ANSYS HFSS 全波三維電磁場(chǎng)仿真器,能求解從直流附近到光(guāng)波段所有頻(pín)段。特别在微波設備設計中,ANSYS HFSS 作爲行業标準設計工具而被廣泛使用(yòng)。
一般地,爲了(le)熟練掌握電磁場(chǎng)仿真工具,需要學習(xí)艱深的(de)電磁場(chǎng)知識。ANSYS HFSS 具備了(le)直觀友好的(de)用(yòng)戶界面、确保求解精确的(de)全自動自适應網格剖分(fēn)技術,以及對(duì)複雜(zá)形狀實現穩定分(fēn)析的(de)求解器,使得(de)初學者能夠與資深使用(yòng)者一樣,方便簡單地得(de)到精确的(de)分(fēn)析結果。
如果想針對(duì)某一系列問題進行電磁場(chǎng)領域的(de)分(fēn)析,ANSYS HFSS 能夠滿足您所有的(de)需求。
适用(yòng)領域
● 高(gāo)頻(pín)組件:LTCC、介質振蕩器、耦合器、濾波器、隔離器、功分(fēn)器、芯片部件、磁珠等
● 天線:貼片天線、角錐天線、陣列天線、Vivaldi 天線、八木(mù)天線等
● 電纜:同軸電纜、雙絞線電纜、帶狀電纜等
● IC 封裝:引腳型(QFP、PLCC、DIP、SOP 等)、PGA、BGA、TAB、功率器件(IGBT、功率MoSFET、DBC 基闆等)、MCM 等
● 連接器:同軸連接器、多(duō)腳連接器(端子型、卡槽型等)、插針插座等
● PCB 闆:裸闆、平面、傳輸線、網格平面、硬闆、混合闆、柔性闆
● 其他(tā):RFID、無線充電、EMC/EMI、 核磁共振、微波加熱(rè)、光(guāng)電接口
功能和(hé)特點
求解器
● 全波有限元法
● 采用(yòng)四面體切向有限元法,完全排除奇異解
● 可(kě)以自由選擇零階到二階及混合階基數函數
● 直接法或叠代法矩陣求解器
● 有限元頻(pín)域求解器
● 基于間斷伽略金算(suàn)法(DGTD)的(de)時(shí)域求解器
● 三維矩量法積分(fēn)方程求解器
● 有限元與積分(fēn)方程的(de)混合法求解器
● 本征模分(fēn)析
● 根據不同用(yòng)途的(de)3 種掃頻(pín)方式 (離散/ 快(kuài)速/ 插值)
輸出結果
● S 參數、 Y 參數、 Z 參數
● TDR
● 端口面的(de)傳播模式和(hé)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(yuǎn)場(chǎng))
● 單站、雙站RCS
● 電磁場(chǎng)顯示(散射場(chǎng)、矢量場(chǎng))
● 電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電流密度、功率損耗等、場(chǎng)計算(suàn)器可(kě)以得(de)到的(de)各種物(wù)理(lǐ)量
Optimetrics(選項模塊)
● 參數掃描、優化(huà)、敏感度分(fēn)析、統計分(fēn)析
● ANSYS DesignXporer 鏈接
CAD 接口
● 标準
SAT、SAB、STL、NAS、DXF、DWG、GDS Ⅱ
● 選項模塊
IGES
STEP
Creo(舊(jiù)Pro/ENGINEER)
Unigraphics
Parasolid
CATIA V4/V5
Cadence Allegro/APD/Virtuoso
ZUKEN CR5000 Board Designer
Mentor Boardstation/Expedition/PADS
Sigrity Unified Package Designer
CAD 内核
● ACIS Ver21
模型修複能力
對(duì)從外部CAD 導入的(de)模型進行分(fēn)析、檢查、定位問題所在,并自動修複。因此,避免由于數字精度不同産生的(de)問題,實現穩定的(de)分(fēn)析。
設計變量
對(duì)于形狀的(de)尺寸、位置、材料特性值、邊界條件設定的(de)值等,将所有設定值作爲變量,進行參數掃描研究和(hé)優化(huà),變量支持三角函數、對(duì)數函數等變量設置,支持如對(duì)數周期天線的(de)參數化(huà)設計。
頻(pín)域求解器(Frequency Domain Solver)
四面體切向矢量有限元算(suàn)法,配合全自動自适應網格剖分(fēn)技術,可(kě)獲得(de)精确穩定的(de)求解結果,是曆經多(duō)年驗證的(de)求解器。
一般的(de)有限元分(fēn)析軟件要獲得(de)高(gāo)精度需耗時(shí)很長(cháng),ANSYS HFSS獨特的(de)叠代法和(hé)混合階求解器,獲得(de)同樣精度的(de)結果花費的(de)時(shí)間卻少很多(duō)。
瞬态求解器(Transient Solver)
使用(yòng)DGTG(間斷伽略金有限元法),Transient求解器可(kě)以複用(yòng)自适應網格剖分(fēn)結果。非均勻四面體網格能更真實地反映模型細節,對(duì)于複雜(zá)模型,也(yě)不會降低精度。Transient求解器無需寬帶的(de)掃頻(pín)計算(suàn),可(kě)降低内存消耗。此外,創新性的(de)時(shí)間步長(cháng)判定技術,使得(de)求解結果更加穩定可(kě)靠。
積分(fēn)方程法求解器(Integral Equation Solver)
三維矩量法求解器,能更好地求解開放空間問題。無需對(duì)開放的(de)電磁波傳播空間進行求解,對(duì)大(dà)規模天線與金屬體RCS的(de)計算(suàn),比現有的(de)頻(pín)域求解器效率更高(gāo)。
混合法求解器(Hybrid Solver)
頻(pín)域求解器與積分(fēn)方程法求解器的(de)混合。非金屬複雜(zá)形狀使用(yòng)頻(pín)域求解器,而外部輻射空間使用(yòng)積分(fēn)方程求解器,發揮兩種算(suàn)法的(de)特長(cháng)。使用(yòng)混合求解器,空氣區(qū)域的(de)外形可(kě)以任意形狀,大(dà)幅度減少了(le)輻射區(qū)域的(de)求解規模。
另外,使用(yòng)該技術也(yě)可(kě)以将一個(gè)較大(dà)的(de)區(qū)域分(fēn)解成幾個(gè)區(qū)域,使用(yòng)積分(fēn)方程求解器計算(suàn)分(fēn)割區(qū)域的(de)相互關系,可(kě)以計算(suàn)出整個(gè)區(qū)域的(de)電磁場(chǎng)。
全自動自适應網格剖分(fēn)(Adaptive Auto Mesh)
混合階求解(Mixed Element Order Solution)
ANSYS HFSS有限元求解時(shí)采用(yòng)的(de)基函數,可(kě)以根據需要自由選擇零階至二階。3種基函數也(yě)可(kě)以在同一模型中混合使用(yòng),對(duì)于電尺寸小的(de)器件和(hé)電尺寸大(dà)的(de)結構共存的(de)模型,可(kě)實現快(kuài)速精确求解。
曲線型網格單元(Curvilinear Mesh)
網格的(de)邊緣可(kě)以是曲線,以避免曲面模型被細密網格剖分(fēn)。對(duì)于包含曲面的(de)模型,如振蕩器這(zhè)種曲面結構對(duì)性能影(yǐng)響很大(dà)的(de)模型,可(kě)以實現高(gāo)速精确求解。
模型分(fēn)辨率(Model Resolution)
電磁場(chǎng)求解器中使用(yòng)的(de)CAD模型可(kě)以不完全等同于原始模型,進行某種程度上的(de)簡化(huà),可(kě)以大(dà)大(dà)提高(gāo)求解效率。使用(yòng)Model Resolution可(kě)以指定生成的(de)最小網格邊長(cháng),以快(kuài)速實現模型簡化(huà)。
邊界條件
● 理(lǐ)想電導體、有耗導體
● 對(duì)稱邊界(PerfectE、Perfect H)
● 輻射邊界(Radiation)
● 理(lǐ)想吸收邊界(Perfect Matched layer)
● 周期性邊界(對(duì)應于Floquet 分(fēn)析)
● 各種阻抗邊界(對(duì)于金屬粗糙度和(hé)鍍層)
● RLC邊界(用(yòng)于電磁場(chǎng)分(fēn)析時(shí)設置任意常數的(de)器件模型)
● Huray表面粗糙度模型
材料常數
材料常數包括介電常數、磁導率、tanδ、電導率,支持各向同性和(hé)各向異性材料。此外,求解受外部靜磁場(chǎng)影(yǐng)響的(de)鐵氧體材料器件時(shí),可(kě)以設定磁飽和(hé)化(huà),DeltaH、G因素等。
● 頻(pín)變材料(Frequency Dependent Material)
在導入頻(pín)變材料特性時(shí),實部和(hé)虛部需要滿足一定關系,才能保證求解結果合理(lǐ)。ANSYS HFSS可(kě)以自動對(duì)所有頻(pín)點的(de)材料實部虛部參數進行因果性檢查,以确保信号完整性分(fēn)析時(shí)獲得(de)合理(lǐ)結果。
高(gāo)性能計算(suàn)選項(HPC)
有限元的(de)并行計算(suàn)是公認難題,ANSYS獨創性的(de)技術實現了(le)有限元并行求解。無需依賴通(tōng)用(yòng)并行庫,可(kě)以靈活分(fēn)配計算(suàn)資源,最大(dà)限度使用(yòng)多(duō)核環境,縮短求解時(shí)間。
分(fēn)布式求解(Distributed Solve)
可(kě)将插值或離散掃頻(pín)(Discrete/Interpolating Sweep)與優化(huà)模塊(Optimetrics)的(de)求解分(fēn)配到多(duō)個(gè)的(de)CPU 中并行求解,提高(gāo)求解效率。
區(qū)域分(fēn)解法(Domain Decomposition Method)
可(kě)以将求解問題分(fēn)解成多(duō)個(gè)部分(fēn),分(fēn)配到連接在網絡上的(de)計算(suàn)機上。對(duì)一台機器的(de)内存要求大(dà)大(dà)降低,可(kě)以求解規模很大(dà)的(de)模型。
此技術支持LSF和(hé)PBS等高(gāo)性能計算(suàn)環境,可(kě)以順利地與HPC調度系統集成。
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