電磁場仿真軟件簡介20418

1、電磁場仿真軟件簡介隨著電磁場和微波電路領(lǐng)域數(shù)值計(jì)算方法的發(fā)展， 在最近幾年出現(xiàn)了大量的電磁場 和微波電路仿真軟件。在這些軟件中，多數(shù)軟件都屬于準(zhǔn) 3 維或稱為 2.5 維電磁仿真軟 件。例如，Agile nt 公司的 ADS（ Adva need Desig n System ）、AWR 公司的 Microwave Office、 An soft 公司的 Esemble、Sere nade 和 CST 公司的 CST Desig n Studio 等。目前，真正意 義上的三維電磁場仿真軟件只有 Ansoft 公司的 HFSS、 CST 公司的 Mafia 、 CST Microwave Stu

2、dio 、 Zeland 公司的 Fidelity 和 IMST GmbH 公司的 EMPIRE 。從理論上講， 這些軟件都能仿真任意三維結(jié)構(gòu)的電磁性能。其中，HFSS （ HFSS是英文高頻結(jié)構(gòu)仿真器（ High Frequency Structure Simulator ）的縮寫）是一種最早出現(xiàn)在商業(yè)市場的 電磁場三維仿真軟件。因此，這一軟件在全世界有比較大的用戶群體。由于HFSS進(jìn)入中國市場較早， 所以目前國內(nèi)的電磁場仿真方面 HFSS 的使用者眾多， 特別是在各大通 信技術(shù)研究單位、公司、高校非常普及。德國CST公司的MicroWave Studio （微波工作室）是最近幾年該公司在

3、Mafia軟件 基礎(chǔ)上推出的三維高頻電磁場仿真軟件。 它吸收了 Mafia 軟件計(jì)算速度快的優(yōu)點(diǎn)， 同時(shí) 又對軟件的人機(jī)界面和前、后處理做了根本性的改變。就目前發(fā)行的版本而言，CST的 MWS 的前后處理界面及操作界面比 HFSS 好。 Ansoft 也意識到了自己的缺點(diǎn)，在剛 剛推出的新版本 HFSS （定名為An soft HFSS V9.0 ）中，人機(jī)界面及操作都得到了極大 的改善。在這方面完全可以和 CST 媲美。在性能方面，兩個(gè)軟件各有所長。在速度和 計(jì)算的精度方面 CST和ANSOFT成績相差不多。值得注意的是，MWS采用的理論基礎(chǔ)是 FIT （有限積分技術(shù)） 。與 FDTD （時(shí)

4、域有限差分法）類似，它是直接從 Maxwell 方程導(dǎo)出解。因此， MWS 可以計(jì)算時(shí)域解。對于諸如濾波器，耦合器等主要關(guān)心帶內(nèi) 參數(shù)的問題設(shè)計(jì)就非常適合；而 HFSS 采用的理論基礎(chǔ)是有限元方法 （FEM） ，這是一種 微分方程法，其解是頻域的。所以， HFSS如果想獲得頻域的解，它必須通過頻域轉(zhuǎn)換 到時(shí)域。由于，HFSS是用的是微分方法，所以它對復(fù)雜結(jié)構(gòu)的計(jì)算具有一定的優(yōu)勢。另外，在高頻微波波段的電磁場仿真方面也應(yīng)當(dāng)提及另一個(gè)軟件：ANSYS 。ANSYS 是一個(gè)基于有限元法 （FEM） 的多功能軟件。該軟件可以計(jì)算工程力學(xué)、材料力 學(xué)、熱力學(xué)和電磁場等方面的問題。 它也可以用于高頻電磁場

5、分析 （應(yīng)用例如：微波輻 射和散射分析、電磁兼容、電磁場干擾仿真等）。其功能與HFSS和CST MWS類似。但由于該軟件在建模和網(wǎng)格劃分過程中需要對該軟件的使用規(guī)則有詳細(xì)的了解，因此， 對一般的工程技術(shù)人員來講使用該軟件有一定困難。 對于高頻微波波段通信、 天線、 器 件封裝、電磁干擾及光電子設(shè)計(jì)中涉及的任意形狀三維電磁場仿真方面不如HFSS更專業(yè)、更理想。實(shí)際上， ANSYS 軟件的優(yōu)勢并不在電磁場仿真方面，而是結(jié)構(gòu)靜力/動力分析、 熱分析以及流體動力學(xué)等。但是， 就其電磁場部分而言，它也能對任意三維結(jié)構(gòu) 的電磁特性進(jìn)行仿真。雖然， Zeland 公司的 Fidelity 和 IMST Gm

6、bH 公司的 EMPIRE 也可以仿真三維結(jié)構(gòu)。但由于這些軟件的功能不如前面的軟件，所以用戶相對較少。F面列出幾個(gè)相關(guān)軟件的名稱和主要性能，微波CAD 軟件簡介丿商名稱主要性能計(jì)算萬法Agile ntADS線性/非線性電路仿真；數(shù)字電路仿真；信號系統(tǒng)分析、仿真。Mome ntum2.5D平面電路高頻電磁場仿真矩量法（MoM ）An softHFSS3D高頻電磁場仿真有限元法（FEM）Desig ner線性/非線性電路仿真；2.5D平面電路高頻電磁場仿真； 信號系統(tǒng)分析、仿真。矩量法（MoM ）En semble2.5D平面電路高頻電磁場仿真矩量法（MoM ）Seren adeSymph ony

7、信號系統(tǒng)分析、仿真。Harmonica線性/非線性電路仿真；2.5D平面電路高頻電磁場仿真矩量法（MoM ）SPICE Li nk高級信號與系統(tǒng)仿真；Schematic Capture驅(qū)動系統(tǒng)仿真；提取等效電路。Optimatrics參數(shù)分析、優(yōu)化和靈敏度分析有限差分法（FDM ）CSTMafia低頻電場和磁場仿真；3D高頻電磁場仿真； 系統(tǒng)熱力學(xué)仿真； 帶電粒子運(yùn)動仿真。有限積分技術(shù)（FIT）Microwave Studio3D高頻電磁場仿真有限積分技術(shù)（FIT）Desig n Studio2.5D平面電路高頻電磁場仿真；矩量法（MoM ）AWRMW Office線性/非線性電路；2.5D平

8、面電路高頻電磁場仿真。矩量法（MoM ）IMSTGmbHEMPIRE3D高頻電磁場仿真時(shí)域有限差分法（FDTD）Zela ndIE3D2.5D平面電路高頻電磁場仿真。時(shí)域有限差分法（FDTD）Fidelity3D高頻電磁場仿真SonnetEM2.5D平面電路高頻電磁場仿真ANSYSANSYS結(jié)構(gòu)靜力分析結(jié)構(gòu)動力分析線性及非線性屈曲分析斷裂力學(xué)分析高度非線性瞬態(tài)動力分析熱分析流體動力學(xué)3D高頻電磁場分析有限元法（FEM）1.1 幾個(gè)主要相關(guān)類型軟件的簡介：1.1.1 ADS(Advanced Design System )它是 Agilent Technoligyies 公司推出的一套電路自動設(shè)

9、計(jì)軟件。 Agilent Technoligyies 公 司把已 有產(chǎn)品 HP MDS(Microwave Design System)和 HP EEsof IV(Electronic Engineering Software)兩者的精華有機(jī)的結(jié)合起來，并增加了許多新的功能，構(gòu)成了功 能強(qiáng)大的 ADS 軟件。ADS 軟件范圍涵蓋了小至元器件 ,大到系統(tǒng)級的設(shè)計(jì)和分析， 主要包括 RFIC 設(shè)計(jì) 軟件、 RF 電路板設(shè)計(jì)軟件、 DSP 專業(yè)設(shè)計(jì)軟件、通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件以及微波電路設(shè)計(jì) 軟件。ADS 軟件仿真手段豐富多樣，可實(shí)現(xiàn)包括時(shí)域和頻域、數(shù)字與模擬、線性與非線 性、噪聲等多種仿真分析手段， 并

10、可對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行成品率分析與優(yōu)化， 從而大大提高 了復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)效率， 是非常優(yōu)秀的微波電路、 系統(tǒng)信號鏈路的設(shè)計(jì)工具。 不但其仿 真性能優(yōu)越 , 而且提供了功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)后處理能力。這對我們進(jìn)行復(fù)雜、特殊電路的 仿真、數(shù)據(jù)后處理及顯示提供了可能。 該軟件切實(shí)考慮到工程實(shí)際中各種參數(shù)對系統(tǒng)的 影響，對要求分析手段多樣，運(yùn)算量大的仿真分析，尤其適用。ADS 軟件可應(yīng)用于整個(gè)現(xiàn)代通信系統(tǒng)及其子系統(tǒng)，能對通信系統(tǒng)進(jìn)行快速、便捷、 有效的設(shè)計(jì)和仿真。這是以往任何自動設(shè)計(jì)軟件都不能夠的。所以，ADS 已被廣大電子工程技術(shù)人員接受，應(yīng)用也愈加廣泛。主要應(yīng)用：ADS 功能非常強(qiáng)大，對整個(gè)現(xiàn)代通信系統(tǒng)及其子

11、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真提供支持。主 要應(yīng)用有以下幾個(gè)主要方面：1. 射頻和微波電路的設(shè)計(jì)(包括RFIC、RF Board)。2. DSP設(shè)計(jì)3. 通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4. 向量仿真每個(gè)設(shè)計(jì)本身又包括以下幾個(gè)內(nèi)容： 繪制原理圖 系統(tǒng)仿真 布局圖 Pspice 原理圖1.1.2. CST Microwave studioCST MICROWAVE STUD是CST公司為快速、精確仿真電磁場高頻問題而專門開發(fā)的EDA工具，是基于PC機(jī)Windows環(huán)境下的仿真軟件。 其主要應(yīng)用領(lǐng)域有：移動通信、無線設(shè)計(jì)、信號完整性和電磁兼容(EMC)等。具體應(yīng)用包括：偶合器、濾波器、平面結(jié)構(gòu)電路、聯(lián)結(jié)器、IC封裝、各種類型天線

12、、微波元器件、藍(lán)牙技術(shù)和電磁兼容/干擾等。MW提供三個(gè)解算器，四種求解方式。它們是時(shí)域解算器、頻域解算器和本征模解算器。 四種求解方式分別為傳輸問題的頻域解、時(shí)域解、 模式分析解和諧振問題的本征模解。同時(shí)也提供各種有效的CAD輸入選項(xiàng)和SPICE參數(shù)的提取。另外， CSTMW通過調(diào)用 CST DESIGN STUDIO?內(nèi)含一個(gè)巨大的設(shè)計(jì)環(huán)境庫， CST DESIGN STUDIO?身也 提供外部仿真器的聯(lián)結(jié)。應(yīng)用： 各種天線、連接器、諧振腔、蜂窩電話、同軸連接器、偶合濾波器、共面結(jié)構(gòu)、串 擾問題、介質(zhì)濾波器、雙工器、高速數(shù)字設(shè)備、喇叭天線、IC 封裝、互聯(lián)器、微帶濾波器、帶狀線結(jié)構(gòu)、微波加熱

13、、微波等離子源、多芯連接器、毫米波集成電路、多層結(jié) 構(gòu)、多路復(fù)用器、光學(xué)組件、微帶天線、平面結(jié)構(gòu)、功分器、偏光器、雷達(dá)/雷達(dá)截面（RCS）、SAR計(jì)算/解剖設(shè)備、傳感器、屏蔽問題、開槽天線、芯片系統(tǒng)、時(shí)域反射計(jì)（TDR）、 波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、無線設(shè)備1.1.3. Microwave OfficeMicrowave Office 軟件為微波平面電路設(shè)計(jì)提供了最完整 , 最快速和最精確的解 答。它是通過兩個(gè)模擬器來對微波平面電路進(jìn)行模擬和仿真的。對于由集總元件構(gòu)成的電路 , 用電路的方法來處理較為簡便。 該軟件設(shè)有一個(gè)叫“ VoltaireXL ”的模擬器 來處理集總元件構(gòu)成的微波平面電路問題。 而對于由

14、具體的微帶幾何圖形構(gòu)成的分布 參數(shù)微波平面電路則采用場的方法較為有效，該軟件采用的是一個(gè)叫“ EMSight ”的模擬器來處理任何多層平面結(jié)構(gòu)的三維電磁場的問題。由于這里意在著重于電磁場分析，所以僅涉及“EMSight ”模擬器。下面是它的具體功能：“EMSight”模擬器是一個(gè)完整的三維電磁場模擬程序包，它可用于平面高頻電路和天線結(jié)構(gòu)的分析。 模擬器分析的電路都安裝在一個(gè)矩形的金屬包裝盒內(nèi) ， 對于電路的 層數(shù)和端口數(shù)并沒有限制。 它還具有顯示微波平面電路內(nèi)金屬上電流和空間電場力線的 能力。“EMSight”模擬器可以對微波平面電路進(jìn)行許多種類的計(jì)算，（在該軟件中稱計(jì)算為測量 ） 。 除了可

15、以計(jì)算電路的阻抗參量 ， 導(dǎo)納參量 ， 散射參量 ， 傳輸參量 ， 混合參量 之外， 對于線性電路 ， 它能計(jì)算輔助穩(wěn)定因子 ， 輸入電容 ， 群延遲 ， 偶/奇模傳輸常數(shù) /阻 抗/導(dǎo)納， 電壓駐波比 ， 端口輸入阻抗 /導(dǎo)納， 增益等。具有計(jì)算各種線 /圓極化微帶天 線的電場方向圖和功率方向圖的能力 ， 在計(jì)算天線時(shí)矩形的金屬包裝盒邊界可以改變 ， 頂部和底部可以改為自由空間阻抗 ，而側(cè)壁可以拉遠(yuǎn)。在“ EMSight ”模擬器內(nèi)也設(shè)有一 個(gè)元件庫 ， 其特點(diǎn)是列入了大量的微帶元件的資料如各種彎頭 ， 開路線 ， 短截線 ， 耦 合器， 階梯， T 形接頭等。 還包括了許多傳輸線的資料。1

16、.1.4. ANSYSANSYS 是一種廣泛的商業(yè)套裝工程分析軟件。該軟件主要包括三個(gè)部分：前 處理模塊， 分析計(jì)算模塊和后處理模塊。 前處理模塊提供了一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)體建模及網(wǎng)格 劃分工具， 用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型； 分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析 （可進(jìn)行線性 分析、非線性分析和高度非線性分析） 、流體動力學(xué)分析、電磁場分析、聲場分析、壓 電分析以及多物理場的耦合分析， 可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用， 具有靈敏度分析及 優(yōu)化分析能力； 后處理模塊可將計(jì)算結(jié)果以彩色等值線顯示、 梯度顯示、矢量顯示、粒 子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式顯示出 來，也可將計(jì)算結(jié)

17、果以圖表、 曲線形式顯示或輸出。 軟件提供了 100 種以上的單元類型， 用來模擬工程中的各種結(jié)構(gòu)和材料。這里還是著重介紹電磁場方面。在該軟件的電磁場部分，它主要設(shè)計(jì)以下幾個(gè)方面：2D 3D及軸對稱靜磁場分析及軸對稱時(shí)變磁場交流磁場分析。靜電場、AC電場分析，電路分析：包括電阻、電容、電感等。電路、磁場耦合分析。電磁兼容分析。高頻電磁場分析。 計(jì)算洛倫磁力和焦耳熱 / 力。主要應(yīng)用于： 螺線管、 調(diào)節(jié)器、 發(fā)電機(jī)、 變換器、磁體、加速器、天線輻射、等離子體裝置、磁懸浮裝置磁成像系統(tǒng)、電解槽及 無損檢測裝置等。1.1.5. Ansoft SerenadeAnsoft Serenade 設(shè)計(jì)環(huán)境為

18、現(xiàn)代的射頻以及微波設(shè)計(jì)者們提供了一個(gè)強(qiáng)大 的電路、 系統(tǒng)和電磁仿真的工具。 簡易的使用環(huán)境允許使用者們在仿真器和其他的工具 （如文字處理器）最大程度的產(chǎn)生數(shù)據(jù)資料的轉(zhuǎn)移。簡單的說，它主要包括 Harmonica 電路仿真 和 Symphony 系統(tǒng)仿真部分。Symphony 可以在 Serenade 文件夾（一種計(jì)算機(jī)標(biāo)原理圖獲取、 布局、和仿真環(huán)境） 下面運(yùn)行。它是一個(gè)可以仿真有射頻、微波和數(shù)字部分組成的通信系統(tǒng)的軟件工具。Symphony 添加了針對外圍環(huán)境的高效的模擬、數(shù)字混合方式（模擬和數(shù)字）和系統(tǒng)分 析能力。使用者能夠很快的構(gòu)建一個(gè)系統(tǒng)通包括大量元件的庫里的射頻部分的模擬和數(shù) 字信號

19、處理。像信道編碼，模擬和數(shù)字信號處理濾波器， 放大器， 晶體震蕩器衰減信道 模型。 這些都能使設(shè)計(jì)者們迅速的組建有線的或者無線系統(tǒng)。 由于系統(tǒng)自帶了那么多模 型，因此設(shè)計(jì)者只需要對元器件鍵入很少的關(guān)鍵特征。 它也能夠?qū)€性或非線性系統(tǒng)進(jìn) 行徹底的操作。它也能輸出例如增益、噪聲和在時(shí)域或者頻域上的誤碼率。針對不同的設(shè)計(jì)方法， 在早期階段的時(shí)候它就能夠迅速的檢查， 以減少設(shè)計(jì)周期時(shí)間和避免由于射頻和數(shù)字信 號處理系統(tǒng)之間的互相干擾而造成的高成本的重新設(shè)計(jì)。 一旦一個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)被確認(rèn) 了那么一個(gè)自上而下的設(shè)計(jì)流程就能被完成。一個(gè)系統(tǒng)的誤碼率能夠基于完整的系統(tǒng)分析而計(jì)算出來。 對射頻的描述， 例如阻

20、抗 不匹配，晶體震蕩器的相位噪聲和群延遲，在系統(tǒng)中（當(dāng)然包括噪聲，輸入功率，S參數(shù)和其他的輸入信號掃描分析）把誤碼率的計(jì)算作為一個(gè)任何參數(shù)的函數(shù)。1.1.6. Ansoft EnsembleAnsoft Ensemble 是一個(gè)針對射頻和微波的平面電磁仿真軟件。它是一個(gè)對微帶線和像濾波器、功分器和天線一類的平面微波結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算S參數(shù)和全波場的仿真軟件包。En semble軟件包包括一個(gè)從底部開始的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)布局，一個(gè)仿真器和一個(gè)可顯示數(shù)據(jù)的后處理器。該軟件沒有用傳統(tǒng)的“ cut-and- try ” 原型，減少了生成的誤差。 下面是它的一些功能：1 仿真分析 包括s參數(shù),y參數(shù),和z參數(shù)。

21、遠(yuǎn)場近場輻射。表面電流等。2 Ensemble的應(yīng)用PCB布線和路徑的仿真。多層微波包裝。微波整合電路。超級微波整合電路。平面天線和隊(duì)列。電路元件創(chuàng)建。3 天線設(shè)計(jì)分析圓極化。左旋圓極化和右旋圓極化的遠(yuǎn)場圖。增益和軸向輻射。交叉極化和共極化場等。4. 圖形特征 ：計(jì)算控制初始設(shè)計(jì)的大小。 DXFand GDS 的輸入和輸出。史密斯圓圖，極化圖和矩形圖。遠(yuǎn)場圖。波形計(jì)算等。1.2 Ansoft HFSS 軟件簡介Ansoft HFSS 軟件是適用于射頻、無線通信、封裝及光電子設(shè)計(jì)的任意形狀三維 電磁場仿真的軟件。 ANSOFT HFSS 是業(yè)界公認(rèn)的三維電磁場標(biāo)準(zhǔn)仿真軟件包，它必將 為射頻、 無

22、線通信、 封裝及光電子產(chǎn)品新功能的開發(fā)提供嶄新高效的研究手段。本軟件徹底擺脫了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式，大大減少了研制費(fèi)用和時(shí)間，加快產(chǎn)品進(jìn)入市場的步伐。 HFSS 提供了一簡潔直觀的用戶設(shè)計(jì)界面、精確自適應(yīng)的場求解器、擁有空前電性能分 析能力的功能強(qiáng)大后處理器，能計(jì)算任意形狀三維無源結(jié)構(gòu)的S參數(shù)和全波電磁場。ANSOFT HFSS 充分利用了如自動匹配網(wǎng)格產(chǎn)生及加密、切線向矢量有限元、ALPS(Adaptive Lanczos Pade Sweep)和模式-節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換(Mode-node )等的先進(jìn)技術(shù)， 從而使操作人員可利用有限元法 (FEM) 在自己的電腦少對任意形狀的三維無源結(jié)構(gòu)進(jìn) 行電磁場仿真。

23、HFSS自動計(jì)算多個(gè)自適應(yīng)的解決方案，直到滿足用戶指定的收斂要求 值。其基于 MAXWELL (麥克斯韋)方程的場求解方案能精確預(yù)測所有高頻性能，如 散射、模式轉(zhuǎn)換、材料和輻射引起的損耗等。用高效率的計(jì)算機(jī)虛擬模型的方法來取代費(fèi)時(shí)費(fèi)力的 “ cut-and-try ”試驗(yàn)方法， 可大 大縮短設(shè)計(jì)周期。仿真分析諸如天線、微波轉(zhuǎn)換器、發(fā)射設(shè)備、波導(dǎo)器件、射頻濾波器 和任意三維非連續(xù)性等復(fù)雜問題， 已簡單化成只需畫結(jié)構(gòu)圖、 定義材料性能、 設(shè)置端口 和邊界條件。HFSS自動產(chǎn)生場求解方案、端口特性和S參數(shù)。其S參數(shù)結(jié)果可輸出到通用的線性和非線性電路仿真器中來使用。ANSOFT HFSS的自適應(yīng)網(wǎng)格加

24、密技術(shù)使 FEM方法得以實(shí)用化。初始網(wǎng)格(將幾 何子分為四面體單元) 的產(chǎn)生是以幾何結(jié)構(gòu)形狀為基礎(chǔ)的， 利用初始網(wǎng)格可以快速解算 并提供場解信息， 以區(qū)分出高場強(qiáng)或大梯度的場分布區(qū)域。 然后只在需要的區(qū)域?qū)⒕W(wǎng)格 加密細(xì)化， 其迭代法求解技術(shù)節(jié)省計(jì)算資源并獲得最大精確度。 必要時(shí)還可方便地使用 人工網(wǎng)格化來引導(dǎo)優(yōu)化加速網(wǎng)格細(xì)化匹配的解決方案。HFSS 采用高階基函數(shù)、對稱性和周期邊界等方法，從而節(jié)省計(jì)算時(shí)間和內(nèi)存，進(jìn) 一步加大求解問題的規(guī)模并加速求解的速度。1.2.1 Ansoft HFSS 軟件功能HFSS 軟件還有強(qiáng)大的繪圖功能。它可以與 AutoCAD 完全兼容，完全集成 ACIS 固態(tài)建

25、模器。它可以完成以下操作：無限的 undo/redo多個(gè)物體組合、相減、相交布爾運(yùn)算動態(tài)幾何旋轉(zhuǎn) 點(diǎn)擊物體選擇 /隱藏 二維物體沿第三維掃描得到三維物體 （如圓柱體 ） 宏記錄 /宏文本錐螺旋、圓柱和立方體的參數(shù)化宏 可選的“實(shí)表面”幾何體在線關(guān)聯(lián)幫助以加快新功能的應(yīng)用 它擁有先進(jìn)的材料庫綜合的材料數(shù)據(jù)庫包括了常用物質(zhì)的介電常數(shù)、滲透率、 電磁損耗正切。用戶在仿真中可分析均勻材料、非均勻材料、各向異性材料、導(dǎo)電材料、阻 性材料和半導(dǎo)體材料。 對不可逆設(shè)備， 標(biāo)配的 HFSS 可直接分析具有均勻靜磁偏的鐵氧 體問題，用戶還可選用 ANSOFT 3DFS 選件以完成鐵氧體靜磁 FEM 的解算仿真。

26、ANSOFT HFSS 軟件含有一個(gè)龐大的庫，用該庫可參數(shù)化定義以下標(biāo)準(zhǔn)形狀： 微帶 T 行結(jié) 寬邊耦合線斜接彎和非斜接彎 半圓彎和非對稱彎 圓螺旋和方螺旋 混合 T 接頭 貼片天線 螺旋幾何Ansoft HFSS 軟件還可以以周期邊界來解決相控陣。通過指定兩個(gè)或多個(gè)邊界間的 場關(guān)系，關(guān)連邊界條件（ LBCs ）使得包含有源等設(shè)備的新一類問題也可建模仿真。在 對長的、均勻的和周期性的結(jié)構(gòu)建模仿真時(shí)， LBCs 可大大節(jié)省計(jì)算時(shí)間和內(nèi)存。周期 性的 LBCs 通過相位關(guān)系可確定多個(gè)主 -從邊界。設(shè)計(jì)師可通過分析相控陣中的一個(gè)單 元來提取有源單元因子和阻抗，從而研究確定陣列盲區(qū)、極化性能和柵瓣。A

27、nsoft HFSS 軟件強(qiáng)大的天線設(shè)計(jì)功能，它可以計(jì)算下列問題： 計(jì)算天線參量，如增益、方向性、遠(yuǎn)場方向圖剖面、遠(yuǎn)場 3D 圖和 3dB 帶寬。 繪制極化特性，包括球形場分量、圓極化場分量、 Ludwig 第三定義場分量和軸比。二分之一、四分之一、八分之一對稱模型并自動計(jì)算遠(yuǎn)場方向圖。Ansoft HFSS 還擁有以下三種頻率掃描技術(shù)： 寬帶快速率掃描利用 APLS 快速掃頻技術(shù)可有效地進(jìn)行寬帶仿真。 APLS 能產(chǎn)生一個(gè)在寬頻帶內(nèi)有 效的低階次的模型， 并通過計(jì)算零極點(diǎn)來完成寬頻帶求解。 APLS 包含端口散射以精確 確定頻段內(nèi)的輸入功率和頻帶外抑制。 超寬帶插值掃頻 利用插值掃頻技術(shù)可有

28、效地進(jìn)行超寬帶仿真。 插值掃頻能在超寬頻帶內(nèi)根據(jù)頻響變 化斜率自動增插點(diǎn)數(shù)，確保精確確定頻段內(nèi)的所有頻響特性。 離散掃頻 利用離散掃頻技術(shù)可有效地進(jìn)行離散頻點(diǎn)的寬帶仿真。其利用當(dāng)前網(wǎng)格重新 求解電磁場，從而精確得到各頻率點(diǎn)上的性能參數(shù)。Ansoft HFSS 擁有強(qiáng)大的場后處理器： 產(chǎn)生生動逼真的場型動畫圖，包括矢量圖、等高線圖、陰影等高線圖。 任意表面，包括物體表面、任意剖面、 3D 物體表面和 3D 相等面的靜態(tài)和動 態(tài)圖形。動態(tài)矢量場、標(biāo)量場或任何用場計(jì)算器推導(dǎo)出的量。 動態(tài)的表面動畫可使圖形能以旋轉(zhuǎn)和移位的方式步進(jìn)。新的圖 3D 云圖上有一薄 薄的彩色像素層，使你能非常清晰地觀察場型特性，用戶旋轉(zhuǎn)幾何時(shí)圖形會實(shí)時(shí)更新。ANSOFTHFSS 可以 設(shè)計(jì)最優(yōu)化解決方案， 它支