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HFSS场计算器功能介绍

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3. 场计算器功能介绍

3.1 算式输入和确认区

算式输入自上而下,最上面算式是最新输入的,最下面算式的是最先输入的。 (注意这与传统的手持式数学计算其输入是相反的)

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3.2 算式输入区操作

算式输入区操作是通过其底部一排按钮实现的。 
    Push:压栈,将算式显示区的第一行压入栈区作缓存。 
    Pop:出栈,将栈区中的算式弹出进入算式输入区,算是中原有的第一行删除。 
    Rlup:向上滚动,栈区顶行移动到栈区底部,栈区内其他部分上移。 
    Rldn:向下滚动,栈区底行移动到栈区顶部,栈区内其他部分下移。 
    Exch:交换,算式区的第一行和第二行上下交换。 
    Clear:清除,清除算式输入区的公式。 
    Undo:撤销上一步操作。

3。3 物理量输入

输入栏 Input Column 包括所有计算所需的物理量:场数据、几何结构数据、数值。点击Qty (quantity)下拉菜单可以输入当前工程的场数据(如电场、磁场、坡印廷矢量等)。

所有物理量输入都是基于当前的激励情况(在Edit Source 中可以更改场的激励)

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E:电场;
    H:磁场; 
    Jvol:体电流,由如下公式计算,包含传导和位移电流。

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Jsurf:面电流,由如下公式计算:

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n是面的法线。
    Poynting:坡印廷矢量;

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Local SAR:局部比吸收率和 Average SAR 平均比吸收率,计算如下:

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ρ 是质量密度。

局部比吸收率是根据初始场量计算得到的,平均比吸收率是对于每个网格点计算包围该 网格点的小体积的平均 SAR。该体积通过 HFSS > Fields > SAR Setting… 设置确定。

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Surface Loss Density 面损耗密度和Volume Loss Density 体损耗密度:可以直接输出到 Ansoft ePhysics™ 模块中进行热分析的量。通过如下公式计算得到:

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Geometry:计算中所用到的几何结构。

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桔子彩票注册Constant:常数选择在物理和电磁场中常用的常数,如 Pi,E0,U0, C 等。

Number:输入标量、矢量、复数等计算中用到的数。

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Function:调用预先定义的变量和 HFSS 内部保留的变量。

Geometry Settings:设置几何结构的采样点数。

3.4 栈区数据类型

通过一系列输入、运算操作之后,栈区会出现不同种类的数据类型。 栈区中的数据格式:左边是数据类型,右边是相应的赋值,中间用冒号隔开。 

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数据类型共分三大类: Quantity, Geometry, Combination. 
    Quantity:主要是场数据、用户自定义数据或者是先前操作的数据结果。 
    Csc:表示标量复数,形式为(Re, Im)。 
    Cvc:表示矢量复数,形式为(Vx, Vy, Vz),Vx = (Re, Im)。 
    Vec:表示三维矢量,形式为(Vx, Vy, Vz) ,其中Vx等是标量。 
    Scl :表示标量值。 
    Geometry:是几何结构。 
    Vol:表示几何体,一般为物体名称。 
    Srf :表示面,可以是单独的面也可以是几何体上的其中一面。 
    Lin:表示线,可以是封闭的也可以是开放的。 
    Pnt:表示点。 
桔子彩票注册     Combination:在一定区域内的数据,比如,SclSrf ,在一个几何面上的标量数据。

3.5 数据类型转换

数据类型在进行一定操作之后会发生自动转换:
    (1)基于操作的变换,如两个矢量进行点乘变成标量。
    (2)类型组合,如在几何表面 Srf 上取矢量 Vec 的值 Value,得到 VecSrf 数据。 
    (3)几何类型数据一般不能转换。
    场计算器中大多数操作都只能针对特定类型的数据,并归类于场计算器中的某一栏。

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General 操作可针对不同类型的数据。Vector 操作只能作用于矢量数据,而 Scalar 操作 只能作用于标量数据。下表是对数据类型、操作、类型转换的一个简单总结。

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3.6 General 通用运算符操作

   

+ (plus) 相加运算:寄存器之间的加法运算,数据可以是矢量、标量、复数或者实数,但两者必须一致。
    - (minus) 相减运算:算式输入区的第一行减去第二行,数据可以是矢量、标量、复数或者实数,但两者必须一致。
  x (multiply) 相乘运算:算式输入区的第一行乘以第二行。其中一行必须是标量,另一行可以是标量也可以是矢量,但必须是实数。
   / (divide) 相除运算:算式输入区的第一行除以第二行。其中一行必须是标量,另一行可以是标量也可以是矢量,但必须是实数。。
    Neg 取负:在第一行的算式前加负号。可用于矢量、复数、标量。
    Abs 取绝对值:对第一行的算式取绝对值。可用于矢量、复数、标量。
    Smooth 平滑:对第一行的算式进行平滑操作。在作图时使曲线平滑,由于网格剖分和求解精度的关系,场量在跨越网格时可能在数值上产生跳跃。可作用于所有数据类型。直接输出的场量计算都已自动进行该操作。
   Complex 对第一行的算式进行复数运算。
    Real 和Imag 取复数的实部和虚部。
    CmplxMag 取复数的幅度值(矢量或标量)。
    CmplxPhase 取复数的幅度值(矢量或标量)。
    Conj 取复数的共轭,如复数C = A + jB ,取共轭计算后C* = A –jB。
    AtPhase 取特定相位下的场量。
    CmplxReal CmplxImag 将第一行的标量(矢量或非矢量)转化为某一复数的实部和虚部值。通常将其作用于只读数据,以便进行复数操作。
    Domain 为算式中的场量限定空间,在作图或计算时,将计算在限定的空间进行。使用方法:首先建立算式,得到所需的场量;在Geometry 中选定三维物体;点击Domain。

3.7 标量操作

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Vec? > X, Y, 或 Z 作用于第一行的标量或者复数标量使其变为矢量的相应某一个分量。 (数据将变为矢量或者复矢量) 
     1/x 倒数:求算式的倒数。复数或实数。
     Pow 乘方:输入次序:在第一行填入底数;填入乘方数;单击[Pow];显示出乘方式。
    √ 开平方。
    Trig 输入三角函数运算符:sin, cos, tan, asin, acos, atan, and atan2. 作用于第一行的实数数据,以弧度为单位。Atan 角度范围为-90 到90 度,atan2 角度范围为-180 到180 度
    d/d? > X, Y, 或 Z 微分运算
    ∫ 积分运算:可在线、面或体上对各种物理量进行积分运算。在第一行上显示几何结构,第二行输入积分计算的物理量。计算输入次序:首先建立算式,得到所需的场量,在Geometry 中选定积分计算的几何体(线、面或体),点击积分命令,进行积分运算,得到积分算式,点击[Eval]得到积分数值。(注意:对复数积分时可对实部和虚部分开操作,然后再通过 ComplexReal 和 ComplexImag 进行操作得到结果。)
    Min 和 Max 均包含Value 和 Position 两个操作。可以得到最小和最大的场数据和位置。该操作对象必须是非复数标量并限于某些特定操作 (Domain 或 Value) 如:SclLin, SclSrf , SclVol。
    ∇ 梯度计算:操作对象可以是复数,结果数据是矢量。
    Ln 和 Log桔子彩票注册 自然对数计算和常用对数计算,两者操作对象是实数,正标量数据。(如对 一常量取对数,必须先通过 Abs 操作取绝对值确保数据非负)

3.8 矢量操作.

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Scal? > X, Y, 或 Z 矢量的幅度,可选 X,Y或 Z分量。
   Matl:第一行的算式与材料特性进行乘除运算。输入过程:选择[Matl] 。显示[Material Operation];选择材料特性,Permittivity (epsi):相对介电常数,Permeability (mu):相对磁导率, Conductivity:电导率,Omega (ω):角频率、ω选择[Multiply] 或 [Divide] ; [OK] 结束。 
    Mag 得到矢量算式的幅度。不影响复数形式。
    DotCross 点乘和叉乘。Dot 操作后结果变为标量(实数或复数,依赖于操作的矢量形式)。 
    Divg (Divergence) Curl 矢量散度计算和矢量旋度计算。Divg 操作后结果为标量。Tangent 矢量在曲线上切向分量计算。建立矢量算式;通过[Geometry/Line] 选择物体;选择[Tangent] 计算切向分量。 
    Normal 计算物体表面或曲面上的法向分量。
    Unit Vec > TangentNormal ,法向或切向单位矢量。Tangent:切向单位矢量;Normal: 法向单位矢量。

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3.9 计算结果输出

Value 计算空间某点的场量值,场量幅度值,场量的 X ,Y, Z 分量。第二输入行的数 据可以是矢量或标量但必须是实数。第一行的几何图形可以是任意(点、面、线或体)。
    Eval 得到积分运算、最大值、最小值等数值计算结果,不显示单位。必须是单个数据, 数据格式可以是标量、复数、矢量。
    Write 将算式计算的结果以文件形式存盘以供 HFSS 之外所用。
    Export 将算式得到的场量按坐标范围输出。

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