最近需要做一個天線仿真，搜了一下，找了些教程學習。下面以HFSS中設計一個RFID標籤天線爲例，記錄一下設計仿真優化的全過程。
HFSS的安裝就不多說了，網上很多，這裏用的是HFSS15。RFID是射頻識別卡，身份證公交卡高速EPC等非接觸式身份識別通常用的都是這個技術。天線對RFID設備起到關鍵作用，簡單起見，下面給出一個1GHz RFID標籤的天線設計。注意所有操作僅爲示意性的，並不是真正意義上的天線結構設計。
天線設計
打開HFSS軟件，可看到左側臨時工程文件，點擊右鍵將名稱改爲RFID。
選擇File-Save As將工程另存到指定目錄下，然後在工程中插入HFSS設計，如下所示。
HFSS常用快捷鍵如下：
- 按住Alt鍵旋轉模型
- 按住Alt並雙擊座標軸，模型切換至該軸垂直面
- 按住Shift鍵移動模型
- 按住Alt+Shift鍵放大縮小模型
- 按住Ctrl+D將模型居中
點擊立方體模型圖標，在下面的座標系中點擊鼠標左鍵，通過移動鼠標和點擊左鍵，給出立方體長寬高。
右鍵點擊模型框內的立方體Box1，選擇Properties，設置立方體透明度爲0.8。
在模型框內選擇Box1下的CreateBox，右鍵選擇屬性，設置立方體長寬高。
完成後Ctrl+D讓圖像居中，如下圖所示。
按住Alt雙擊z軸，切換到xy平面，點擊平面矩形圖標，畫一個矩形如下圖所示。
設置透明度和尺寸如下。
重複以上過程，再畫一個矩形，設置相應的參數，如下圖所示。
右鍵選中Rectangle2模型，選擇Edit-Duplicate-Mirror，然後選擇參考點，放置鏡像。
選擇模型Rectangle2下的DuplicateMirror，右鍵選擇屬性，按下圖進行設置。
其中Base Position代表對稱點，Normal Position代表對稱方式，此處爲y軸鏡像對稱。同樣操作創建Rectangle3和Rectangle4。
最終效果如下所示。
側視圖
實際上預期天線的圖形爲在一開始的Box1基底上有金屬膜Rectangle1，然後鏤空後面的幾個Rectangle圖形。爲了做到這一點，按住Ctrl選擇所有Rectangle模型，然後右鍵選擇Subtract。
最終效果如下圖所示。
變參數設置（爲將來參數優化準備）
繼續畫矩形，如下圖所示。
注意尺寸的設置中存在變量k，a1和a2。重複以上過程創建新的矩形，設置尺寸如下。
注意此處設置k爲數字，a1和a2爲長度，注意看每個參數的寫法。k, a1, a2這些參數可在HFSS-Design Properties中進行修改，如下圖所示。
按住Ctrl同時選擇Rectangle1，Rectangle5，Rectangle5_1和Rectangle6，右鍵選擇Edit-Boolean-Unite，將這幾個矩形合併爲一體。
最後再畫一個矩形作爲與芯片接觸的端口，並改名爲port。
把Port從Rectangle1中減去，注意選中Clone tool objects before operation，保留被減的項。
仿真前的參數設置
接下來設置模型材質，邊界條件和端口激勵方式。
選擇Box1，在屬性中設置材質爲Rogers TMM 10。
然後選中Rectangle1，右鍵選擇Assign Boundary-Perfect E。
注意三維Box和二維Rectangle可以相互轉化，Box中將z size設爲0，則自動會變成二維面；右鍵選擇Rectangle，然後點擊Edit-Sweep-Along vector就可以變成三維模型。
選中Port模型，點擊Assign Excitation-Lumped Port，設置爲集總端口。
選擇Integration Line-New line後，在座標上設置積分線，整個積分線跨越整個端口，如下圖所示。
最後設置輻射邊界，創建一個大立方體air如下所示，
右鍵選中air，選擇Assign Boundary-Radiation，完成輻射邊界條件的設置。
要查看天線方向圖的結果，需要設置輻射表面，如下圖所示。
接下來就可以設置求解參數進行求解了。先設置求解參數，包括頻率、迭代次數等。
此時在Analysis下出現Setup1選項，右鍵點擊，選擇Add Frequency Sweep，進行頻率掃描。
在仿真前，還需要對模型進行檢查。點擊Validate進行模型檢查。
仿真
檢查通過後，可進行仿真。
可在Result-Solution Data中查看網格劃分情況，如下圖所示。
注意按照前面的參數運算會導致內存不足，把air尺寸改小後纔給出了以上結果。
查看結果
計算完成後即可查看結果了，先看一下天線阻抗的結果。選擇Results-Create Modal Solution Data Report-Rectangular Plot，如下圖所示。
接下來可以看立體方向圖/波瓣圖，右鍵點擊Results-Create Far Fields Report-3D Polar Plot，選擇Gain, GainTotal, dB，然後點擊New Report，如下圖所示。
參數優化
最後說一下參數的優化。通常情況下，不可能一開始設計的尺寸就是最優的，HFSS提供了參數優化的功能，這也是前面設計時採用變量尺寸的原因，下面是參數優化的操作過程。
在左側工程窗口中右鍵點擊Optimetrics-Add-Optimization，在彈出的對話框中點擊Setup Calculations，設置優化目標。
在彈出窗口中選擇 Z Parameter，先選擇右邊im（阻抗虛部），點擊Add Calculation添加第一個優化目標；再選擇re（阻抗實部），點擊Add Calculation添加第二個優化目標。結束之後點擊Done完成設置。
完成之後，點擊im和re對應的Calc Range，將其設置爲1GHz。
將im的目標值設置爲150（歐姆），re的目標值設置爲10（歐姆），點擊確定，如下圖所示。
接下來在工程窗口中右鍵點擊OptimizationSetup1-Analyze，開始優化。
可通過點擊OptimizationSetup1-View Analysis Result查看結果。
此處Cost值直接等於0，因此只算了1次。這表明k和目標函數im, re沒有關係。實際中，Cost通常會不斷趨於1。
選擇對話框中Table項，選擇Cost最小的一項（此處只有一項），再單擊Apply，即可將此優化後選中的值保存下來。
