仿真技巧 | Ansys HFSS 3D Layout中设置边界条件的方法

1、空气盒子与辐射边界

1) 不同于HFSS，在HFSS 3D Layout中，空气盒子及其上的辐射边界是默认存在的，不用专门添加。默认情况下不显示空气盒子，用户可点击菜单栏设置。Layout-Draw HFSS Air Box，如下：

2) 如果需要修改空气盒子设置，点击菜单栏HFSS 3D Layout--HFSS Extents…，弹出Set HFSS Model Extent界面。

• Open Region：是否在空气盒子表面使用辐射边界或者PML边界。勾选之后可选择Radiation或PML边界。需要注意的是，PML边界只适用于长方体，选择PML边界时，不要勾选Truncate model at ground Layers，且Horizontal Padding的值必须大于0。

  
  

• Extents：下方的各项设置决定空气盒子的类型和填充。

  
  

• Type：空气盒子的形状，Bounding Box表示长方体，Conformal表示与PCB形状一致。

  
  

• Dielectric下的Horizontal：表示PCB上的介质层向外的扩展因子。无单位时，表示按比例扩展，比例基准区X，Y中的较大值。有单位时，表示扩展的绝对长度。

  
  

• Airbox下的Horizontal：控制空气盒子表面在X，Y方向离PCB有多远。扩展原则同上。

  
  

• Vertical Positive和Negative：分别控制空气盒子的上下表面里PCB有多远。Sync被选中时，Negative将与Positive保持一致。

2、Layer Stack中的边界条件设置

在Layer Stack中对于边界条件的设置都位于Analysis区域，如下图，包括Etch，Rough和Solver三个部分，对每一个金属层，都可以指定这三项设置。

• Etch：控制本层的横截面形状。

  Etch factor（蚀刻因子）定义如下：

  etch_factor = layer_thickness / (bottom_dimension - top_dimension) / 2

当top值大于bottom时，蚀刻因子为负，top值小于bottom时，蚀刻因子为正。在HFSS中，只有信号层具有蚀刻因子，介质层和负信号层不具有信号因子。

• Rough：设置本层的金属表面粗糙度。

  金属表面粗糙度与传导损耗有关。其中Top，Bottom和Side的表面粗糙度都可以独立设置。对于Groisse模型，可将表面粗糙度模型定义为值或变量，Groisse是传统模型，不具有因果性，仅适用于频域计算。最大阻抗倍增因子限制为2，对应高度抛光导体表面。传统项目默认使用Groisse模型。对于Huray模型，还需要设置Nodule radius和Hall-Huray surface ratio。Huray模型具有因果性。

• Solver控制HFSS 3D Layout在低频时对本层金属的处理方法。

  推荐使用DC thickness，并设置为Effective，可以在只使用面网格的情况下，准确计算金属的低频损耗。