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HFSS高頻電磁仿真軟件
2020-01-02 13:18:41   來源:東方頭條   作者:   責任編輯:

一、HFSS高頻電磁仿真軟件介紹

HFSS是一款針對任意三維結構的全波高頻電磁場仿真工具,它的核心價值在于向用戶提供基于自動網格剖分技術的高精度求解技術,可以解決各種電磁場分析問題。

作為行業標準的電磁場仿真工具,HFSS在射頻、微波以及信號完整性設計領域,以無與倫比的精度、先進的求解器和計算技術使得它成為高頻和高速電子元件設計工程師的必備工具。HFSS提供了諸多最先進的求解器技術,它們基于有限元、積分方程或高級混合算法,可解決非常廣泛的應用問題。每種 HFSS 求解器都集成了功能強大且自動化的求解過程,因此用戶只需要指定幾何結構、材料屬性和所需結果即可。隨后,HFSS 會自動生成合適、高效且精確的網格,并使用所選擇的求解技術求解問題。

作為基于頻域有限元技術的全波電磁場求解器,HFSS可提取散射參數、顯示三維電磁場圖、生成遠場輻射圖以及生成Touchstone文件等。

二、應用范圍

天線/天線陣/天線罩/天線布局

線纜線束

連接器

IC封裝

射頻微波器件

PCB板

雷達目標特性研究和RCS仿真

移動/無線設備

汽車電子

生物醫療

三、自適應網格生成

采用自適應網格生成技術,只需指定幾何形狀、材料屬性和期望的輸出即可。網格生成過程使用高度穩健的體積網格生成技術,并且具有多線程加速功能,減少了內存使用量,并縮短求解時間。這種成熟的技術消除了構建和細化有限元網格的復雜性,并使先進的數值分析算法可以適用于各種層次的問題。

四、求解算法

在SI/PI/EMC領域支持有限元法、積分方程法、物理光學法、時域伽略金算法和混合算法等多種算法。

五、PCB和封裝定制化

具備針對PCB和封裝的定制化界面,能夠顯著降低操作難度。

六、有限陣列結構

針對陣列天線等有限大周期結構的仿真功能

使用區域分解技術,精確地分析實際的陣列結構

單元位置可以自由地布局

考慮到陣列結構的端部而進行客觀的評估

七、HPC大規模電磁仿真

利用計算機資源快速精確求解大規模電磁仿真問題。

ANSYS Electronics HPC 遠遠不止是簡單的硬件加速,還提供開創性的數值求解器和 HPC 技術。這些方法針對多核單節點機器進行了優化,并且可以擴展,以便充分利用整個集群的優勢。

多線程:ANSYS Electronics HPC 利用單臺計算機上的多個內核,縮短計算時間。多線程技術加快了初始網格生成、矩陣求解和場恢復過程。

頻譜分解法:頻譜分解法 (SDM) 將多個求解頻點分布到多個核數和節點上并行計算,從而加速頻率掃描。

域分解法:域分解法 (DDM) 將仿真問題分布到多個內核和網絡節點上,加速更大和更復雜幾何形狀問題的求解。

周期性域分解:周期性域分解將 DDM 應用于有限大的周期性結構,例如天線陣列或頻率選擇表面。此法虛擬復制周期性單元的幾何形狀和網格,然后將 DDM 算法應用于得到的有限大陣列,從而求解所有單元的唯一場。

混合域分解法:混合域分解時在由有限元 (FEM) 和積分方程 (IE) 域組成的模型上使用 DDM。這種方法結合了 FEM 處理復雜幾何形狀的能力優點,和 MoM 用于天線和雷達截面積分析的高效解決方案的優點。

分布式直接矩陣求解器:分布式直接矩陣求解器是用于 HFSS 的分布式內存并行技術。矩陣的求解過程被分布在多個內核或 集成了MPI 的多個計算節點上。它通過增加可用內存量和網絡CPU核數,可以求解更大規模的問題。

八、求解器

HFSS: 三維全波頻域 電磁場求解器。工程師能夠可靠地提取 SYZ 參數、可視化三維電磁場,并生成組件模型,用于評估信號質量、傳輸路徑損耗、阻抗失配、寄生耦合和遠場輻射。

HFSS 瞬態: 仿真瞬態電磁場的表現,并在諸如時域反射(TDR)、地面穿透雷達 (GPR)、靜電放電 (ESD)、電磁干擾 (EMI) 和雷擊等應用中可視化場或系統響應。該技術是對 HFSS頻域解決方案的有力補充,讓工程師能夠在時域/頻域中利用同一網格了解電磁特性。

HFSS SBR+: 高級天線性能仿真軟件,可以在大型電氣平臺上快速準確地預測安裝天線的方向性、近場分布和天線間的耦合。它利用近似的射線彈跳法加 (SBR +) 技術,以令人難以置信的速度和可擴展性,高效地獲得準確的解。

HFSS IE: HFSS-IE(積分方程法)使用三維矩量法 (MoM) 技術。它是研究輻射(如天線設計或安裝)和散射(如雷達截面積 RCS)等問題的理想選擇。求解器可以使用多層快速多極子算法 (MLFMM) 或自適應交叉近似算法(ACA),減少內存需求和求解時間,使得該工具能夠用于求解電大尺寸問題。

HFSS 混合技術: 有限元邊界積分 (FE-BI) 混合技術為 HFSS 提供了理想的吸收邊界條件。通過減少有限元域總體積的共形輻射邊界(包括凹性幾何形狀)設置,顯著減小尺寸,實現天線平臺集成問題的仿真。

FEM-IE 混合求解技術:建立在 HFSS、HFSS-IE 和域分解方法(DDM) 上,計算復雜的大型電氣系統。通過局部應用適當的求解器技術,可以使用HFSS有限元算法求解具有大量幾何細節和復雜材料屬性的區域,使用HFSS-IE的三維矩量法解決大型對象或已安裝天線的平臺區域。該混合求解方法在單個設置中即可實現,并使用單個或可擴展的系統進行矩陣求解。

九、輸出結果S 參數、 Y參數、 Z 參數

TDR

端口面的傳播模式和端口阻抗

Touchstone 文件 、Spice 網表

差模/ 共模傳輸線特性

輻射特性(方向圖、增益、3/5/10m 遠?。?/p>

單站、雙站RCS

電磁場顯示(散射場、矢量?。?/p>

電場、磁場、電流密度、功率損耗等

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