ANSYS HFSS

ANSYS HFSS軟件

 ANSYS HFSS軟件 是一款全波三維電磁場仿真器，能求解從直流附近到光波段所有頻段。特別在微波設(shè)備設(shè)計(jì)中，ANSYS HFSS 作為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)工具而被廣泛使用。

一般地，為了熟練掌握電磁場仿真工具，需要學(xué)習(xí)艱深的電磁場知識。ANSYS HFSS 具備了直觀友好的用戶界面、確保求解精確的全自動(dòng)自適應(yīng)網(wǎng)格剖分技術(shù)，以及對復(fù)雜形狀實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定分析的求解器，使得初學(xué)者能夠與資深使用者一樣，方便簡單地得到精確的分析結(jié)果。

如果想針對某一系列問題進(jìn)行電磁場領(lǐng)域的分析，ANSYS HFSS 能夠滿足您所有的需求。

適用領(lǐng)域

l 高頻組件：LTCC、介質(zhì)振蕩器、耦合器、濾波器、隔離器、功分器、芯片部件、磁珠等

l 天線：貼片天線、角錐天線、陣列天線、Vivaldi 天線、八木天線等

l 電纜：同軸電纜、雙絞線電纜、帶狀電纜等

l IC 封裝：引腳型（QFP、PLCC、DIP、SOP 等）、PGA、BGA、TAB、功率器件（IGBT、功率MoSFET、DBC 基板等）、MCM 等

l 連接器：同軸連接器、多腳連接器（端子型、卡槽型等）、插針插座等

l PCB 板：裸板、平面、傳輸線、網(wǎng)格平面、硬板、混合板、柔性板

l 其他：RFID、無線充電、EMC/EMI、 核磁共振、微波加熱、光電接口

功能和特點(diǎn)

求解器

l 全波有限元法

l 采用四面體切向有限元法，完全排除奇異解

l 可以自由選擇零階到二階及混合階基數(shù)函數(shù)

l 直接法或迭代法矩陣求解器

l 有限元頻域求解器

l 基于間斷伽略金算法（DGTD）的時(shí)域求解器

l 三維矩量法積分方程求解器

l 有限元與積分方程的混合法求解器

l 本征模分析

l 根據(jù)不同用途的3 種掃頻方式 （離散/ 快速/ 插值）

CAD 接口

●　標(biāo)準(zhǔn)

　　SAT、SAB、STL、NAS、DXF、DWG、GDS Ⅱ

●　選項(xiàng)模塊

　　IGES

　　STEP

　　Creo（舊Pro/ENGINEER）

　　Unigraphics

　　Parasolid

　　CATIA V4/V5

Cadence Allegro/APD/Virtuoso

ZUKEN CR5000 Board Designer

Mentor Boardstation/Expedition/PADS

Sigrity Unified Package Designer

輸出結(jié)果

l S 參數(shù)、 Y 參數(shù)、 Z 參數(shù)

l TDR

l 端口面的傳播模式和端口阻抗

l Touchstone 文件 、Spice 網(wǎng)表

l 差模/ 共模傳輸線特性

l 輻射特性（方向圖、增益、3/5/10m 遠(yuǎn)場）

l 單站、雙站RCS

l 電磁場顯示（散射場、矢量場）

l 電場、磁場、電流密度、功率損耗等、場計(jì)算器可以得到的各種物理量

CAD 內(nèi)核

ACIS Ver21

模型修復(fù)能力

對從外部CAD 導(dǎo)入的模型進(jìn)行分析、檢查、定位問題所在，并自動(dòng)修復(fù)。因此，避免由于數(shù)字精度不同產(chǎn)生的問題，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的分析。

Optimetrics（選項(xiàng)模塊）

●　參數(shù)掃描、優(yōu)化、敏感度分析、統(tǒng)計(jì)分析

●　ANSYS DesignXporer 鏈接

設(shè)計(jì)變量

對于形狀的尺寸、位置、材料特性值、邊界條件設(shè)定的值等，將所有設(shè)定值作為變量，進(jìn)行參數(shù)掃描研究和優(yōu)化，變量支持三角函數(shù)、對數(shù)函數(shù)等變量設(shè)置，支持如對數(shù)周期天線的參數(shù)化設(shè)計(jì)。

頻域求解器(Frequency Domain Solver)

四面體切向矢量有限元算法，配合全自動(dòng)自適應(yīng)網(wǎng)格剖分技術(shù)，可獲得精確穩(wěn)定的求解結(jié)果，是歷經(jīng)多年驗(yàn)證的求解器。

一般的有限元分析軟件要獲得高精度需耗時(shí)很長，ANSYS HFSS獨(dú)特的迭代法和混合階求解器，獲得同樣精度的結(jié)果花費(fèi)的時(shí)間卻少很多。

瞬態(tài)求解器(Transient Solver)

使用DGTG（間斷伽略金有限元法），Transient求解器可以復(fù)用自適應(yīng)網(wǎng)格剖分結(jié)果。非均勻四面體網(wǎng)格能更真實(shí)地反映模型細(xì)節(jié)，對于復(fù)雜模型，也不會降低精度。Transient求解器無需寬帶的掃頻計(jì)算，可降低內(nèi)存消耗。此外，創(chuàng)新性的時(shí)間步長判定技術(shù)，使得求解結(jié)果更加穩(wěn)定可靠。

積分方程法求解器(Integral Equation Solver)

三維矩量法求解器，能更好地求解開放空間問題。無需對開放的電磁波傳播空間進(jìn)行求解，對大規(guī)模天線與金屬體RCS的計(jì)算，比現(xiàn)有的頻域求解器效率更高。

混合法求解器(Hybrid Solver)

頻域求解器與積分方程法求解器的混合。非金屬復(fù)雜形狀使用頻域求解器，而外部輻射空間使用積分方程求解器，發(fā)揮兩種算法的特長。使用混合求解器，空氣區(qū)域的外形可以任意形狀，大幅度減少了輻射區(qū)域的求解規(guī)模。

另外，使用該技術(shù)也可以將一個(gè)較大的區(qū)域分解成幾個(gè)區(qū)域，使用積分方程求解器計(jì)算分割區(qū)域的相互關(guān)系，可以計(jì)算出整個(gè)區(qū)域的電磁場。

ANSYS HFSS有限元求解時(shí)采用的基函數(shù)，可以根據(jù)需要自由選擇零階至二階。3種基函數(shù)也可以在同一模型中混合使用，對于電尺寸小的器件和電尺寸大的結(jié)構(gòu)共存的模型，可實(shí)現(xiàn)快速精確求解。

曲線型網(wǎng)格單元(Curvilinear Mesh)

網(wǎng)格的邊緣可以是曲線，以避免曲面模型被細(xì)密網(wǎng)格剖分。對于包含曲面的模型，如振蕩器這種曲面結(jié)構(gòu)對性能影響很大的模型，可以實(shí)現(xiàn)高速精確求解。

模型分辨率(Model Resolution)

電磁場求解器中使用的CAD模型可以不完全等同于原始模型，進(jìn)行某種程度上的簡化，可以大大提高求解效率。使用Model Resolution可以指定生成的最小網(wǎng)格邊長，以快速實(shí)現(xiàn)模型簡化。

邊界條件

●　理想電導(dǎo)體、有耗導(dǎo)體

●　對稱邊界（PerfectE、Perfect H）

●　輻射邊界（Radiation）

●　理想吸收邊界（Perfect Matched layer）

●　周期性邊界（對應(yīng)于Floquet 分析）

●　各種阻抗邊界（對于金屬粗糙度和鍍層）

●　RLC邊界（用于電磁場分析時(shí)設(shè)置任意常數(shù)的器件模型）

●　Huray表面粗糙度模型

材料常數(shù)

材料常數(shù)包括介電常數(shù)、磁導(dǎo)率、tanδ、電導(dǎo)率，支持各向同性和各向異性材料。此外，求解受外部靜磁場影響的鐵氧體材料器件時(shí)，可以設(shè)定磁飽和化，DeltaH、G因素等。

頻變材料（Frequency Dependent Material）

在導(dǎo)入頻變材料特性時(shí)，實(shí)部和虛部需要滿足一定關(guān)系，才能保證求解結(jié)果合理。ANSYS HFSS可以自動(dòng)對所有頻點(diǎn)的材料實(shí)部虛部參數(shù)進(jìn)行因果性檢查，以確保信號完整性分析時(shí)獲得合理結(jié)果。

高性能計(jì)算選項(xiàng)（HPC）

有限元的并行計(jì)算是公認(rèn)難題，ANSYS獨(dú)創(chuàng)性的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了有限元并行求解。無需依賴通用并行庫，可以靈活分配計(jì)算資源，最大限度使用多核環(huán)境，縮短求解時(shí)間。

分布式求解（Distributed Solve）

可將插值或離散掃頻（Discrete/Interpolating Sweep）與優(yōu)化模塊（Optimetrics）的求解分配到多個(gè)的CPU 中并行求解，提高求解效率。

區(qū)域分解法(Domain Decomposition Method)

可以將求解問題分解成多個(gè)部分，分配到連接在網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)上。對一臺機(jī)器的內(nèi)存要求大大降低，可以求解規(guī)模很大的模型。

此技術(shù)支持LSF和PBS等高性能計(jì)算環(huán)境，可以順利地與HPC調(diào)度系統(tǒng)集成。