2016ugm8243個主題hfss新功能改善天線仿真設(shè)計全流程線纜線束emc陣列快速與

1、8/16/2016最全面的算法體系、最強大的算法技術(shù)FE-BIIE RegionDielectricFEM-IE-PO 混合算法New in R17PODielectric PODielectric IE Region4© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016算法、前處理 全新的混合算法 自動的網(wǎng)格設(shè)置 的邊界條件3© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016的天線流程算法、前處理建模、修復(fù)參掃、優(yōu)化后處理 混合算法體系 天線庫工具箱 多參數(shù)并行掃描 曲線、場圖查看 自動

2、網(wǎng)格設(shè)置 自建模型庫 快速敏感度分析 特殊后處理 邊界設(shè)置 導(dǎo)入模型修復(fù) 優(yōu)化分析設(shè)計 自動報告生成典型應(yīng)用解決方案可穿戴天線2© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016天線 多物理場天線RCS天線布局天饋系統(tǒng)天線罩陣列天線反射面天線HFSS新功能天線設(shè)計全流程/ 高級應(yīng)用工程師ANSYS8/16/2016流暢的輻射邊界和外部場鏈接設(shè)置New in R17R16 輻射邊界需要與場源同步 目標(biāo)的相對方向通過坐標(biāo)原點和Euler角度定義 不夠直觀，易出錯8© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANS

3、YS UGM 2016Shell Element 殼單元New in R172D 邊界條件，可以高效建模： 薄導(dǎo)體 薄介質(zhì)和分層材料殼體內(nèi)的赫茲偶極子汽車的效能泄露 vs. 頻率7© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016新的網(wǎng)格設(shè)置方式New in R17更簡單的網(wǎng)格設(shè)置方式 滑動條更高效的初始網(wǎng)格剖分 提高初始網(wǎng)格率前例卡式天線主反射面設(shè)置 了曲面型的網(wǎng)格 了IE 的剖分性能保留傳統(tǒng)的設(shè)置方式前例卡式天線FSS次反射面設(shè)置6© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016N

4、ew in 18：SBRRegionFEM+IE+PO結(jié)合HPC 求解大規(guī)模問題Savant 能以高精度、高效率SBR求解超大規(guī)模問題5© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 20168/16/2016有限大陣列天線建模與端口后處理變量改變激勵幅相實現(xiàn)波束掃描陣列蒙版可定義復(fù)雜布陣基于DDM的有限大陣列求解器:1. 同樣的硬件可求解更大規(guī)模陣列2. 與同在HFSS中直接同樣精確3. 采用 DDM 高效大規(guī)模陣列4. 便捷地由單元轉(zhuǎn)換為有限大陣列激勵大幅陣列求解12© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016

5、ANSYS UGM 2016HFSS 內(nèi)嵌天線工具箱 Antenna Toolkit New in R17 集成在 ANSYS Electronics Desktop 之中 選擇天線拓?fù)?選擇工作頻率 求解 種類將不斷擴充11© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016建模、修復(fù) HFSS 內(nèi)嵌天線工具箱 ATK 3D Component 自建模型庫 SpaceClaim 復(fù)雜模型處理10© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016流暢的輻射邊界和外部場鏈接設(shè)置New in

6、R17R17 鏈接場區(qū)域無需再設(shè)置輻射邊界 在源的基本欄中定義源類型 通過相對坐標(biāo)系定義源方向 自動生成合適的源表面 更加直觀9© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 20168/16/2016SpaceClaim 直接建模與修復(fù)最快速、最易用的幾何模型預(yù)處理HFSS 與SpaceClaim 直接鏈接 New in R17快速精簡、修復(fù)、簡化模型，實現(xiàn)更快、更成功的可兼容各類CAD工具及數(shù)據(jù)格式，導(dǎo)入與導(dǎo)出直接生成用于的標(biāo)準(zhǔn)化2D、3D標(biāo)注圖紙16© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UG

7、M 2016模型/網(wǎng)格裝配模型的裝配體用于網(wǎng)格的剖分與部件的剖分避免了邊寬比過大的網(wǎng)格問題裝配的網(wǎng)格提高了天線布局的網(wǎng)格復(fù)用率組裝器件庫-方便的重用組裝模型分解視圖-增加/交換用以建立快速模型布局/對比15© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 20163D Component: 隱設(shè)置New in R17隱14© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 20163D Components 自建模型庫 3D Components 保存并復(fù)用設(shè)計 與同事、供應(yīng)商共享 包含 幾何結(jié)構(gòu) 材料屬

8、性 邊界條件 HFSS 已內(nèi)嵌了幾十種 3D Component 激勵類型 用戶可隨意添加，的庫13© 2016 ANSYS, Inc.AuANSYS UGM 20168/16/2016HPC 配置: 自動vs. 手動自動分配計算硬件資源HPC 配置的全自動設(shè)置HPC 配置的手動設(shè)置: 傳統(tǒng)和默認(rèn)設(shè)置 僅需指明用到的所有機器名，及每臺機 指明機器名、每臺機器的任務(wù)數(shù)和總核數(shù) 用戶只需指定計算機列表、器的內(nèi)核數(shù)目 選擇 HPC 分布式任務(wù)類型核數(shù)/計算機、%RAM/計算機 由算法決定采用哪種方式分配資源最高效 會根據(jù)求解器的具體需求進行不均勻任務(wù)分配20© 2016 ANSY

9、S, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016分布式求解：DSOHPC 增加層級層級 1分布式變量先分布式變量，然后層級 2分布式內(nèi)存 DDM 或新的分布式直接法矩陣求解先分布式頻點，然后 DDM 或新的分布式直接法矩陣求解每個變量 32 核 DDM8 個變量順序求解耗時: 14:52:57128 核“雙層級”求解 每個變量 32 核 DDM 提速 4 倍4 個變量并行求解，8個變量總耗時: 3:39:3819© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016HFSS求解技術(shù)與HPC求解算法求解技術(shù)享內(nèi)emoHPC

10、18© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016解法omposition(DDM)GPUNew n R17分布式激勵Distributed Excitations分布式矩陣求解Distributed Matrix Solver多線程共享內(nèi)存Multi-Th edShared Memory多線程共享內(nèi)存Multi-Th edShared Memory迭代法Iterative混合式顯式/隱式Hybrid/Exp icit/Implicit時域瞬態(tài)法HFSS-TR積分方程法HFSS-IE存edry多線程共Mu ti-ThShared M直接

11、法Direct本征模式EigenmodeNew n R17區(qū)域分Domain DecMethods分布式矩陣求解Distributed Matrix SolverGPU多線程共享內(nèi)存迭代法Iterative直接法Direct有限元法Finite Element并行計算 增加的GPU技術(shù) 的任務(wù)提交系統(tǒng)17© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 20168/16/2016遠(yuǎn)場方向圖調(diào)諧 New in R1724© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016 研究四個離散的幾何變量影響

12、，如果每個變量考慮三個情況+10%、中值、10%，那么將有 34 共81種變量組合 使用了伴隨求導(dǎo)求解，只需要額外增加 17 min ，而非 81 *80min 調(diào)諧完成后的參數(shù)值可直接應(yīng)用于模型伴隨求導(dǎo) (Derivatives) 快速分析與調(diào)諧 找到正確的變量值，縮短研發(fā)時間 更好理解變量如何影響性能 找到使用不滿足指標(biāo)部件的 明確對輸出影響最大的參數(shù)類別 聚焦敏感度的設(shè)計參數(shù)23© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016參掃、優(yōu)化 快速敏感度分析 優(yōu)化分析設(shè)計22© 2016 ANSYS, Inc.August 16

13、, 2016ANSYS UGM 2016任務(wù)提交與New in R17圖形化任務(wù) Profile 和收斂 任務(wù)進度條存檔批處理 任務(wù)提交和GUI輸出任務(wù)設(shè)置，配置任務(wù)提交默認(rèn)選項 任務(wù)提交的UNC 通道21© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 20168/16/2016天線 2D 方向圖疊加顯示New in R17疊加顯示 2D 輻射方28g st 16, 2016ANSYS UGM 2016天線參數(shù)疊加顯示New in R17三單元蝶形天線陣案例在 3D 模型上疊加顯示天線參數(shù)27© 2016 ANSYS, Inc.Augu

14、st 16, 2016ANSYS UGM 2016后處理 曲線、場圖查看 豐富的后處理工具箱 自動報告生成26© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016S 參數(shù)模型可作為優(yōu)化目標(biāo) New in R17 用導(dǎo)入或協(xié)同的S 參數(shù)矩陣作為優(yōu)化目標(biāo)25© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 20168/16/2016結(jié)果 CPU：24 核 計算時間：3h36m 內(nèi)存消耗：144GB 計算網(wǎng)格：FEM286萬，IE-Region2萬，PO-Region274.8萬32© 201

15、6 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016案例1: FSS 卡倫天線HFSS 2016裝配體建模Assembly MeshIE Region混合算法FEM+IE+PO并行計算 HPC+DDM工作頻段：K 波段饋源天線：圓極化波紋喇叭饋源主反射面：直徑2700mm，>200波長PO Region次反射面：直徑530mm，>40波長，F(xiàn)SS邊框?qū)拑H0.3mmFEBI31© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016典型天線應(yīng)用解決方案30© 2016 ANSYS, Inc.Au

16、gust 16, 2016ANSYS UGM 2016陣列天線自動掃描角計算工具箱New in R17天線工具箱實現(xiàn)自動化掃描角計算29© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 20168/16/2016天線布局結(jié)果77GHz Radar antenna27GHzRadar antennasGPS antenna36© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016案例4：天線布局設(shè)計 27GHz陣列天線布局設(shè)計 GPS 天線布局設(shè)計77GHz陣列天線布局設(shè)計 35© 2016

17、 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016案例3：天線罩裝配體建模1） 天線2） 介質(zhì)罩 CPU：20 核 計算時間：1h38m 內(nèi)存消耗：35.5GB 計算網(wǎng)格：21.7萬網(wǎng)格復(fù)用，高效獲得罩體角度掃描特性34© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016案例2：Vivaldi陣列天線80x80HFSS 2016CPU：24 核有限大陣列建模網(wǎng)格量：1927.8萬求解時間：1小時32分激勵饋電峰值內(nèi)存：16.7GB并行計算 HPC+DDM最大增益 44.09 dB80x80 Vivaldi 陣列

18、天線3dB波瓣寬度 1.049 deg( 0)3dB波瓣寬度 1.055 deg( 90)33© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 20168/16/2016感謝聆聽天線多物理場熱求解器中導(dǎo)HFSS中計算得入電磁損耗并溫度分布結(jié)構(gòu)形變到電磁損耗設(shè)置邊界條件ANSYS Workbench 多物理場環(huán)境39© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016案例6：場路協(xié)同HFSS 3D MCAD帶非線性器件的場路協(xié)同通過場路協(xié)同實現(xiàn)天饋系統(tǒng)70GHz2GHz35GHz帶非線性器件的饋電網(wǎng)

19、絡(luò)38© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016案例5：可穿戴天線設(shè)計智能手表2 00MHzSpaceClaim 纏繞建模電小天線，需充分考慮和PCB對天線的影響37© 2016 ANS S, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 20168/16/20161SIwave 調(diào)用Icepak Solver 在SIwave中直接進行包含焦的熱分析 Icepak Solver:ü 焦ü 考慮傳導(dǎo)熱ü 強制對流熱分析 空氣可沿PCB平行或垂直方向ü 自然對流分析ü

20、; 包含簡化cabinet結(jié)構(gòu)ü 可設(shè)置器件功率 可直接在Icepak GUI中打開工程文件4© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016SIwaveDC 與Icepak 耦合全自動Setup File (optional)SIwaveDCBoard Layout FileThermal ConvergenceNoIcepakMax(|DT|)<goal?Heat Sources FileThermal(optional)YesTemperature Profile統(tǒng)一接口的端到端自動流程3© 2016 AN

21、SYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016SIwave 直流分析 專門用來封裝和電路板上直流電源供電問題1. 求解器使用獨特的自適應(yīng)網(wǎng)格細(xì)化技術(shù)來確保高精度結(jié)果，對包含銅皮、 走線、過孔、鍵合絲、焊球和凸點等設(shè)計元素的、封裝和電路 板進行準(zhǔn)確。2. 生成如下分析結(jié)果ü 電源和地網(wǎng)絡(luò)上的直流電壓跌落（V）ü 電源和回流路徑上的直流電流密度分布 (Amps/Area2)ü 流進流出過孔的電流量ü 功率密度分布(W/Area2)和每層功耗(Watts)3. 生成.html報告自動判別用戶預(yù)先定義的pass/fail判據(jù)2

22、69; 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016SIwaveIcepak 無縫電熱協(xié)同/ 高級應(yīng)用工程師ANSYS8/16/20162SIwaveDC直流分析結(jié)果電壓降/電流密度電壓降電流密度8© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016SIwaveDC直流分析結(jié)果接收端電壓7© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016SIwave直流分析向?qū)讲僮?© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016

23、ANSYS UGM 2016SIwave直流分析向?qū)讲僮?© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 20168/16/20163SIwave調(diào)用IcepakIcepak解空間大小12 © 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016SIwave調(diào)用Icepak設(shè)定器件的功率大小11 © 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016SIwave調(diào)用Icepak強制對流，可設(shè)置風(fēng)速大小及方向自然對流10 © 2016 AN

24、SYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016SIwave調(diào)用Icepak設(shè)置求解類型設(shè)置核數(shù)9© 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 20168/16/20164感謝聆聽注意事項 必須先完成DC直流分析，才可以進行Icepak熱 版本必須對應(yīng)，即使R16.1與R16也無法協(xié)同 時，盡量多設(shè)置核數(shù)，Icepak的HPC效果很好。15 © 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 2016在Icepak中打開工程14 © 2016 ANSYS, Inc

25、.August 16, 2016ANSYS UGM 2016SIwaveIcepak Thermal結(jié)果13 © 2016 ANSYS, Inc.August 16, 2016ANSYS UGM 20168/5/2016Rece ve50天線單元的幅相發(fā)送/接收 (T/R) 模塊功能框圖天線單元功率分配n個T/R模組4© 2016 ANSYS, Inc.August 5, 2016ANSYS UGM 2016波束形成網(wǎng)絡(luò)環(huán)形器(BFN)T ansm t(幅度/相位)功放相控陣列天線系統(tǒng)概述運載平臺有源通道天線陣列BFNAmpCirculatornp t3© 201

26、6 ANSYS, Inc.August 5, 2016ANSYS UGM 2016陣列天線電掃描天線陣列成為絕對的主流 陣列規(guī)模大， T/R組件集成，耦合效應(yīng)強，要求精度高 平臺效應(yīng)，多物理場效應(yīng)，影響設(shè)計指標(biāo)2© 2016 ANSYS, Inc.August 5, 2016ANSYS UGM 2016陣列天線快速設(shè)計與/ 西區(qū)技術(shù)經(jīng)理ANSYS8/5/2016選擇天線拓?fù)涮炀€綜合HFSS 天線工具箱（ATK）選擇工作頻率求解 集成在 ANSYS Electronics Desktop 之中 隨一同安裝8© 2016 ANSYS, Inc.August 5, 2016ANS

27、YS UGM 2016輻射單元微帶準(zhǔn)八木天線（集成 ）鐵氧體環(huán)形器遠(yuǎn)場輻射方向圖7© 2016 ANSYS, Inc.August 5, 2016ANSYS UGM 2016HFSS中的3D電磁場回波損耗陣列天線快速設(shè)計與流程載體效應(yīng)多物理場熱及結(jié)構(gòu)問題6© 2016 ANSYS, Inc.August 5, 2016ANSYS UGM 2016FADDM有限大陣列場路協(xié)同天線T/R組件：系統(tǒng)集成化開發(fā)天線單元環(huán)形器功放波束成形BFN功率分配5© 2016 ANSYS, Inc.August 5, 2016ANSYS UGM 20168/5/2016HFSS工具包

28、New in V15 編程的工具包“Toolkits” Iron,附加的腳本語言通過HFSS > Toolkit 使用該工具 工具包可在HFSS中建立類似于向?qū)Чδ艿淖远x圖形界面天線工具箱實現(xiàn)自動化掃描角計算13© 2016 ANSYS, Inc.August 5, 2016ANSYS UGM 2016陣列蒙版 單元類型設(shè)置：1. 激勵(藍(lán)色單元):單元且有端口2. 不激勵(白色單元):單元，端口接匹配負(fù)載（無端口）.激勵單元V15新增 3. 啞單元(灰色單元): 不單元.選項:a) 僅空氣b) 大地空氣12© 2016 ANSYS, Inc.August 5, 2

29、016ANSYS UGM 2016鉆石形圓形橢圓形方形六邊形三角形隨機六排列 非對稱六臂螺旋 小螺旋稀薄陣雪花狀六角板有限大陣列+DDM vs 普通全陣列有限大陣列+DDM普通全陣列11© 2016 ANSYS, Inc.August 5, 2016ANSYS UGM 2016求解時間內(nèi)存占用有限大陣列+DDM2.75小時10.5GB普通全陣列6小時28GB有限大陣列的域分解式計算FA+DDM 有限大陣列的每一個單元的網(wǎng)格， 單元法中的網(wǎng)格而來 強化的周期性陣列 大大減少有限大陣列的網(wǎng)格劃分時單元法間網(wǎng)格代入 更快速的域分解式并行計算 需要HPC license支持 域分解 計算陣列

30、天線有限大陣列+DDM10© 2016 ANSYS, Inc.August 5, 2016ANSYS UGM 20168/5/2016平面饋電網(wǎng)絡(luò)天線陣列全模型饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計：Layout vs MCADLayoutMCAD 模型簡單，時間與內(nèi)在需求相當(dāng) 更加復(fù)雜的模型來說，Layout求解更快速 Layout有著更方便快捷的操作與建模18© 2016 ANSYS, Inc.August 5, 2016ANSYS UGM 2016功分網(wǎng)絡(luò)1分8功分器17© 2016 ANSYS, Inc.August 5, 2016ANSYS UGM 2016陣列天線設(shè)計HFSS

31、流程圖場路協(xié)同與電路求解HFSS 3D LayoutHFSS 3D MCAD選項1: 3D MCAD全模型HFSS 3D MCAD選項 2:有限大陣列普通全陣列模塊化的電路求解16© 2016 ANSYS, Inc.August 5, 2016ANSYS UGM 2016案例：80×80 Vivaldi 陣列天線增益: 44.049 dBHFSS 2015 + HPC CPU：24 核以 4×4 子陣作為一個單元14© 2016 ANSYS, Inc.August 5, 2016ANSYS UGM 20168/5/2016推送激勵之后 兩個電路模型，同樣

32、的1V 激勵 模塊化建模1V激勵分至64個端口 全模型1V激勵分至8個端口23© 2016 ANSYS, Inc.August 5, 2016ANSYS UGM 2016推送激勵之前 有限大陣+ DDM 模型 64端口激勵 全模型8端口激勵22© 2016 ANSYS, Inc.August 5, 2016ANSYS UGM 2016HFSS: 線性電路HFSS 3D LayoutHFSS 3D Layout模塊化的流程HFSS 3D MCAD電路時間非常短激勵推送可以查看直實饋電的3D場結(jié)果20© 2016 ANSYS, Inc.August 5, 2016ANSYS UGM 2016饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計：Layout vs MCAD 調(diào)用相同的HFSS 求解器 因此，得到一致的結(jié)果19© 2016 ANSYS, Inc.August 5, 2016ANSYS