ANSYS HFSS作为任意三维结构全波电磁场仿真的标准和核签工具,是现代电子设备中设计高频/高速电子组件的首选工具,特别针对射频、微波以及信号完整性设计领域,是分析任何基于电磁场、电流或电压工作的物理结构的绝佳工具。 HFSS能够在用户最少干预的情况下,对电磁场进行快速精确的仿真。HFSS可分析包括反射损耗,衰减,辐射和耦合等电磁场问题。

HFSS的强大功能基于有限元算法与积分方程理论,以及稳定的自适应网格剖分技术。该网格剖分技术可保证其网格能与3D物体共形并适合任意电磁场问题分析。

受益于多种最尖端的求解技术,HFSS能根据用户的不同需求来选择合适的求解技术。每个 求解器都具有其强大的功能,HFSS可自动根据用户指定的几何模型,材料属性以及求解频段来生成最适合,最有效和最准确的网格进行求解,以保证求解的精度。所有的HFSS求解器均可配置高性能计算(HPC)技术,有效利用计算机资源来加速求解电大尺寸问题。

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HFSS的高性能及高准确性也可通过ANSYS Workbench平台调用,该工具通过一个以用户为中心的界面直接与企业级结构CAD工具链接,从而实现多物理场仿真。采用此功能,用户可分析将 HFSS仿真结果作为输入条件的热及流体分析问题。另外,用户可以对HFSS建立的模型实现企业级共享。结构,热和流体工程师可以使用HFSS的结果以完成各自需要的仿真。

功能特点:

  • 高频求解工具箱  

作为基于频域有限元技术的三维全波电磁场求解器,HFSS可提取散射参数,显示三维电磁场图,生成远场辐射方向图,以及提供ANSYS的全波SPICE模型,该模型可用在ANSYS Designer和其他信号完整性分析工具中。

  • 射频与微波

长久以来,HFSS一直被射频和微波工程师用来设计通信系统,雷达系统,卫 星,智能手机和平板设备中的高频组件。该技术实现了很高的仿真精度,解决了多方面的射频和微波工程中的挑战性问题,而这些都大大受益于自动网格剖分功能。 最终的结果是实现了最高的求解精度和最佳的求解时间。

  • 信号完整性

使用HFSS,工程师可以轻松地设计并评估连接器,传输线及印刷电路板(PCB)上的过孔,计算服务器及存储设备中使用的高速元件,多媒体电脑,娱乐系统和电信系统中的信号完整性和电磁干扰性能。全球各地工程师团队几乎都在利用ANSYS的工具给他们的设计带来竞争优势。

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  • 按需求解(SoD)技术

如果用户不熟悉在HFSS中的三维建模,创建一个完整且可求解的三维模型将非常复杂而又费时:该过程包括设置源位置或激励方式,定义求解空间及边界,以及求解频率扫描范围等。 按需求解技术使用户直接从直观的,层叠式ANSYS Designer界面使用HFSS求解器。这个接口可方便工程师在一个更熟悉的二维布线建模环境下实现三维HFSS的仿真精度和可靠性。比如,用户也可以从他熟悉的工具Cadence ECAD环境启用按需求解功能。

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  • 积分方程(IE)和有限单元边界积分法(FE-BI)

积分方程(IE)求解器是求解大型导体结构的辐射、散射问题的有效补充工具,它采用矩量 法(MoM)和多层快速多极子(MLFMM)求解得到导体和介质表面的电流分布。积分方程方法同样采用与HFSS一致的界面,可与HFSS共享几何,材料 以及某些关键求解技术,如自动产生最优化网格的自适应迭代技术。IE求解器采用自适应交叉近似(ACA)方法结合迭代矩阵求解器减少内存需求,使得用户可将其应用于大规模问题分析。

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   采用HFSS混合FE-BI求解的带罩天线

  • 瞬态求解(Transient)

HFSS transient是一个基于间断伽辽金时域算法(DGTD)和隐式有限元时域法(FETD)的三维全波瞬态/时域电磁场求解器。可用任何常规时域脉冲或 余弦定义的脉冲信号激励,该模块可以很容易完成时域有关仿真分析,如时域反射阻抗(TDR)计算等。另外,可以求解短周期脉冲激励问题,如探地雷达,经典 放电,电磁干扰及闪电等问题。该四面体有限元技术同样基于HFSS所采用的自动网格剖分技术,该瞬态分析工具是HFSS这个传统频域分析工具的一个理想的 补充。

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采用HFSS共形有限元瞬态求解的查分信号通过弯曲电缆的时域传输分析
  • 物理光学(PO)

物理光学求解功能非常适合分析超电大结构。PO可用来设计大型反射面天线,卫星或其它天线载体平台,如商用或军用飞机。该算法求解非常快速,且占用计算资源极少,从而可快速洞察与大型电磁结构有关的设计因素。

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求解大规模电磁仿真问题
  • 区域分解法

区域分解方法(DDM)利用网络计算机资源来仿真大规模问题。HFSS根据网格尺寸与可 用的处理器/机器数目确定最优的子域数据;DDM自动将有限元网格分解成一系列子域问题。每一个子域模型独立求解,子域直接通过交互迭代完成整个过程的求 解。这种网络内存访问的过程扩展后可完成单个机器资源无法计算的大规模求解。此外,DDM可减少求解时间,降低总的内存需求,在很多案例中通过额外的处理 器可实现超线性的加速比。

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  • 谱区域分解法

通过谱区域分解法(SDM),可以将宽带频率扫描频点分布到一定数目的处理器或者机器上。这种节约时间的方法自动将频点分布到各个独立的机器上去计算,完成后重新收集得到整个频率的数据。这种独特的方法显著缩短了获得高精度宽带散射参数所需要的仿真时间。

  • 分布式计算

分布式计算选项(DSO)可分配参数扫描,以完成几何形状,材料,边界和激励等条件变化 的设计探索。该选项模块可将多个预先定义的参数设计组合分配在不同的计算机上,完成每个设计实例的分析。DSO显著加快给定设计任务的参数扫描和设计优 化,提供了最高水平的分布式仿真的计算性能及并行化。

  • 有限大阵列仿真(fDDM)

有限大阵列仿真功能利用区域分解法以及阵列的重复性,高效且全面的分析得到有限大阵列的特性。利用这个功能,可以考虑所有单元之间的相互耦合作用,以及阵列的边缘效应。有限大阵列仿真方法需要极少的计算资源,所以可在很短的时间内完成有限大阵列仿真。