ANSYS ANSYS HFSS 电磁与电子分析

HFSS（高频结构模拟器）采用多功能解算器和直观的GUI，为您提供无与伦比的性能，并深入了解您的所有3D EM问题。通过与ANSYS热，结构和流体动力学工具的集成，HFSS为电子产品提供了强大而完整的多物理场分析，确保了其热和结构可靠性。HFSS凭借其自动自适应网格划分技术和先进的求解器，可以通过高性能计算（HPC）技术加速，从而成为解决3D EM挑战的黄金标准精度和可靠性的代名词。

ANSYS HFSS仿真套件包含一套全面的解算器，可解决各种电磁问题，详细规模从无源IC组件到极大规模的EM分析，如ADAS系统的汽车雷达场景。其可靠的自动自适应网格细化使您可以专注于设计，而不是花时间确定和创建最佳网格。这种自动化和保证的准确性使HFSS与所有其他EM仿真器区分开来，这需要手动用户控制和多种解决方案，以确保生成的网格合适且准确。使用ANSYS HFSS，物理定义网格而不是定义物理的网格。

ANSYS HFSS是用于研发和虚拟设计原型设计的首选EM工具。它缩短了设计周期，提高了产品的可靠性和性能。通过ANSYS HFSS击败竞争对手并占领您的市场。

软件的功能特点：

• 电磁求解器技术

ANSYS HFSS（高频结构仿真器）提供了诸多最先进的高频电磁场求解器技术。这些功能强大的工具基于准确可靠的有限元（FEM）法、大规模矩量法（MoM）、超大规模物理光学渐进法以及射线跟踪（SBR）等技术。严格的多求解器混合技术与ANSYS HPC技术完美结合，能够在易于使用的设计环境中提供高级的多尺度、多保真度计算电磁学方法。

• HFSS频域FEM

ANSYS HFSS充分利用基于有限元法（FEM）的3D全波频域电磁场求解器优势。工程师使用HFSS可提取SYZ参数；查看3D电磁场；生成组件模型来评估信号质量、传输路径损耗、阻抗不匹配、寄生耦合以及远场辐射。HFSS充分利用专有的高级自动自适应网格剖分技术优势，可提供准确可靠的解决方案，能够应对最复杂的电磁场仿真挑战。

• 自适应网格剖分

自动自适应网格剖分技术是HFSS的主要优势之一，有了它，用户只需要集中精力设置几何结构、材料属性和所需的输出结果。剖分过程使用了高度可靠的体积网格剖分技术，同时其多线程功能可有效减少内存使用并提高仿真速度。

• HFSS瞬态求解器

HFSS瞬态求解器是一款基于有限元的3D全波时域电磁场求解器，和电磁仿真黄金标准的HFSS采用相同的自适应网格剖分技术。工程师能直接仿真瞬态电磁场行为，并查看多种应用中的磁场或系统响应情况，这些应用包括时域反射计（TDR）、探地雷达（GPR）、静电放电（ESD）、电磁干扰（EMI）和防雷电等应用。该技术有效完善了HFSS中的频域解决方案，能帮助工程师从网格和目标域中详细了解设计的电磁特性。

• HFSS SBR+（前Delcross Savant）

HFSS SBR+是一款高级的天线性能仿真软件，可在电大尺寸平台上快速精确地预测安装的天线辐射图、近场以及天线间的耦合。HFSS SBR+可分析各种平台上已安装天线的性能，这些平台上的波长规模甚至高达数千级。它采用渐近式射线跟踪（SBR+）法高效准确地计算解决方案，同时实现了令人难以置信的高速度和高扩展性。

HFSS SBR+的尖端技术包括各种高级物理模型（如蠕波、UTD绕射光线和表面曲率提取等），其他商业电磁求解器无法企及。

• • HFSS SBR+可计算：安装辐射模式、Tx/Rx天线对之间的耦合、空间E & H场分布（近场）、入射场/散射场和总场、共面极化与交叉极化的辐射散射
  • 可视化射线跟踪和射线诊断:SBR、蠕波和UTD边缘光线可在分析前后进行显示。可视化射线跟踪（VRT）特性能够提供有用的信息，有助于用户了解射线弹跳力学、方向图零点源或峰值源、几何光学（GO）阻塞和给定角度目标照明的射线密度。
• • 混合仿真:用户可导入隔离天线定义的HFSS结果，并通过等效原理激励HFSS SBR+仿真。这种方法能根据体积或表面网格剖分技术顺利导入复杂的独立天线模型。用户能充分利用隔离天线仿真的精确结果，并且快速准确地捕获全尺寸飞机、轮船、汽车、建筑物等的安装天线性能。

• HFSS积分方程（IE）求解器

HFSS-IE（积分方程）求解器采用3-D矩量法（MoM），能够高效进行辐射研究（如天线设计或布局）与散射研究（雷达截面（RCS））。和HFSS一样，HFSS-IE求解器利用自动自适应网格加密功能生成最佳网格，让用户对结果充满信心。

通过将HFSS-IE与HFSS完美组合，设计工程师能够针对给定状况选择最佳求解器。很多情况下，用户可在链接项目中或在混合解决方案中同时发挥两种求解器的优势。

• HFSS Hybrid：大规模FEM-IE

HFSS Hybrid技术集HFSS、HFSS-IE和域分解法三者之大成，能为复杂的电大尺寸系统提供准确的解决方案。通过在本地应用适当的求解器技术，用户可通过有限元HFSS处理高度详细的几何区域和复杂材料属性区域，并用3D MoM HFSS-IE应对大规模对象或安装平台问题。

• HFSS混合有限元 – 积分方程法（FE-BI）求解器

有限元 – 积分方程（FE-BI）技术是功能强大的混合技术集合，为HFSS提供了理想的边界条件。利用FE-BI，天线设计人员能够提高辐射远场解决方案的精确度，从而对电磁解决方案满怀信心。涉及天线平台集成的仿真通过采用适形辐射边界（如凹几何结构）可明显减小尺寸，从而减少有限元域的整体体积。

• HFSS平面EM求解器

平面EM求解器对于设计RF、无线电路以及平面天线（例如LTCC、MMIC、RFID、IC以及PCB结构）的工程师来说，堪称一款理想选择。平面EM是2.5D（矩量法）场仿真工具，可提供S、Y及Z参数的动态参数协同仿真，而且支持局部电流以及远近场辐射分析。

HFSS 用户界面

• HFSS 3-D建模器

3-D界面使用户能够建模复杂的3D几何结构或导入CAD几何结构。通常情况下，3D模式可用于建模和仿真天线、RF/微波组件和生物医疗设备等高频组件。

• HFSS 3-D布局

HFSS 3-D布局对于从事分层设计流程（包括印刷电路板（PCB）布局、IC封装和片上嵌入式无源组件等）的设计人员来说是一个理想选择。这类设计可方便地从第三方工具（Cadence Design Systems、Mentor Graphics和Zuken）中导入，然后在HFSS 3-D布局环境中进行设置和建模。

HFSS 3-D 布局环境不仅具有高度易用性，而且还包含高级phi网格剖分技术。该技术充分利用设计的布局特性，针对网格剖分硅衬底、再分配层、电子封装和印刷电路板进行了精心优化，可提供难以置信的高速度、高可靠性和大容量，能够满足复杂结构的网格剖分需求。

• HFSS 3-D布局界面的优势

• • 全自动HFSS端口创建和设置
  • 布局、叠层和焊盘编辑器
  • 参数化设计环境
  • 保留布局中的迹线特性和网络信息
  • 层级化设计：芯片–封装–电路板

• Cadence专用的HFSS 3-D布局

Cadence软件用户通过HFSS 3-D布局技术，可直接从Allegro Package Designer、Allegro PCB Designer、SiP Digital Layout或Virtuoso Analog Design Environment中设置用于求解的芯片、封装和PCB仿真，从而在HFSS中进行分析。

• 3D组件

在HFSS中，用户可以创建3D组件并将它们集成到更大的装配件内。这种建模方法便于创建无线通信系统；尤其随着这些系统变得越来越复杂，该方法的作用会更加突出。创建可直接进行仿真的3D组件并将其保存在库文件中；库文件可方便地添加到更大的系统设计中，无需进行激励、边界条件和材料属性设置。所有内部细节都已包含在3D组件的原始设计之内。

• 分析衍生品

作为HFSS的Optimetrics附加组件，分析衍生品功能可在单次仿真中，根据用户选择的设计变量对SYZ参数和远场参数衍生物进行直接矩阵计算。

• 先进的有限天线阵列仿真

ANSYS HFSS 软件能够计算有限尺寸相控阵列天线的所有电磁效应，包括单元间互耦以及阵列边缘效应等。

仿真大型相控阵列天线的传统方法是假定其为无限大阵列，从而估算天线性能。在这种方法中，一个或多个天线单元的周围设置为周期性边界，形成一个基本单元，周期性边界分别在两个方向将场径向，形成无限多单元的阵列。

• 网格单元技术

ANSYS HFSS软件采用四面体网格单元对给定的电磁问题进行求解。这种类型的网格单元与自适应网格剖分程序完美结合，能够在任何HFSS仿真中实现几何体适形、并适应电磁特性的网格。

• 高级宽带SPICE模型生成

ANSYS Full-Wave SPICE为时域电路分析工具中的时域仿真提供了频变SPICE模型。ANSYS Full-Wave SPICE模型可与ANSYS Nexxim、HSPICE、Spectre RF以及MATLAB协同使用。Full-Wave SPICE 是唯一能够一键生成高精度、高带宽SPICE模型的工具，可以利用它设计电子和通信器件，同时将GHz频率效应纳入考虑范围。

使用ANSYS SI选项执行DDR3仿真，显示DQ，DQS和定时眼图