ANSYS天線與無線仿真設(shè)計(jì)流程介紹課件

全面改善和提升的天線與無線仿真設(shè)計(jì)流程全面改善和提升的天線與無線仿真設(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、求解算法建模、前處理HFSS內(nèi)嵌天線工具箱ATK3DComponent自建模型庫(kù)SpaceClaim復(fù)雜模型處理建模、前處理HFSS內(nèi)嵌天線工具箱ATKHFSS內(nèi)嵌天線工具箱AntennaToolkitNewinR17

集成在ANSYSElectronicsDesktop之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……HFSS內(nèi)嵌天線工具箱AntennaToolkitN3DComponents自建模型庫(kù)3DComponents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3DComponent用戶可隨意添加，構(gòu)成自己的庫(kù)3DComponents自建模型庫(kù)3DComponen3DComponent:隱藏內(nèi)容設(shè)置NewinR17隱藏內(nèi)容Component創(chuàng)建時(shí)定義哪些物體可見或隱藏，并被加密保護(hù)3DComponent:隱藏內(nèi)容設(shè)置NewinR17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大的問題

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/交換用以建立快速模型布局/對(duì)比模型/網(wǎng)格裝配裝配模型也可用于網(wǎng)格剖分組裝部件組裝模型－分解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NewinR17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SpaceClaim直接建模及模型導(dǎo)入、簡(jiǎn)化、修復(fù)、導(dǎo)出最設(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)置與使用設(shè)置、求解最新擴(kuò)充的電磁仿真體系最全面的算法體系、最強(qiáng)大的算法技術(shù)FEM-IE-PO混合算法NewinR17FE-BIIERegionPODielectricPODielectricIERegionDielectricCavity最全面的算法體系、最強(qiáng)大的算法技術(shù)FEM-IE-PO混合算混合算法求解案例:FSS卡塞格倫天線IERegionPORegionFE-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)，

FSS邊框?qū)拑H0.3mm混合算法求解案例:FSS卡塞格倫天線IERegionP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3h37min迭代步數(shù)3passes總網(wǎng)格量62,404Tetra+2,868,344Tri內(nèi)存消耗144GB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)Region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‘solutiontype’選項(xiàng)中自動(dòng)化邊界條件設(shè)置NewinR17Region上的PML邊界隨幾何改變而自動(dòng)調(diào)整自動(dòng)建立汽車的屏蔽效能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ShellElement殼單元NewinR17汽車的屏蔽效能2D邊界條件，可以高效建模：屏蔽殼體內(nèi)的赫茲R16輻射邊界需要與場(chǎng)源同步目標(biāo)的相對(duì)方向通過坐標(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NewinR17R16R17流暢的輻射邊界和外部場(chǎng)鏈接設(shè)置NewinR1新的網(wǎng)格設(shè)置方式NewinR17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)置新的網(wǎng)格設(shè)置方式NewinR17更簡(jiǎn)單的網(wǎng)格設(shè)置方式前例HFSS求解技術(shù)與HPC求解算法HPC有限元法FiniteElement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DomainDecompositionMethods(DDM)分布式矩陣求解DistributedMatrixSolver多線程共享內(nèi)存分布式矩陣求解DistributedMatrixSolver多線程共享內(nèi)存Multi-ThreadedSharedMemory分布式激勵(lì)DistributedExcitations多線程共享內(nèi)存Multi-ThreadedSharedMemory多線程共享內(nèi)存Multi-ThreadedSharedMemoryGPU加速GPU加速NewinR17HFSS求解技術(shù)與HPC求解算法HPC有限元法積分方程法本征HPC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HPC配置:自動(dòng)vs.手動(dòng)HPC配置的全自動(dòng)設(shè)置H遠(yuǎn)程任務(wù)提交與監(jiān)控NewinR17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遠(yuǎn)程任務(wù)提交與監(jiān)控NewinR17圖形化任務(wù)監(jiān)控輸出任務(wù)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)參掃、優(yōu)化多參數(shù)并行掃描多層級(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多層級(jí)HPC進(jìn)一步提速和擴(kuò)展:HPC+DSO層級(jí)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)變量不敏感伴隨求導(dǎo)(Derivatives)快速敏感度分析與調(diào)諧找22遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖調(diào)諧NewinR17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17min，而非81*80min調(diào)諧完成后的參數(shù)值可直接應(yīng)用于模型遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖調(diào)諧NewinR17S參數(shù)模型可作為優(yōu)化目標(biāo)NewinR17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)S參數(shù)模型可作為優(yōu)化目標(biāo)NewinR17用導(dǎo)入或協(xié)同后處理曲線、場(chǎng)圖查看豐富的后處理工具箱自動(dòng)報(bào)告生成后處理曲線、場(chǎng)圖查看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NewinR17三單元蝶形天線陣案例天線參數(shù)疊加顯示NewinR17天線3D方向圖疊加顯示天線3D方向圖疊加顯示天線2D方向圖疊加顯示NewinR17疊加顯示2D輻射方向圖天線2D方向圖疊加顯示NewinR17疊加顯示2D天線Sine空間遠(yuǎn)場(chǎng)數(shù)據(jù)NewinR17遠(yuǎn)場(chǎng)SineSpacePlotU=sin(θ)cos(φ)V=sin(θ)sin(φ)生成U、V空間均勻采樣的遠(yuǎn)場(chǎng)數(shù)據(jù)表天線Sine空間遠(yuǎn)場(chǎng)數(shù)據(jù)NewinR17遠(yuǎn)場(chǎng)Sin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NewinR17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N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)用解決方案典型天線應(yīng)用解決方案典型應(yīng)用：可穿戴設(shè)備天線典型應(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)境分析可穿戴設(shè)備天線解決方案900MHz2400MHz自適應(yīng)網(wǎng)格剖典型應(yīng)用：反射面天線典型應(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可用于反射面的快速高效設(shè)計(jì)反射面天線解決方案靈活運(yùn)用HFSS的混合算法

實(shí)現(xiàn)饋源與典型應(yīng)用：陣列天線典型應(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80x80Vivaldi陣列天線24核工作站求解僅需1h32min端口后處理變量改變激勵(lì)幅相實(shí)現(xiàn)波束掃描陣列天線解決方案基于DDM的有限大陣列求解器:陣列蒙版可定義典型應(yīng)用：天線罩典型應(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3DComponent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，減少資源消耗典型應(yīng)用：天饋系統(tǒng)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2GHz35GHz70GHzＨＢ仿真結(jié)果帶非線性器件的饋電網(wǎng)絡(luò)仿真天饋系統(tǒng)場(chǎng)路協(xié)同仿真解決方案饋電網(wǎng)絡(luò)與天線（陣）可采用不同的典型應(yīng)用：天線布局典型應(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)合天線布局解決方案Savant能以高精度、高效率求解大規(guī)模天典型應(yīng)用：天線RCSH-Plane典型應(yīng)用：天線RCSH-Plane天線（陣