HFSS射频仿真设计实例大全 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:电子工业出版社

作者:徐兴福

出品人:

页数:600

译者:

出版时间:2015-5

价格:99.00元

装帧:平装

isbn号码:9787121259234

丛书系列:

图书标签:

HFSS
专业书
电子辅助设计
简体中文
中国
software
2015
HFSS
射频
仿真
设计
实例
工程
电磁场
微波
天线
仿真

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具体描述

本书讲解了HFSS操作方法，并提供了大量的工程设计实例，分为基础篇（1～6章）和实例篇（7～21章）。基础篇包括HFSS功能概述、HFSS建模操作、网格划分设置、变量设置与调谐优化、仿真结果输出，以及HFSS与其他软件的联合、数据输入/输出等；实例篇包括PCB微带线、微带滤波器、腔体滤波器、介质滤波器、功分器、耦合器、微带天线、GPS/北斗天线、键合线匹配、SMA头、LTCC、DRO、频率选择表面的设计与仿真。

好的，这是一份关于其他射频仿真设计书籍的详细简介，内容力求详实、专业，且不涉及您提到的《HFSS射频仿真设计实例大全》中的具体内容。 --- 《微波与射频电路设计：从理论到实践的综合指南》本书简介在当今高速发展的信息技术和通信领域，射频（RF）与微波电路是支撑无线通信、雷达系统、卫星通信乃至物联网（IoT）等前沿应用的核心技术。本书旨在为电子工程、通信工程专业的学生、研究人员以及有志于进入射频与微波领域的工程师，提供一个全面、深入且极具实践指导意义的学习资源。本书的编纂基于一个核心理念：理论的深度与工程实践的紧密结合。我们认为，精通射频微波设计，不仅需要掌握电磁场理论和传输线理论的基础，更需要理解如何在实际的元器件限制和制程工艺下，将这些理论转化为高性能的系统和电路。内容结构与核心特色本书的结构设计遵循了从基础原理到复杂系统集成的递进路线，共分为六大部分，涵盖了现代射频与微波工程师必须掌握的关键知识点。第一部分：射频与微波电路基础理论本部分是全书的基石，系统回顾了分析射频电路所必需的数学和物理基础。重点阐述了集总元件电路分析的局限性，并深入探讨了传输线理论——这是理解高频现象的钥匙。传输线理论的深入剖析：详细讲解了史密斯圆图的应用，不仅仅停留在阻抗匹配的概念层面，更深入探讨了电压驻波比（VSWR）与回波损耗（Return Loss）之间的物理关系，以及如何利用史密斯圆图进行多级匹配网络的设计与优化。 S参数与网络分析：系统性地介绍了散射参数（S参数）的物理意义、测量方法及其在多端口网络分析中的核心作用。讨论了如何从S参数中提取增益、相位、群延迟等关键性能指标。第二部分：无源器件与匹配网络设计本部分将理论知识转化为实际设计能力，聚焦于射频电路中最基础也最重要的无源部分——匹配网络的设计与实现。阻抗匹配网络的设计方法论：详细对比了并联电感/电容（L-C）匹配、T型和$pi$型匹配网络的拓扑结构选择准则。着重讲解了All-Pole滤波器的理论基础，并结合实际的元件库，演示如何实现宽带匹配网络。滤波器基础与应用：涵盖了巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）等经典原型滤波器的理论推导，并延伸至耦合线滤波器和微带线滤波器的结构设计，包括对耦合系数和传输零点的控制。第三部分：有源器件的射频特性与建模射频系统的核心在于有源器件，如晶体管。本部分强调理解半导体器件在射频频段的非理想特性。晶体管的射频等效电路：针对BJT和FET器件，详细解析了高频下的等效电路模型（如$f_T$和$f_{max}$的物理含义）。噪声分析与噪声阻抗匹配：深入探讨了噪声系数（NF）的定义、测量及其对系统性能的影响。讲解了最佳噪声匹配（MNR）与最大增益匹配（MAG）之间的权衡与选择，这是设计低噪声放大器（LNA）的关键。第四部分：关键射频电路模块的系统设计本部分是本书的实践核心，通过多个实际案例，指导读者完成主流射频电路模块的完整设计流程。低噪声放大器（LNA）设计实践：涵盖了从噪声匹配到增益级联的设计步骤，重点讨论了输入级晶体管的选择对整体噪声性能的决定性影响，并讨论了反馈技术在LNA设计中的应用。功率放大器（PA）设计与线性化：详细分析了PA的工作模式（A、AB、C类），探讨了效率与线性度的冲突。着重讲解了包络跟踪（Envelope Tracking, ET）和预失真（Predistortion）技术在提升PA效率和降低杂散信号方面的应用。混频器与频率合成器：介绍了双平衡混频器的原理，并深入探讨了本地振荡器（LO）的相位噪声对接收机杂散性能的影响，以及锁相环（PLL）在频率合成中的设计技巧。第五部分：电磁兼容性（EMC）与系统集成随着电路集成度的提高，电磁干扰和串扰成为不可忽视的问题。本部分关注电路在物理层面的优化。电磁耦合与串扰分析：讨论了临界走线间距、屏蔽技术（如法拉第笼设计）和地平面设计对高频信号完整性的影响。 PCB布局与布线的高级技巧：强调了过孔（Via）的建模、差分信号的设计原则，以及如何通过合理的PCB层叠设计来控制特征阻抗和减少层间耦合。第六部分：设计流程与工具链的整合现代射频设计是高度依赖仿真工具的。本部分侧重于工程思维的培养，而非特定软件的操作手册。仿真与后仿的验证闭环：强调了从原理图仿真到电磁场（EM）后仿的流程管理。讨论了如何验证仿真模型的准确性，特别是针对非线性电路（如PA）的瞬态和频谱分析。设计验证与测试（DVT）：概述了设计完成后，如何利用矢量网络分析仪（VNA）、频谱分析仪和示波器等仪器，搭建测试平台，验证实物性能是否满足设计指标。适用读者对象本书特别适合以下读者： 1. 高校学生：攻读电子工程、通信工程、微电子学等专业的硕士或博士研究生，作为课程的深度参考教材。 2. 初级至中级工程师：刚刚进入射频、微波或射频IC设计领域，需要系统性地建立起从理论到实践的设计框架。 3. 系统架构师：需要理解下层电路性能瓶颈的系统级工程师，以便做出更合理的系统指标分配。通过本书的学习，读者将不仅掌握设计高性能射频电路所需的分析工具和设计方法，更能培养出应对复杂工程挑战的系统化思维。本书的每一章节都配备了理论推导、公式解析以及实际的工程案例分析，确保知识的可迁移性和应用性。

作者简介

目录信息

基础篇
第章 HFSS功能概述 1
1.1 概述 1
1.2 HFSS功能特点 2
1.3 HFSS基础知识 5
1.4 HFSS的边界条件 7
1.5 HFSS中的激励源 10
1.6 HFSS仿真常用设置 12
1.7 本章小结 14
第章 HFSS建模操作 15
2.1 建模相关自定义选项的设置 15
2.2 基础参数化建模 18
2.3 建模操作几何变换 25
2.4 坐标系的选择 30
2.5 创建3D几何模型实例 34
2.6 HFSS高级建模 36
2.7 本章小结 38
第章网格划分设置 39
3.1 有限元简介 39
3.2 设置求解频率 39
3.3 收敛误差 44
3.4 查看网格剖分情况 45
3.5 高级网格设置 47
3.6 应用网格设置 48
3.7 本章小结 48
第章变量设置与调谐优化 49
4.1 变量 49
4.1.1 变量类型 49
4.1.2 变量定义 50
4.1.3 添加、删除和使用变量 51
4.2 调谐分析 54
4.3 统计分析 55
第章仿真结果输出 56
5.1 回波损耗S11 56
5.2 输入阻抗Zin 58
5.3 导纳Y 59
5.4 Smith圆图 60
5.5 电压驻波比VSWR 62
5.6 方向图 63
5.6.1 二维增益方向图 63
5.6.2 三维方向图 67
5.7 数据及图形的输出 69
5.8 本章小结 71
第章 HFSS与其他软件的联合 72
6.1 HFSS与 Ansoft designer的协同仿真 72
6.1.1 新建工程设置 72
6.1.2 模型建立 73
6.1.3 端口和边界条件的设置 77
6.1.4 仿真和参数扫描设置 79
6.1.5 Ansoft designer 模型导入 81
6.1.6 HFSS模型的使用 84
6.1.7 Ansoft designer 仿真设置 88
6.2 HFSS模型的导出与导入 90
6.2.1 HFSS平面模型的导出 90
6.2.2 HFSS三维模型的导出和导入 94
6.3 HFSS数据的导出与导入 97
6.3.1 常用图表数据文件的导出与导入 97
6.3.2 sNP数据文件的导出和导入 99
6.4 HFSS与Matlab之间的联合仿真 103
实例篇
第章 PCB微带线仿真 107
7.1 微带线特性阻抗的仿真分析 107
7.2 不连续性对微带线影响的仿真分析 107
7.3 差分特性阻抗仿真 129
第章 Ku波段微带发夹线滤波器仿真 147
8.1 微带滤波器基本原理 147
8.1.1 微带线谐振器 147
8.1.2 耦合系数矩阵及滤波器的拓扑结构 147
8.1.3 外部品质因数 148
8.2 设计目标 150
8.3 整体图形 150
8.4 HFSS仿真步骤 152
8.4.1 谐振器的设计 152
8.4.2 耦合系数与谐振器间距的关系 164
8.4.3 外部品质因数与抽头位置的确定 166
8.4.4 滤波器的设计和优化 167
8.4.5 滤波器的优化仿真 180
8.5 本章小结 184
第章介质滤波器 185
9.1 滤波器指标要求及设计思路 185
9.1.1 滤波器指标要求 185
9.1.2 设计思路 185
9.2 用MWO（Micro Wave Office）确定滤波器的阶数 186
9.3 MWO（Micro Wave Office）路仿真 189
9.3.1 设置Project Options 189
9.3.2 绘制原理图 189
9.3.3 新建Graph 192
9.3.4 设置优化目标及分析 194
9.4 HFSS建模 196
9.4.1 新建工程 196
9.4.2 新建空气腔体 196
9.4.3 新建陶瓷块 198
9.4.4 新建内导体 202
9.5 新建外导体 204
9.5.1 新建下表面外导体 204
9.5.2 新建左右表面外导体 205
9.5.3 新建前后外导体 207
9.5.4 新建I/O Port 208
9.6 HFSS设置变量 209
9.7 HFSS设置边界条件 211
9.8 HFSS设置求解分析 213
9.9 HFSS优化 217
9.9.1 计算合适的滤波器长度 217
9.9.2 分析计算合适的耦合 221
9.9.3 联合分析计算合适的耦合与长度 223
9.9.4 微调 226
9.9.5 设置优化目标自动优化 228
9.9.6 小型化 231
9.10 实物测试与仿真结果比较 233
9.11 本章小结 234
第章腔体滤波器的设计与仿真 235
10.1 腔体滤波器结构的预估 235
10.2 谐振单元和耦合系数的仿真 238
10.2.1 谐振单元仿真 238
10.2.2 耦合系数的仿真 252
10.3 全波滤波器的建模与仿真 266
10.3.1 全波滤波器的建模 266
10.3.2 全波滤波器的仿真计算 272
10.4 本章小结 276
第章微带一分四功分器的设计与仿真 277
11.1 微带T型功分器的基本原理 277
11.2 微带T型功分器的HFSS建模分析 277
11.3 查看并分析HFSS仿真结果 300
第章微带定向耦合器设计与仿真 305
12.1 X波段微带定向耦合器设计要求 305
12.2 HFSS建模步骤 305
12.3 仿真 316
12.4 改善方向性 321
第章宽带非对称多节定向耦合器设计 330
13.1 非对称多节定向耦合设计原理与HFSS设计概述 330
13.1.1 非对称多节定向耦合器设计概述 330
13.1.2 HFSS设计环境概述 331
13.2 创建非对称定向耦合器模型HFSS环境 332
13.3 创建非对称多节定向耦合器模型 332
13.3.1 设置默认的模型长度单位 332
13.3.2 建模及边界设置相关选项设置 333
13.3.3 建模介质基板 334
13.3.4 建模非对称多节耦合器 337
13.4 非对称多节定向耦合边界条件和激励 350
13.4.1 非对称多节定向耦合器边界条件 350
13.4.2 非对称多节定向耦合器激励设置 351
13.5 非对称多节定向耦合HFSS求解设置 357
13.5.1 求解设置 357
13.5.2 扫频设置 357
13.6 检查和运行仿真分析 358
13.7 查看仿真结果 358
13.8 参数扫描分析 360
13.9 优化变量设置与分析 362
13.10 最终结果与导出版图 365
13.11 本章小结 368
第章侧馈/同轴馈电矩形微带天线设计 369
14.1 天线尺寸计算 369
14.2 HFSS软件建模 370
14.3 同轴馈电矩形微带天线仿真实例 387
第章微带八木天线设计与仿真 395
15.1 微带八木天线理论 395
15.2 设计目标 398
15.3 设计的整体图形 398
15.4 HFSS仿真步骤 398
15.5 本章小结 414
第章 GPS北斗双模微带天线设计与仿真 415
16.1 设计指标要求 415
16.2 设计方案 415
16.3 初始尺寸计算 417
16.4 新建HFSS工程与设计 418
16.5 模型创建 418
16.6 求解和扫频设置 431
16.7 设计检查和运行仿真分析 433
16.8 查看回波损耗 434
16.9 查看Smith圆图结果 434
16.10 参数扫描分析 435
16.11 查看调整后的天线性能 440
16.12 本章小结 447
第章 DRO谐振器设计与仿真 448
17.1 DRO设计原理 449
17.2 谐振腔体设计 449
17.2.1 新建HFSS工程 449
17.2.2 谐振腔体建模 450
17.2.3 建立圆柱形谐振腔体模型 450
17.2.4 设置边界条件和激励 453
17.2.5 求解设置 454
17.2.6 检查设计和仿真 454
17.2.7 查看仿真结果 455
17.3 10GHz DRO实例仿真 459
17.3.1 建立仿真模型 459
17.3.2 添加材料 462
17.3.3 设置边界条件和激励 463
17.3.4 求解设置 466
17.3.5 检查设置和运行仿真 466
17.3.6 查看仿真结果并分析 467
17.3.7 优化设计 469
17.3.8 导出仿真数据 472
第章 SMA头端接50欧微带线仿真 474
18.1 射频同轴连接器简介 474
18.1.1 连接器常见的几种安装方式 474
18.1.2 可拆卸式SMA连接器的模型及原理分析 475
18.2 可拆卸式SMA连接器的HFSS模型和设计指标 476
18.2.1 HFSS模型整体图形 476
18.2.2 可拆卸式SMA连接器HFSS模型参数 476
18.2.3 技术指标要求 477
18.3 HFSS仿真实例：Ku波段可拆卸式SMA接头转50欧姆微带线仿真 477
18.3.1 新建HFSS工程 477
18.3.2 创建50欧姆微带线模型 479
18.3.3 创建玻璃绝缘子模型 482
18.3.4 设置端口和求解、运行仿真并查看结果 489
18.3.5 设置参数扫描并查看结果 494
18.4 本章小结 497
第章键合线与PCB互连匹配电路设计 498
19.1 基本原理 498
19.2 设计目标 500
19.3 HFSS设计步骤 501
19.4 本章小结 522
第章 LTCC无源器件的设计与仿真 523
20.1 LTCC技术概述 523
20.1.1 LTCC的概念 523
20.1.2 LTCC的技术特点 524
20.1.3 LTCC的应用领域 525
20.1.4 LTCC的工艺流程 525
20.2 LTCC滤波器基本理论 526
20.2.1 LTCC滤波器 526
20.2.2 内埋置电感 528
20.2.3 内埋置电容 529
20.2.4 梳状线结构的带状线滤波器理论 530
20.2.5 LTCC中的带状线 531
20.3 LTCC滤波器设计与仿真 532
20.3.1 三维模型 533
20.3.2 求解设置 546
20.3.3 仿真分析 556
20.3.4 参数扫描 559
20.4 本章小结 566
第章频率选择表面仿真 567
21.1 频率选择表面基本理论 567
21.2 设计目标和整体图形 568
21.3 HFSS设计步骤 568
21.4 本章小结 583
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读后感

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用户评价

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这本书的厚度和内容的详实度让我感受到作者的诚意与功力。我个人对系统级仿真与器件级仿真的结合非常感兴趣。射频系统性能的最终体现，往往是电路级参数与电磁环境相互作用的结果。我期望书中不仅仅停留在单个元件的仿真，还能展示如何将HFSS的仿真结果（如S参数、辐射效率）导入到Keysight ADS或Cadence Spectre等电路仿真平台中，进行更全面的系统级性能评估。这种跨工具的集成仿真能力，是当前复杂射频前端设计中一个难点。此外，对于天线设计，除了基础的辐射性能，我也非常关注其与周围环境（如机壳、人体模型）的耦合效应分析，书中是否提供了相应的CST/HFSS联合仿真或人体模型导入的实例，以评估SAR值或系统兼容性？这方面的案例将是检验本书工程深度的试金石。

评分☆☆☆☆☆

从一个业余爱好者，到初级设计人员，再到资深专家的不同视角来看，这本书的价值定位似乎非常清晰——它旨在成为一个全生命周期的参考手册。对于初学者，它提供了坚实的软件操作基础和清晰的物理概念导入；对于有经验的设计师，它提供了解决疑难杂症的“独家秘籍”。我尤其好奇书中关于“容差分析”或“设计优化”章节的论述。在实际生产中，元件的加工精度和装配误差是不可避免的。书中是否详细展示了如何利用HFSS的参数化扫描功能，配合优化算法（如遗传算法、梯度下降法），来找到满足所有设计指标的最优几何参数，并给出这些优化过程的收敛曲线和关键参数的敏感度报告？如果能看到这类从“仿真”到“可制造性设计”的完整闭环实例，这本书的实用价值将远超一般的技术手册，真正成为我工具箱里不可或缺的“镇宅之宝”。

评分☆☆☆☆☆

我是一名高校教师，在指导学生进行毕业设计和科研项目时，常常需要引入前沿的仿真工具和方法。市面上很多教材的案例陈旧，跟不上行业发展速度。因此，我更看重这本书在处理新型结构和先进工艺方面的能力。例如，对于毫米波和太赫兹频段的设计，传统方法的仿真设置可能不再适用，需要借助更先进的网格划分技术和边界条件处理。这本书如果能涵盖例如波导耦合器、高效率集成天线等热点课题的仿真流程，并阐述其背后的电磁原理，无疑会成为我备课和指导研究生的宝贵资料。另外，书中对仿真脚本（VBScript或Python API）的应用介绍是否深入？自动化参数扫描和优化流程的构建，是提高研发效率的必经之路，如果能看到这方面的实用范例，将极大提高我将此书推荐给研究生群体的意愿。

评分☆☆☆☆☆

这本书的目录和内容介绍着实让人眼前一亮，尤其对于我这种在射频电路设计领域摸爬滚打多年的工程师来说，简直是久旱逢甘霖。我一直渴望找到一本既有理论深度又不失工程实践指导的教材，市面上很多书要么过于侧重理论推导，读起来枯燥乏味，要么就是纯粹的软件操作手册，缺乏对底层物理原理的剖析。这本《HFSS射频仿真设计实例大全》似乎完美地平衡了这两者。从书名就能看出，它主打的是“实例”，这意味着读者可以直接对照自己的项目需求，找到相应的仿真流程和技巧。我非常期待看到书中如何处理复杂的结构，比如多层PCB的层叠设计、高Q值腔体谐振器的建模、以及针对特定应用场景（如滤波器、天线阵列）的优化策略。特别想知道它在处理非理想因素，例如焊球效应、PCB基板损耗等方面的仿真技巧，这些往往是仿真结果与实际测量值产生偏差的关键所在。如果书中能提供一些不同材料参数对仿真结果影响的敏感性分析案例，那就更棒了，这将极大地提升我们设计验证的准确性。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书后，首先映入眼帘的是其排版和图示的精细程度，这对于理解复杂的电磁场分布至关重要。我发现书中对HFSS界面的操作讲解非常细致，即便是初学者，对照着图文也能快速上手，但这并非肤浅的“点这里、点那里”的教程。更吸引我的是，它似乎深入探讨了不同求解器（比如瞬态、频域、模态）的选择依据和适用场景。这才是区分“会用软件”和“精通仿真”的关键所在。很多工程师在实际工作中会遇到求解器收敛困难的问题，或者仿真速度过慢，这本书如果能提供针对性的调试思路和收敛加速的秘诀，那价值就不可估量了。我特别关注其中关于后处理和结果可视化的部分，如何有效地将复杂的S参数、远场方向图、表面电流分布转化为直观、有说服力的工程报告，是项目评审中必不可少的一环。期待看到书中对EMI/EMC相关仿真的介绍，毕竟这在现代电子产品设计中占据了举足轻重的地位。

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