Ansoft 2008 优秀论文

Ansoft HFSS 在周期性异向介质研究中的仿真方法

龚建强，褚庆昕

(华南理工大学电子与信息学院 广州 510640)

摘 要：本文介绍了三种采用 Ansoft HFSS 分析周期性异向介质结构特性的仿真方法，包括波导传

输法、色散模式法以及 Floquet 端口法。三种方法的适用范围和所求解的结果各有差异，使得设计

者能从多个角度对异向介质特性进行分析：波导传输法适用于电磁波垂直入射的情况，并且要求在

入射波矢方向仅有有限个异向介质元胞，由于使用的是波导端口，因此结果能以 S 参数的形式显示；

色散模式法主要用于求解二维异向介质结构的色散图特性，该方法的难点在于将布里渊三角中定义

的波矢与 HFSS 中Master/Slave 周期性边界的设置一一对应；而 Floquet端口则能够处理具有极化

的斜入射电磁波照射二维异向介质结构的问题，与波导端口类似，Floquet 端口的求解结果中能方

便的得到传输和反射波的幅度和相位特性。作为实例，本文采用上述三种方法分别分析了经典的

SRR/Wire 异向介质，Sievenpiper 蘑菇结构以及具有高度结构对称性的平面负折射结构。希望本文

能够推动 Ansoft HFSS 在仿真周期性异向介质中的广泛应用。

关键词：周期性异向介质，波导传输法，色散模式法，Floquet 端口，Master/Slave 边界条件

Research on the Simulation Methods for Characterizing Periodic

Metamaterial Structures Based on Ansoft HFSS

Jian-qiang Gong and Qing-Xin Chu

College of Electronic and Information Engineering, South China University of Technology, Guangzhou,

510640

Abstract ：Three simulation methods implemented in Ansoft HFSS, capable of characterizing periodic

metamaterial structures, are introduced in this paper, including waveguide transmission method 、

dispersion diagram method and Floquet port method. Three methods are applicable to different cases and

distinct types of results can be obtained, which makes designers readily acquire the characteristics of

various metamaterials from multiple perspectives: waveguide transmission method is suitable for the case

in which the incident wave is in normal incidence reference to the total metamaterial structure, and there

should be only finite number of unit cells along