ANSYS天線與無(wú)線仿真設(shè)計(jì)流程介紹

1、全面改善和提升的天線與無(wú)線仿真設(shè)計(jì)流程建模、前處理天線庫(kù)工具箱自建模型庫(kù)導(dǎo)入模型修復(fù)設(shè)置、求解算法求解器選擇邊界、激勵(lì)、網(wǎng)格HPC 設(shè)置與使用參掃、優(yōu)化多參數(shù)并行掃描快速敏感度分析優(yōu)化分析設(shè)計(jì)后處理曲線、場(chǎng)圖查看特殊后處理自動(dòng)報(bào)告生成可穿戴設(shè)備天線反射面天線陣列天線天線罩天饋系統(tǒng)天線布局天線RCS天線多物理場(chǎng)典型應(yīng)用解決方案改善的天線仿真流程建模、前處理HFSS 內(nèi)嵌天線工具箱 ATK3D Component 自建模型庫(kù)SpaceClaim 復(fù)雜模型處理HFSS 內(nèi)嵌天線工具箱 Antenna Toolkit New in R17 集成在 ANSYS Electronics Desktop 之

2、中隨軟件一同安裝選擇天線拓?fù)溥x擇工作頻率天線綜合仿真求解種類將不斷擴(kuò)充3D Components 自建模型庫(kù)3D Components保存并復(fù)用設(shè)計(jì)與同事、供應(yīng)商共享包含幾何結(jié)構(gòu)材料屬性邊界條件激勵(lì)類型HFSS 已內(nèi)嵌了幾十種 3D Component用戶可隨意添加，構(gòu)成自己的庫(kù)3D Component: 隱藏內(nèi)容設(shè)置New in R17隱藏內(nèi)容Component 創(chuàng)建時(shí)定義哪些物體可見(jiàn)或隱藏，并被加密保護(hù)模型/網(wǎng)格裝配裝配模型也可用于網(wǎng)格剖分每個(gè)三維器件會(huì)進(jìn)行獨(dú)立的網(wǎng)格剖分從而避免了邊寬比過(guò)大的問(wèn)題 最終會(huì)重新組裝生成全三維的共形網(wǎng)格組裝部件組裝模型分解視圖器件庫(kù) -方便的重用-增加/交換用

3、以建立快速模型布局/對(duì)比SpaceClaim 直接建模及模型導(dǎo)入、簡(jiǎn)化、修復(fù)、導(dǎo)出最快速、最易用的仿真幾何模型預(yù)處理軟件HFSS 與 SpaceClaim 直接鏈接 New in R17快速精簡(jiǎn)、修復(fù)、簡(jiǎn)化模型，實(shí)現(xiàn)更快、更成功的仿真可兼容各類CAD工具及數(shù)據(jù)格式，導(dǎo)入與導(dǎo)出直接生成用于加工的標(biāo)準(zhǔn)化2D、3D標(biāo)注圖紙?jiān)O(shè)置、求解最新擴(kuò)充的電磁仿真體系全新的 FEM-IE-PO 混合算法更便捷的邊界、網(wǎng)格設(shè)置更高效的 HPC 設(shè)置與使用最全面的算法體系、最強(qiáng)大的算法技術(shù)FEM-IE-PO 混合算法New in R17FE-BIIE RegionPODielectric PODielectric I

4、E RegionDielectric Cavity混合算法求解案例: FSS 卡塞格倫天線IE RegionPO RegionFE-BI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(zhǎng)次反射面：直徑530mm，40波長(zhǎng)，F(xiàn)SS邊框?qū)拑H0.3mm混合算法求解案例: FSS 卡塞格倫天線FSS 網(wǎng)格剖分細(xì)節(jié)求解時(shí)間3h 37min迭代步數(shù)3 passes總網(wǎng)格量62,404 Tetra + 2,868,344 Tri內(nèi)存消耗144GBRegion上的 PML 邊界隨幾何改變而自動(dòng)調(diào)整自動(dòng)建立 Airbox 和輻射邊界增加在 solution type 選項(xiàng)中自動(dòng)

5、化邊界條件設(shè)置New in R17汽車的屏蔽效能2D 邊界條件，可以高效建模：薄導(dǎo)體薄介質(zhì)和分層材料屏蔽殼體內(nèi)的赫茲偶極子厚度高頻特性泄露 vs. 頻率Shell Element 殼單元New in R17R16輻射邊界需要與場(chǎng)源同步目標(biāo)的相對(duì)方向通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)和Euler角度定義不夠直觀，易出錯(cuò)R17鏈接場(chǎng)區(qū)域無(wú)需再設(shè)置輻射邊界在源的基本標(biāo)簽欄中定義源類型通過(guò)相對(duì)坐標(biāo)系定義源方向自動(dòng)生成合適的源表面更加直觀流暢的輻射邊界和外部場(chǎng)鏈接設(shè)置New in R17新的網(wǎng)格設(shè)置方式New in R17更簡(jiǎn)單的網(wǎng)格設(shè)置方式滑動(dòng)條控制網(wǎng)格剖分性能提升改善初始網(wǎng)格剖分成功率改善曲面型網(wǎng)格改善 IE 的網(wǎng)格剖分

6、性能傳統(tǒng)的設(shè)置方式依然保留前例卡式天線主反射面設(shè)置前例卡式天線FSS次反射面設(shè)置HFSS求解技術(shù)與HPC求解算法HPC有限元法Finite Element積分方程法HFSS-IE本征模式Eigenmode時(shí)域瞬態(tài)法HFSS-TR求解技術(shù)直接法Direct迭代法Iterative直接法Direct迭代法Iterative混合式顯式/隱式Hybrid/Explicit/Implicit區(qū)域分解法Domain Decomposition Methods (DDM)分布式矩陣求解Distributed Matrix Solver多線程共享內(nèi)存分布式矩陣求解Distributed Matrix Solv

7、er多線程共享內(nèi)存Multi-ThreadedShared Memory分布式激勵(lì)Distributed Excitations多線程共享內(nèi)存Multi-ThreadedShared Memory多線程共享內(nèi)存Multi-ThreadedShared MemoryGPU 加速GPU 加速 New in R17HPC 配置: 自動(dòng) vs. 手動(dòng)HPC 配置的全自動(dòng)設(shè)置僅需指明仿真用到的所有機(jī)器名，及每臺(tái)機(jī)器的內(nèi)核數(shù)目HPC 配置的手動(dòng)設(shè)置: 傳統(tǒng)和默認(rèn)設(shè)置指明機(jī)器名、每臺(tái)機(jī)器的任務(wù)數(shù)和總核數(shù)選擇 HPC 分布式任務(wù)類型自動(dòng)分配計(jì)算硬件資源用戶只需指定計(jì)算機(jī)列表、核數(shù)/計(jì)算機(jī)、%RAM/計(jì)算機(jī)由算

8、法決定采用哪種方式分配資源最高效會(huì)根據(jù)求解器的具體需求進(jìn)行不均勻任務(wù)分配遠(yuǎn)程任務(wù)提交與監(jiān)控New in R17圖形化任務(wù)監(jiān)控Profile 和收斂信息任務(wù)進(jìn)度條輸出任務(wù)設(shè)置，配置任務(wù)提交默認(rèn)選項(xiàng)任務(wù)提交的 UNC 通道存檔批處理任務(wù)提交和監(jiān)控 GUI參掃、優(yōu)化多參數(shù)并行掃描快速敏感度分析優(yōu)化分析設(shè)計(jì)多層級(jí) HPC 進(jìn)一步提速和擴(kuò)展: HPC + DSO層級(jí) 1分布式變量層級(jí) 2分布式內(nèi)存每個(gè)變量 32 核 DDM8 個(gè)變量順序求解耗時(shí): 14:52:57128 核“雙層級(jí)”求解, 每個(gè)變量 32 核 DDM4 個(gè)變量并行求解，8個(gè)變量總耗時(shí): 3:39:38 提速 4 倍HPC 增加層級(jí)先分布

9、式變量，然后DDM 或新的分布式直接法矩陣求解先分布式頻點(diǎn)，然后DDM 或新的分布式直接法矩陣求解伴隨求導(dǎo) (Derivatives) 快速敏感度分析與調(diào)諧找到正確的變量值，縮短研發(fā)時(shí)間更好理解變量如何影響性能無(wú)需試驗(yàn)即可知道如何調(diào)整設(shè)計(jì)找到使用不滿足指標(biāo)部件的方法減少原型重復(fù)加工試驗(yàn)次數(shù)明確對(duì)輸出影響最大的參數(shù)類別聚焦于有高敏感度的設(shè)計(jì)參數(shù)可讓設(shè)計(jì)變得對(duì)隨機(jī)變量不敏感遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖調(diào)諧 New in R17研究四個(gè)離散的幾何變量影響，如果每個(gè)變量考慮三個(gè)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)

10、諧完成后的參數(shù)值可直接應(yīng)用于模型S 參數(shù)模型可作為優(yōu)化目標(biāo) New in R17用導(dǎo)入或協(xié)同仿真的 S 參數(shù)矩陣作為優(yōu)化目標(biāo)后處理曲線、場(chǎng)圖查看豐富的后處理工具箱自動(dòng)報(bào)告生成三單元蝶形天線陣案例在 3D 模型上疊加顯示天線參數(shù)天線參數(shù)疊加顯示New in R17天線 3D 方向圖疊加顯示天線 2D 方向圖疊加顯示New in R17疊加顯示 2D 輻射方向圖天線 Sine 空間遠(yuǎn)場(chǎng)數(shù)據(jù)New in R17遠(yuǎn)場(chǎng) Sine Space PlotU=sin()cos()V=sin()sin()生成 U、V 空間均勻采樣的遠(yuǎn)場(chǎng)數(shù)據(jù)表天線工具箱實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化掃描角計(jì)算陣列天線自動(dòng)掃描角計(jì)算工具箱New in

11、 R17定制化腳本可開發(fā)更多工具箱周期性陣列邊界自動(dòng)生成工具結(jié)果曲線自動(dòng)對(duì)比工具場(chǎng)計(jì)算器工具線纜線束、螺旋電感自動(dòng)建模工具天線口徑近場(chǎng)源綜合工具相位中心計(jì)算工具結(jié)果報(bào)告自動(dòng)生成設(shè)計(jì)報(bào)告文檔可保存為html或pdf格式典型天線應(yīng)用解決方案典型應(yīng)用：可穿戴設(shè)備天線可穿戴設(shè)備天線解決方案900MHz2400MHz自適應(yīng)網(wǎng)格剖分確保多頻段天線求解精度多參數(shù)快速敏感度分析獲得最優(yōu)性能SpaceClaim 可穿戴設(shè)備建模和預(yù)處理纏繞后天線再優(yōu)化，與人體和PCB一體化仿真真實(shí)噪聲環(huán)境分析典型應(yīng)用：反射面天線反射面天線解決方案靈活運(yùn)用 HFSS 的混合算法實(shí)現(xiàn)饋源與反射面的一體化仿真Savant 可用于反射面

12、的快速高效設(shè)計(jì)典型應(yīng)用：陣列天線陣列天線解決方案基于DDM的有限大陣列求解器:同樣的硬件可求解更大規(guī)模陣列與同在HFSS中直接仿真同樣精確采用 DDM 高效仿真大規(guī)模陣列便捷地由單元轉(zhuǎn)換為有限大陣列陣列蒙版可定義復(fù)雜布陣合成激勵(lì)大幅加速陣列求解80 x80 Vivaldi 陣列天線24 核工作站求解僅需 1h 32min端口后處理變量改變激勵(lì)幅相實(shí)現(xiàn)波束掃描典型應(yīng)用：天線罩天線罩仿真解決方案混合算法減少運(yùn)算量，提升速度，減少資源消耗自適應(yīng)網(wǎng)格剖分保障薄層與曲面結(jié)構(gòu)的高精度求解3D Component 保護(hù)天線模型并加速建模與仿真網(wǎng)格復(fù)用、多參數(shù)并行高效獲得罩體角度掃描特性FSS 天線罩從單元選型到整罩仿真的完整流程陣列天線罩與天線一體化建模仿真典型應(yīng)用：天饋系統(tǒng)天饋系統(tǒng)場(chǎng)路協(xié)同仿真解決方案饋電網(wǎng)絡(luò)與天線（陣）可采用不同的建模方式通過(guò)場(chǎng)路協(xié)同實(shí)現(xiàn)天饋系統(tǒng)一體化仿真模塊化建模與全模型獲得一致的結(jié)果但建模難度小，計(jì)算速度快2GHz35GHz70GHz仿真結(jié)果帶非線性器件的饋電網(wǎng)絡(luò)仿真典型應(yīng)用：天線布局天線布局解決方案Savant 能以高精度、高效率求解大規(guī)模天線布局問(wèn)題IE 機(jī)身FEM到IE域的電流是連續(xù)的HFSS 混合算法 + HPC 可將天線設(shè)計(jì)與布局分析完美結(jié)合典型應(yīng)用：天線R