4.8 HFSS中的坐標系

    除了幾何變換操作和布爾操作之外，在 HFSS 中能夠熟練創建和使用局部坐標系（Local Coordinate System）也會給創建復雜結構的物體模型提供很大的靈活性。HFSS 中有3 種類型的坐標系統：全局坐標系（Global Coordinate System）、相對坐標系（Relative Coordinate System） 和面坐標系（Face Coordinate System）。
    全局坐標系：系統默認的固定坐標系。
    相對坐標系：用戶基于當前工作坐標系（可以是全局坐標系或者是已定義局部坐標系） 平移一定距離或者旋轉一定角度而定義的局部坐標系，有偏移（Offset）、旋轉（Rotate）以 及既偏移又旋轉（Both）3 種定義方式。
    面坐標系：用戶定義在物體表面上的局部坐標系；當基準物體表面位置改變后，基于該 面坐標系創建的所有物體都將隨之更新。
    系統默認的全局坐標系和用戶定義的相對坐標系或面坐標系都顯示在三維模型窗口 左側的操作歷史樹中。展開操作歷史樹的 Coordinate Systems，即可顯示出當前設計中定義的所有的坐標系名稱；單擊坐標系名稱可以設置該坐標系為當前工作坐標系（Working Coordinate System），在操作歷史樹中當前工作坐標系左下側有個紅色的“w”標識，如圖 4.40 所示。

圖4.40  操作歷史樹中的坐標系

    前面章節中關于創建物體模型的講解都是基于全局坐標系的，下面我們來講解如何定義 并使用相對坐標系和面坐標系這兩種局部坐標系。

    4.8.1 相對坐標系

    相對坐標系是用戶基于當前工作坐標系偏移一定距離或者旋轉一定角度后定義的 新的局部坐標系，有偏移（Offset）、旋轉（Rotate）和既偏移又旋轉（Both）3 種定義方式。其中，偏移方式是指新定義的局部坐標系相對于工作坐標系在三維空間中平移了一定的距離；旋轉方式是指新定義的局部坐標系相對于工作坐標系旋轉了一定的角度（二者的坐標原點在同一位置）；既偏移又旋轉方式是指新定義的局部坐標系相對于工作坐 標系在三維空間中平移了一定的距離后又旋轉了一定的角度。使用相對坐標系可以更加靈活地創建物體模型，基于某個相對坐標系所創建的物體模型，其位置會隨著該坐標系位置的改變而改變。

    從主菜單欄單擊【Modeler】→【Coordinate System】→【Relative CS】→【Create】，可以選擇以 Offset、Rotate、Both 3 種不同的方式定義新的相對坐標系；或者也可以通過工具欄 上的快捷方式來定義新的相對坐標系，Offset、Rotate、Both 這 3 種方式對應的工具欄上的快 捷按鈕分別為 、 、 。

    下面以 Offset 方式為例說明定義相對坐標系的具體步驟。

    （1）確定所定義相對坐標系的參考坐標系，在操作歷史樹中單擊該參考坐標系，設置其 為工作坐標系。

    （2）從主菜單欄選擇【Modeler】→【Coordinate System】→【Relative CS】→【Create】→ 【Offset】，或者單擊工具欄的，進入創建相對坐標系的狀態。

    （3）在三維模型窗口的某一點單擊鼠標左鍵設置相對坐標系的坐標原點，或者通過工作 界面最下方的狀態欄輸入 x、y、z 的坐標值然后按下回車鍵設置相對坐標系的坐標原點。

    通過上面 3 個步驟即定義了一個 Offset 方式的相對坐標系。設置完成后，新定義的相對 坐標系會自動添加到操作歷史樹的 Coordinate Systems 節點下，默認的名稱為RelativeCSn （注:n 表示整數 1，2，3…，設計中定義的第一個相對坐標系會自動命名為 RelativeCS1，第二個相對坐標系會自動命名為 RelativeCS2，依此類推）。同時，系統自動設置最新定義的坐 標系為當前工作坐標系，隨后創建的物體模型都是基于該相對坐標系的。

    在 HFSS 中，所有相對坐標系都可以根據需要更改其位置或方向。相對坐標系的位置或 方向更改后，基于該坐標系創建的物體模型的位置或方向也會隨之更改。編輯或更改相對坐標系步驟如下。
    （1）在操作歷史樹 Coordinate Systems 節點下單擊選中需要修改的相對坐標系名稱。
    （2）選中后，在工作界面左下角的“屬性”窗口會顯示該相對坐標系的屬性參數，如圖 4.41 所示。屬性窗口中，Name 項表示相對坐標系的名稱，Reference CS 項代表的是定義該 相對坐標系所使用的參考坐標系，Origin 項是相對坐標系的原點坐標，X Axis 和 Y Point 是相 對坐標系 x 軸和 y 軸的方向；更改這些屬性參數，就可以修改相對坐標系的名稱、位置和方向。

圖 4.41 相對坐標系屬性窗口

    4.8.2 面坐標系

    面坐標系是指用戶定義在某個物體表面上的局部坐標系，面坐標系的位置與該物體的位置和大小相關，如果該物體的位置或者大小發生改變，那么面坐標系的位置也會隨之改變， 同時基于該面坐標系創建的所有物體位置也都將隨之更新。如圖 4.32 所示，面坐標系定義在長方體上表面上，基于該面坐標系創建了一個圓錐體，當長方體的高度變化后，圓錐體的位置也隨之自動改變。

圖 4.42 面坐標系物體位置更新示例

    定義和創建面坐標系的具體步驟如下。

    （1）選中物體表面。

    （2）從主菜單欄選擇【Modeler】→【Coordinate System】→【Relative CS】→【Create】→ 【Face CS】，或者單擊工具欄的按鈕，執行面坐標定義命令。

     （3）在選中的表面上單擊鼠標左鍵，設定面坐標系的坐標原點。 

     （4）在選中的表面上移動鼠標光標并再次單擊鼠標左鍵確定面坐標系的 x 軸方向，完成面坐標系的設置。 面坐標系的設置過程如圖 4.43 所示。

圖 4.43 面坐標系定義步驟

    和相對坐標系一樣，面坐標系在設置完成后，會自動添加到操作歷史樹的 Coordinate Systems 節點下，默認的名稱為 FaceCSn。