当前，随着5G网络的不断普及，万物互联时代已经逐渐融入我们生活的方方面面，例如智能手机、智能家居、智能机器人、智能座舱等等，而无一不例外，这些智能化的、改变我们生活方式的都包含着一个复杂而又精确的电子控制系统，而这些电子系统又包含着数以万记的基础电子元器件，因此能够准确描述这些电子元器件属性随频域变化的规律至关重要，可谓牵一发而动全身！本节我们以一颗常规的陶瓷绕线电感为例，基于ANSYS HFSS 2023来描述其电感值以及Q值随频率的变化情况。
一、模型建立
打开Ansys Electronics Desktop 2023，Insert Design选择HFSS,然后命名工程名字为Inductor，建立如上图所示的模型，其中，陶瓷的尺寸为1.2mm*1mm*1mm，里边包含的线圈尺寸为0.65mm*0.52mm*0.01mm.。
二、材料属性
2.1 选择介质命名改为Substrate，在Properties中的Material先选择Edit然后选择材料为AL2_O3_ceramic。
2.2 同样把线圈材料设置为金属银即silver。
三、设置边界
3.1 在陶瓷底部建立等大小的长方形作为参考地，命名为GND，设置边界条件为Perfect E即理想导体边界。
3.2 建立空气盒子，因为在HFSS里边默认为与背景相连的都为理想导体边界，所以我们需要建立一个空气盒子将我们要分析的器件从中隔离出来，建立方法如下，选择Region具体设置如下
四、建立端口
4.1 首先从电感抽头到参考地面建立两个矩形如下所示
4.2 配置端口如下，选中矩形在Properties命名PORT1,再次选中点击右键选择Assign Excitation点击Port点击Lumped Port，在弹出的对话框中点击下一步，在Integration Line选择New Line,下一步绘制从矩形底部中点到矩形顶部中点的积分线，这样一个集总端口激励就设置完成了，同样操作完成端口2的激励设置。
五、计算设置
分析计算主要是设置我们扫频的中心频率、扫频范围以及精度计算，这次我们设置如下。其中心频点为5GHz，扫频范围为0-10GHz，使用插值计算方法。
设置完成后，我们先进行仿真前的检查，点击HFSS选择Validation Check检查都是绿色的对号说明模型没有问题，如果有问题则需要对错误项进行修改设置，全部绿色后方可进行下一步的仿真。
最后点击HFSS点击Analyze All，同时点击右下角的Show Message和Show Progress
六、结果查看
HFSS具有灵活而又强大的数据后处理功能，使用HFSS进行电磁问题的求解分析过程中以及完成求解分析后，利用数据后处理功能能够直观地给出问题的各种求解信息和求解结果。这些结果数据可以分为三大类：数值结果（Results）、场分布图（Filed Overlays）和辐射场（Radiation）。
数值结果我们可以先查看它的S参数，在工程树下选择Results Create Model Solution Data Report ,再选择Rectangular Plot，选择S Parameter，键盘Ctrl键同时选择S11和S21，点击确认。在图表中点击鼠标右键，可以使用Maker，标示具体频率的电感数值，可以看出这颗电感插入损耗S21随着频率的增加不断增大，增大到一定程度后又再次开始减小。同样我们可以绘制此电感的电感值随频率的变化曲线。可见随着频率的增大，感值先缓慢增大，到5.25G附近后突然增大开始失效变为呈现容性。
最后绘制其品质因素Q值随频率的变换关系，对于电子电路, 当Q值关联损耗时, 直接影响到谐振电路的中间频率及其频率带宽。Q值越高, 那么存储在谐振中的能量损耗就越慢, 谐振就能存在更长的时间。可见其在自谐振频率前，Q值先增大后变小，在2G附近达到最大，在自谐振频率处取得最小值，表现为容性后也是先增大后减小。
七、小结
在理想电感器中，阻抗随着频率的提高而呈线性增加，但在实际的电感器中，由于加工工艺等情况，存在寄生电容EPC与之并联，因而会产生自谐振现象。所以，到谐振频率之前呈现电感本来的感性特性（阻抗随着频率升高而增加），但谐振频率之后寄生电容的影响占主导地位，呈现出容性特性（阻抗随着频率升高而减小）。也就是说，在比谐振频率高的频率范围，不发挥作为电感的作用。同理Q值的大小也与工作频率有关，一般的电感随着频率的变高其Q值也会增高, 但它有一个极限也就是自谐振点, 当超过这个极限频率点后电感的Q值要陡然下降, 这个电感就失去了电感的作用。因而在实际电路选型中，除了电感本身的感值之外，自谐振频率和Q值也是我们必须密切关注的参数。
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