搜索Ansys-HFSS全波三維電磁場仿真工具介紹
2016-09-22 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網
Ansys-HFSS工具概述:
HFSS(HighFrequency Structure Simulator)發(fā)布于1989年,是世界上第一個商業(yè)化的三維結構電磁場仿真軟件,是業(yè)界公認的三維電磁場設計和分析的工業(yè)標準。HFSS可提供電場、磁場、電流、S參數(shù)、TDR、SAR、RCS及近/遠場時/頻域等仿真結果,能計算任意形狀三維無源結構的S參數(shù)和全波電磁場。HFSS軟件以其無以倫比的精度、求解容量和性能成為高頻、高速期間、電磁兼容設計的首選工具。
Ansys-HFSS的關鍵技術:
1.自適應的網格生成和加密技術:HFSS標配的FEM全波電磁場求解器不僅可以根據(jù)模型結構自動生成共形網格,還能進行自適應網格加密,根據(jù)求解對象電磁場分布特征來自動進行網格加密和自適應求解迭代直至收斂。
2.混合階基函數(shù)技術:HFSS可以根據(jù)結構和場分布的特點,在不同區(qū)域自動選擇插值基函數(shù)的階數(shù)并決定剖分網格的大小,從而減少了網格和未知量,進一步地提高了求解效率。
3.三維矩量法-積分方程技術:HFSS-IE求解器基于三維矩量法積分方程技術對求解對象進行全波求解,可以高效求解電大尺寸、開放結構的輻射散射電磁場問題,例如天線布局、飛機和艦船等目標的RCS計算、反射面天線設計等。
4.間斷伽略金時域算法(DGTD):HFSS-Transient求解器采用DGTD時域算法,支持四面體共形網格和自適應網格加密技術。能夠對包括采用脈沖激勵類型的仿真,如探地雷達、超寬帶天線、瞬態(tài)RCS、雷擊、靜電放電、短時激勵下的瞬態(tài)場顯示,TDR等。
5.區(qū)域分解算法(DDM):HFSS-HPC基于DDM和MP技術,HFSS可以根據(jù)總網格規(guī)模及可用的計算機和處理器個數(shù)來自動選擇最優(yōu)的域個數(shù)和劃分方式。分解成的若干子域可在單臺計算機或聯(lián)網計算機上分別計算,并考慮各個區(qū)域之間的相互影響最終得到總的場解,從而大大提升仿真效率,大幅縮減仿真時間。
6.伴隨求導技術(Adjoint Derivatives):HFSS-Optimetrics基于伴隨求導技術,可以直接計算S參數(shù)對結構、材料和邊界條件改變的偏導數(shù)。這些求導計算可以更直觀的為設計者揭示設計敏感度和加工誤差對器件性能的影響。
7.超限單元算法:HFSS利用超限單元算法來求解端口的S參數(shù),將待求解的場量用端口處的模式基函數(shù)展開,因此求解泛函中的場量就轉化成了求解模式的展開系數(shù);S參數(shù)在求解場量的同時也得到求解,這個過程是純解析的,不需要對場量進行求導后處理,結果更加精準。
8.多物理場協(xié)同仿真技術:HFSS可以與Mechanical、Fluent和Icepeak等結構/流體仿真工具協(xié)同,實現(xiàn)電磁場、熱、結構力學以及流體動力學的多物理場雙向耦合仿真分析,幫助用戶高效實現(xiàn)精確設計,全面仿真真實的物理世界,實現(xiàn)創(chuàng)新性設計。
Ansys-HFSS三維電磁場應用領域:
1.微波天線/天線陣列領域:HFSS可以為天線及其系統(tǒng)設計提供全面的仿真功能,包括設計、優(yōu)化、天線性能評估等等。HFSS新增了Antenna Design Kit套件,提供各種天線參數(shù)化建模,極大的提高天線及天線陣的建模效率。
2.電磁散射和頻率選擇性表面設計領域:在軍工領域對飛機、艦船的RCS計算具有明顯優(yōu)勢,HFSS帶角度掃描的單站RCS對RCS標準體的仿真平均一次只需要幾分鐘,內存消耗在1GB以內。RCS仿真可以設置各種入射波形式,仿真中可以考慮環(huán)境特性,仿真結果準確性極高。
3.高頻、高速器件領域:在通信、電子及數(shù)字領域,高頻設計需要特別關注和用專門的工具去正確的區(qū)分和處理各種電磁效應。這正是HFSS成為微波/射頻和高速器件設計的黃金標準的原因。
4.IC和封裝設計領域:對于IC芯片設計而言,關注的尺寸大小在納米級別,工作頻率高和尺寸小導致芯片互聯(lián)結構的寄生效應對整個芯片的性能有著極大的影響。HFSS完全基于物理模型的精確仿真,保證了IC仿真和測試結果的一致性。
5.信號完整性領域:隨著高速數(shù)字總線從并行向串行通道的轉變,高速串行通道中的連接器、線纜、過孔、焊盤等三維互聯(lián)結構的寄生參數(shù)對高速信號的影響越來越大。HFSS可以為PCB及系統(tǒng)設計者們理解、診斷、定位這些寄生效應提供一個強大的工具。
6.系統(tǒng)EMI/EMC設計領域:憑借著HFSS可靠精確的三維全波電磁場仿真計算能力,可以全面的對系統(tǒng)/設備的電磁兼容和電磁輻射問題進行仿真分析。包括器件級、部件級直至系統(tǒng)級的EMI\EMC問題。
7.防雷和電磁脈沖領域:在下一代電子設計及機動車輛的設計中,防雷電和電磁脈沖設計將越來越被關注。HFSS通過全波有限元三維電磁場分析,計算得到設備或車輛在各個頻率點的電磁場分布,并進行優(yōu)化設計,對有害的電磁脈沖實現(xiàn)屏蔽。
8.特殊器件和射頻連接器設計領域:HFSS以其高精度和高可靠性的三維電磁場仿真技術,能正真實現(xiàn)對任意三維結構和任意材料的準確仿真計算。HFSS的本征模式求解器能精確的求解各種封閉腔體的自諧振頻率和諧振Q值,準確仿真器件的色散特性,得到歸一化相速與頻率的關系,為器件的設計提供設計手段。
Ansys-HFSS三維全波電磁場工具總結:
Ansys-HFSS軟件的主要特性:
Ansys-HFSS的典型平臺解決方案:
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