===== 前言 =====

ANSYS Electromagnetics Suite电磁场仿真可帮助用户快速、经济地设计出创新性的电子电气产品。Ansys 软件能够对组件、电路和系统设计的电磁性能进行独立仿真，还可以对温度、振动和其他重要机械效应进行评估。

对于想要从事有关行业的人来说，学会ANSYS Electromagnetics Suite是必不可少的。软件的GUI对应的名称是ANSYS Electronics，我们常说的HFSS从2016的版本开始，已经是ANSYS Electronics中的一个组件。

同时，本文为作者的学习笔记，是HFSS（ANSYS Electronics）系列的第一篇文章，也是入门系列的文章，采用的软件版本是ANSYS Electromagnetics Suite 2021 R2。

===== 软件安装 =====

推荐一位大佬的博客，ADS、HFSS、AD这些电子行业常用的软件，在他的博客都能下载到：[[https://www.mr-wu.cn/ansys-electromagnetics-suite-2021-r2-free-download/|ANSYS Electromagnetics Suite 2021 R2 电磁场仿真软件下载及安装教程]]

{{ :hfss_01.png?nolink | 软件安装完成后的桌面图标 }}

安装好了后，点击上面这个图标能打开软件。

===== 建立工程 =====

{{ :hfss_02.png?nolink | 默认工程与新建 HFSS 设计入口 }}

新打开的软件，默认已经建立好了一个项目工程，如橙色部分。按照红色部分的指引，新建一个HFSS的设计。

从中可以看出，它支持建立一个3D的设计。这里我们直接选择第一个，建立一个普通的设计。

{{ :hfss_03.png?nolink | 选择设计类型 }}

建立完设计后，就变成下面的界面。

{{ :hfss_04.png?nolink | 建立设计后的软件界面 }}

===== 绘图工具 =====

这里重点说一下Draw区的一些工具。

{{ :hfss_05.png?nolink | Draw 区绘图工具总览 }}

先看看左边部分，这部分主要关于界面操作。从左到右依次是：

  - 对图形操作，包括保存，复制，粘贴，剪切，删除等。
  - 选择图形时可以选择的类型，包括Object，Group，Submodel等。
  - 选择查看或隐藏某些图形。
  - 对编辑界面的调整，包括界面大小，方位，旋转，视图（例如左视图）。
  - 将某些图形充满整个窗口，Fit All代表所有，Fit Selected代表选中的。

{{ :hfss_06.png?nolink | 左侧工具（界面操作） }}

再来看看中间部分，这里主要关于绘图。从左到右依次是：

  - 创建简单的3D图形，包括长方体，圆台或圆锥，立体螺旋结构，圆柱，球体，平面螺旋结构，正多边形台体，圆环，梯形线。
  - 创建简单的2D图形，包括矩形，圆等。
  - 创建简单的线条，包含直线，圆弧，自定义曲线等。
  - 创建区域，添加点，添加切面。
  - 操作图形，包括移动，旋转，镜像。
  - 操作图形同时复制一份，包括移动，旋转，镜像。
  - 布尔运算，包括并，交，减等。
  - 将平面变成立体。
  - 对角进行裁剪，变成弧边或斜边。
  - 对面，网格，边进行操作。

{{ :hfss_07.png?nolink | 中间工具（绘图） }}

最后看看右边部分，这里主要关于网格和坐标。从左到右依次是：

  - 对坐标的操作。
  - 测量图形和修改单位（公制和英制，也就是mm和mil）。
  - 显示网格，默认是XY网格。
  - 吸附特殊点，例如网格交点，图形中心，图形边角，图形边线中心等。
  - 层叠有关的设置。

{{ :hfss_08.png?nolink | 右侧工具（网格和坐标） }}

具体的，这些工具如何使用？其实是非常简单的，这里就不一一细说了，自己把每个工具都试一下，就能明白其中的奥秘，尤其是学习过AutoCAD的人，那是很快上手的。

===== 修改属性 =====

当绘制了一个图形时，如何修改它的属性？

=== 物理化学属性 ===

在做仿真之前，是需要对图形的物理化学属性进行定义的，例如介电常数，电阻率等。单击图形，使其变成粉红色，会出现左边的Properties窗口。常用的有四个，依次为：

  - 图形的名字。
  - 图形的材料属性，例如介电常数，电阻率。
  - 图形的显示颜色。
  - 图形的显示透明度。

{{ :hfss_09.png?nolink | Properties 属性窗口 }}

其中最重点的是第二项Material。点开选项，点击Edit。

{{ :hfss_10.png?nolink | Material 材料编辑入口 }}

可以看出，ANSYS给出了很多常用的材料，例如常见的空气air，还有一些常见的金属例如氧化铝、铜，以及一些厂家的高频板材基板。

{{ :hfss_11.png?nolink | 材料列表 }}

在搜索框里搜索，可以查找对应的材料，例如搜索铜。

{{ :hfss_12.png?nolink | 搜索材料（铜） }}

在下面的选项中，可以对材料进行修改，例如修改，添加，删除等操作。

{{ :hfss_13.png?nolink | 材料编辑选项 }}

=== 尺寸坐标属性 ===

在绘制了图形后，我们怎样修改尺寸和坐标属性。一般都是选择Model下的黄色图标的图形，例如CreateBox和CreatePolyline，双击它。

{{ :hfss_14.png?nolink | 工程树中的 CreateBox / CreatePolyline }}

对于这个长方体，可以修改坐标值。

{{ :hfss_15.png?nolink | 修改长方体坐标 }}

对于线段，可以修改类型，宽度，高度等。

{{ :hfss_16.png?nolink | 修改线段类型、宽度、高度 }}

===== 设置变量 =====

当我们需要对电路进行仿真优化的时候，就需要对我们所关心的参数进行扫描。在扫描之前，需要把参数变成一个变量。

=== 普通变量 ===

如果仅有一个设计，或者设计之间的数据不需要互通，那么设置一个普通变量即可。双击要添加变量的图形，例如这里选择一个线段（已经转变成了微带线）。直接把数值变成变量名即可。

{{ :hfss_17.png?nolink | 属性中直接填变量名 }}

如果一开始的值是0或未知，则会弹出一个窗口，让你设置一个初值。

{{ :hfss_18.png?nolink | 设置变量初值 }}

设置好的变量也可以进行修改。在HFSS菜单中找到倒数第二项。

{{ :hfss_19.png?nolink | HFSS 菜单中的变量入口 }}

即可对变量进行修改。

{{ :hfss_20.png?nolink | 修改变量 }}

=== 全局变量 ===

如果我们有多个设计，想在多个设计中使用同一个变量，那么就需要使用全局变量。

{{ :hfss_21.png?nolink | Project 菜单 }}

选择Project菜单中的倒数第二项。

{{ :hfss_22.png?nolink | 添加全局变量 }}

添加一个。

{{ :hfss_23.png?nolink | 设置全局变量名字与初值 }}

设置名字，和初值。

{{ :hfss_24.png?nolink | 生成的全局变量（名字前带 $） }}

就出现了一个全局变量，名字前带 "$"。

{{ :hfss_25.png?nolink | 引用全局变量 }}

要引用时，只需要把名字添加进去，注意要带 "$"。

{{ :hfss_26.png?nolink | 带 $ 引用全局变量 }}

===== 一些技巧 ===

=== 围线成面 ===

软件中默认给的平面绘制，能绘制的图形类型还是比较少的，有时候我们需要绘制特殊的图形，就需要自己画线，然后连成面了。

{{ :hfss_27.png?nolink | 三条线段围成三角形 }}

在绘制直线的时候，只要线段最终形成一个封闭的面，软件会自动生成一个面。例如下面三条线段围成了三角形。

{{ :hfss_28.png?nolink | 软件自动生成面 }}

软件自动生成了面。

=== 直线变换 ===

很多时候，要建立微带线，直接绘制长方体会比较繁琐，同时，绘制好的长方体无法改变尺寸。所以，我们一般直接使用直线工具来绘制。例如，现在绘制了一个20mm长的线段。

{{ :hfss_29.png?nolink | 绘制 20mm 长的线段 }}

双击对应的叠层。

{{ :hfss_30.png?nolink | 双击叠层 }}

修改它的类型，以及宽和高，点击确定。

{{ :hfss_31.png?nolink | 修改类型与宽高 }}

这样，就生成了对应大小的一个长方体。

{{ :hfss_32.png?nolink | 生成的长方体 }}

=== 坐标定位 ===

在绘制图形时，我们常常需要一个很精确的尺寸和坐标，此时，我们可以手动输入坐标值，而不是使用吸附功能。在绘制时，我们会发现，右下角的坐标轴随着鼠标的移动而变化。

{{ :hfss_33.png?nolink | 右下角坐标随鼠标变化 }}

我们可以将鼠标移动到这里，然后手动输入下一个要绘制的点的坐标。选择Absolute，即绝对坐标，这个值是相对于原点（0,0,0）而言的，可以输入X，Y，Z。

{{ :hfss_34.png?nolink | Absolute 绝对坐标 }}

如果设置成Relative，则是相对坐标，这个值是相对于上一个点或参照点而言的，可以输入dX，dY，dZ。

{{ :hfss_35.png?nolink | Relative 相对坐标 }}

=== 坐标变换 ===

一般来说，我们绘制图形是以XY平面为底部的，网格也是在XY平面的，例如下面的图形。

{{ :hfss_36.png?nolink | XY 平面网格示例 }}

我们怎样切换网格显示的面，来达到不同的效果？首先设置坐标轴样式，这里改成YZ。

{{ :hfss_37.png?nolink | 坐标轴样式改为 YZ }}

可以看到，网格变到了YZ平面上。然后就可以在这个平面上绘图了。

{{ :hfss_38.png?nolink | 网格切换到 YZ 平面 }}

=== 绿油覆盖 ===

有时候设计高速PCB时，需要考虑阻焊层，也就是俗称的绿油层，对电路的影响。由于铜层的线是凸起的，绿油覆盖上去也是凸起的，如何快速设计？

{{ :hfss_39.png?nolink | 基板与三条微带线 }}

如图所示，我们绘制了一个基板，尺寸为20mm*20mm，在基板上绘制了三条微带线。当然，这个微带线的高度完全是不符合实际的，实际的铜层厚度一般为17um或者35um，这里为了效果更明显，设置了0.2mm的厚度。

{{ :hfss_40.png?nolink | 绘制覆盖基板的面 }}

绘制一个面，只要比基板大，同时完全覆盖基板，移动至基板上方。

{{ :hfss_41.png?nolink | 选中所有 }}

选中所有。

{{ :hfss_42.png?nolink | Sheet 里选择 Project Sheet }}

在Sheet里选择Project Sheet。

{{ :hfss_43.png?nolink | 设置厚度 0.1mm }}

选择厚度和角度，这里设置厚度为0.1mm。按下确定。

{{ :hfss_44.png?nolink | 绿油覆盖上传输线 }}

这个时候，绿油就覆盖上传输线了。

{{ :hfss_45.png?nolink | 绿油层属性设为 SolderMask }}

最后，别忘了把绿油层的物理化学属性设置成阻焊层。名称为SolderMask。

=== 拉伸平面 ===

在设计3D体的时候，往往无法一次设计到位，有时候需要对体的某一个面进行拉伸，来得到新的图形。

{{ :hfss_46.png?nolink | 选择捕捉设为 Face }}

首先设置选择捕捉为Face，也就是面。

{{ :hfss_47.png?nolink | 选中要拉伸的面（粉色） }}

选择要拉伸的面，会变成粉色。

{{ :hfss_48.png?nolink | Surface 菜单第一项 }}

在Surface里选择第一项。

{{ :hfss_49.png?nolink | 输入拉伸长度 }}

在弹出的窗口中，输入要拉伸的长度。正数为轴的正方向，负数为轴的负方向。点击确定。

{{ :hfss_50.png?nolink | 拉伸后的图形 }}

图形就被拉伸了对应的长度。

===== 常用快捷键 =====

^ 按键 ^ 作用 ^
| 鼠标中键 | 旋转窗口 |
| Shift + 鼠标左键 | 移动窗口 |
| Ctrl + D | 显示所有图形 |

===== 常见问题 =====

=== 图形显示不完整 ===

{{ :hfss_51.png?nolink | 图形显示不完整示例 }}

有时候，我们绘制了一个稍大的图形，但会发现，它显示不完整。当旋转图形的时候，显示的部分也会跟着变。

这可能是由于显卡驱动出错造成的，我们只需要去官网更新最新的WHQL驱动即可。更新完之后就显示正常了。

{{ :hfss_52.png?nolink | 更新驱动后显示正常 }}

还有一种可能是，修改了图形之后显示不完全的，这时候需要把工程保存一下，然后关闭工程，再重新打开，就能正常显示了。

=== 绘图后自动弹出参数窗口 ===

{{ :hfss_53.png?nolink | 自动弹出参数窗口 }}

在很多教程中会提到，绘制图形后自动弹出了参数窗口，方便直接对参数进行修改，特别是需要定义变量的时候，如下图。

{{ :hfss_54.png?nolink | Tools -> Options -> General Options }}

在一些版本的软件中，这个是需要自己手动设置的。按照下图，选择" Tools -> Options -> General Options… "。

{{ :hfss_55.png?nolink | 勾选 Edit properties of new primitives }}

选择 3D Modeler 中的Drawing，勾选 Edit properties of new primitives即可。

=== 设置占用核心数量 ===

第一次安装HFSS后跑仿真需要设置核心数量，才能完整利用上CPU的所有核心，提高仿真速度。

== 新版 ==

{{ :hfss_56.png?nolink | 新版：点击 Analysis Config }}

新版软件的设置比较简单。点击"Analysis Config"。

{{ :hfss_57.png?nolink | 新版：核心数改为 6 }}

软件提示我们，当前有6个CPU核心可以使用，我们在下面把数字改成6即可。

== 旧版 ==

{{ :hfss_58.png?nolink | 旧版：Tools 里的 HPC 设置 }}

旧版的设置隐藏得比较深。要先选择Tools里的HPC设置。

{{ :hfss_59.png?nolink | 选择 Edit }}

选择Edit。

{{ :hfss_60.png?nolink | 旧版：核心数改为 6 }}

软件提示我们，当前有6个CPU核心可以使用，我们在下面把数字改成6即可。

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> 来源：CSDN《HFSS（ANSYS Electronics）建立工程和基本绘图方法》
> 原文：[[https://blog.csdn.net/weixin_44115643/article/details/120475998|https://blog.csdn.net/weixin_44115643/article/details/120475998]]
> 作者专栏：[[https://blog.csdn.net/weixin_44115643/category_11375665.html|HFSS（ANSYS Electronics）专栏]]
> 整理录入：2026-10-23