知识。第2章介绍了数值方法的原理,着重于有限元方法原理。前两章内容是正确使用HFSS软件的基础知识。第3章对于HFSS软件的界面及使用方法作了简介。第4章中包含了HFSS软件的使用技巧和深层的应用原理,既能起到初学者入门指南的作用,也可满足部分高水平使用者的需求。第5章给出了HFSS软件在微波技术9个重要领域应用的20余个工程实例,所有工程实例均包括从设计背景、设计原理到仿真实现的完整流程,突出了HFSS软件面向工程的各种解决方案。
  在写作中,考虑到软件功能的不断升级和读者群的多种需求层次,编著者力求建立从基础到应用的完整体系,理论阐述部分深入浅出,仿真流程部分图文并茂,帮助读者获得HFSS软件的基本概念和使用方法。并在此基础上,给出大量的软件使用指南和应用技巧,帮助读者正确、灵活地使用软件。HFSS软件是一个应对日益发展的工程需求而不断发展的软件,与此同时它应用于不同设计问题时也具有其特殊性。但是软件最大的实用性在于其协同多种Anso{t的其他EDA软件所提供的设计“平台”的概念,关于这一点,编著者希望通过第5章的大量工程实例来帮助读者建立这一设计理念和设计方法。这些工程实例中,也包含了多年来本书编著者使用HFSS软件解决工程问题的心得体会。
  特别感谢西安电子科技大学的李晓峰、王瑞、徐挺威、田超、吴召海、莫远楠、许昭、史少洪、杨晓东等为本书付出的辛勤劳动。
  感谢美国Ansys公司中国子公司首席代表邱春雷先生及其技术支持团队对于本书的大力支持。
  由于微波与射频技术发展极其迅速,因而在内容的选取、组织,问题的分析和论述等方面可能存在诸多不足,诚恳欢迎广大读者批评指正。
  编著者
  2009年6月
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用户评价

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谢拥军老师的第二本HFSS书,比上一本更有深度,增加了很多理论内容以及工程实践部分,对HFSS的学习和应用非常有帮助。

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