ANSYS HFSS关键技术（下）

1、混合算法技术

HFSS软件提供了成熟的有限元算法FEM、积分方程法IE、光学算法SBR(含PO)等。充分利用各个算法的优势，在同一个问题中，针对不同的部分选择最合适的算法求解，这就是混合算法技术。

• 区域分解法(DDM)

区域分解法，即Domain Decomposition Method，可以根据计算的网格规模自动进行分域求解；不同的算法类型分配不同的域，每种算法类型的域，可以根据网格规模，再次划分为一系列的子域，具体的子域数量将根据可调用的CPU数量、网格数量等自动划分。区域分解法，是混合算法技术得以实现的根本源动力，也是有限大阵列仿真与3DComponent阵列仿真中的关键技术。

• 有限大阵列仿真-Finite Array+DDM(FA-DDM)

有限大阵列仿真功能，充分利用了阵列天线的周期重复性特点，借用周期边界的单元模型网格，快速生成周期阵列的全网格模型，然后以DDM域分解的并行计算，快速得到整个阵列的结果。  

• 三维部件阵列仿真-3DComponentArray+DDM

三维部件阵列仿真，是一种充分利用了有限大阵列(Finite Array)仿真的流程，来实现非周期阵列的快速建模与仿真的方法。三维部件阵列同样需要对每一个不同的三维部件独立求解，直至收敛到最后一步。然后汇总所有单元的最终网格以DDM域分解技术，快速得到整个阵列的结果。三维部件阵列仿真与有限大阵列仿真的最大不同，在于单元模型的个数、网格模型的获取、非周期阵列是否可使用等几个方面。在求解结果上，同样考虑各种单元耦合效应与边缘效应，获取高效高精度的仿真结果。

• FE-BI与Region边界

FE-BI，全称Finite Element Boundary Integral，译为有限单元-边界积分。FE-BI边界用于设置空气盒子，作为辐射边界使用，与常用的Radiation边界、PML边界类似。FE-BI边界、lE-Region/SBR-Region/PO-Region，都是混合算法的典型应用。FE-BI用于设置空气盒子；Region边界用于设置其他独立的金属体、材料等效的面、介质体等。模型里可以有多个FE-BI求解区域，也可以有多个Region求解区域，它们都需要DDM域分解法来进行求解。

2、高性能计算技术

高性能计算(High Performance Computing)是工程仿真软件的并行加速计算技术的总称。包括传统的多线程共享内存式、分布式矩阵求解，以及当前最高效的DDM域分解技术、GPU加速技术、谱区域分解技术、分布式参数扫描等。

• 谱区域分解法

通过谱区域分解法SDM，可以将宽带频率扫描点，并行发布到一定数目的CPU上，进行多频率点的并行计算。这种独特的方法，显著缩短了获得高精度宽带扫描结果的仿真时间。

• 分布式参数求解

分布式参数求解，指的是参数扫描的多发式并行计算。可根据软件能调用的CPU资源，自动选择多个预先定义的参数设计组合，分配到不同的CPU、计算机上进行并行的求解，以完成模型的几何尺寸、材料、边界和激励等条件变化时的设计探索。

3、周期结构仿真功能

HFSS中的Floquet端口专门用于求解周期性结构，如平面相控阵和频率选择性表面结构。Floquet端口的主要优势为入射波扫描的求解设置简单，速度比定义入射波激励的方式有大幅提升，尤其在有宽带扫频的情况下，求解速度提升10倍以上。

4、动态链接功能实现先进的协同设计流程 场源

HFSS的不同设计和项目之间可进行场到场动态链接。这样就能够把一个复杂的系统拆分成部件进行仿真，典型的应用如反射面天线、天线与天线罩仿真、复杂系统的EMI/EMC等。

5、强大的后处理功能

HFSS能够快速精确地求解并观察设计者所需的各种结果，包括矩阵参数、电磁场分布、远场和近场辐射特性、EMI/EMC等。无需预先设置或重新求解，通过改变端口输入信号的功率和相位，方便地得到结构内部的场强、多端口天线的辐射特性变化等各种结果，强大的场计算器功能，可以进一步地获得所需的各种结果，如局部电压、电流、导体损耗、介质损耗等。

• 端口参数后处理

• 二维本征模求解器计算端口模式和 阻抗 ，

• S-,Y-,Z-参数(单端、差分、去内嵌和重新归一化)

• 场后处理

• 远/近场辐射特性(二维、三维作图，增益、波瓣宽度等)

• 求解空间内任意表面或空间内的电磁场分布的三维静态及动画作图，包括矢量、幅值及流线作图

• 有载本征谐振频率及谐振模式场分布

• 手机或生物医疗常用的SAR计算包括矢量、幅值及流线作图

• 单/双站RCS

• 辐射测试(三米法、十米法)

来源：安世亚太科技股份有限公司