HFSS仿真宝典 | 坡印廷矢量与面辐射功率计算

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“ 利用HFSS可以将电磁场的能流密度进行具象化展示与量化计算，本文介绍在仿真后处理中如何进行坡印廷场图绘制，并借助Field Calculator工具计算面上的辐射功率，用于分析复杂电磁问题。”

关键词：Poynting Vector，Field Calculator

01 坡印廷矢量

坡印廷矢量（Poynting vector），也称能流密度矢量，其方向代表电磁能传递方向，大小表示能流密度，国标单位是瓦特每平方米（W/m^2）。它以其发现者约翰·亨利·坡印廷来命名的，通常记作S，定义为：S=E×H。其中，E是电场强度，H是磁场强度。

02 绘制Poynting场图

在HFSS中可以将某一面上的PoyntingVector进行具象化绘制，具体操作流程如下：

Pick Face → Plot Fields → Other → Vector_RealPoynting

根据颜色，红色代表高辐射功率密度，蓝色代表低功率密度。可以看出，对于Dipole天线而言，中间区域辐射更强，与远场方向图结果在趋势上保持一致。

03 Field Calculator计算面辐射

如何具体计算出某一面上的辐射功率？

参考HFSS Help Document《Calculating Net Power Flow through a Surface》，我们可以利用Field Calculator场计算器进行操作。

进行场计算前，需要先绘制一个non model的Sheet。如果表面为已经存在的实体，则不需要单独创建。

Field Calculator操作如下：

详细文字步骤：

Calculator Operation	Resulting Stack Display (top entry only unless noted)
Quantity>Poynting	CVc : Poynting
Complex>Real	Vec : Real(Poynting) (discards the unneeded imaginary component)
Geometry>Surface...> {select surface}	Srf : Surface(Facelist1) (above is example; user surface shown may vary)
Normal	SclSrf : SurfaceValue(Surface(Facelist1), Dot(Real(Poynting), SurfaceNormal) (takes the dot product of the vector data with the normal to the surface(s) selected)
∫	Scl : Integrate(Surface..)
Eval	Scl : {numerical value} (final answer in watts)

来源：电磁学社

HFSS UG UM 电场 SCL

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首次发布时间：2025-05-17

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