ANSYS天线与无线仿真设计流程介绍课件

全面改善和提升的天线与无线仿真设计流程全面改善和提升的天线与无线仿真设计流程建模、前处理天线库工具箱自建模型库导入模型修复设置、求解算法求解器选择边界、激励、网格HPC设置与使用参扫、优化多参数并行扫描快速敏感度分析优化分析设计后处理曲线、场图查看特殊后处理自动报告生成可穿戴设备天线反射面天线阵列天线天线罩天馈系统天线布局天线RCS天线

多物理场典型应用解决方案改善的天线仿真流程建模、前处理天线库工具箱自建模型库导入模型修复设置、求解算法建模、前处理HFSS内嵌天线工具箱ATK3DComponent自建模型库SpaceClaim复杂模型处理建模、前处理HFSS内嵌天线工具箱ATKHFSS内嵌天线工具箱AntennaToolkitNewinR17

集成在ANSYSElectronicsDesktop之中随软件一同安装选择天线拓扑选择工作频率天线综合仿真求解种类将不断扩充……HFSS内嵌天线工具箱AntennaToolkitN3DComponents自建模型库3DComponents保存并复用设计与同事、供应商共享包含几何结构材料属性边界条件激励类型HFSS已内嵌了几十种3DComponent用户可随意添加，构成自己的库3DComponents自建模型库3DComponen3DComponent:隐藏内容设置NewinR17隐藏内容Component创建时定义哪些物体可见或隐藏，并被加密保护3DComponent:隐藏内容设置NewinR17模型/网格装配装配模型也可用于网格剖分每个三维器件会进行独立的网格剖分从而避免了边宽比过大的问题

最终会重新组装生成全三维的共形网格组装部件组装模型－分解视图器件库

-方便的重用-增加/交换用以建立快速模型布局/对比模型/网格装配装配模型也可用于网格剖分组装部件组装模型－分解SpaceClaim直接建模及模型导入、简化、修复、导出最快速、最易用的仿真几何模型预处理软件HFSS与SpaceClaim直接链接NewinR17快速精简、修复、简化模型，实现更快、更成功的仿真可兼容各类CAD工具及数据格式，导入与导出直接生成用于加工的标准化2D、3D标注图纸SpaceClaim直接建模及模型导入、简化、修复、导出最设置、求解最新扩充的电磁仿真体系全新的FEM-IE-PO混合算法更便捷的边界、网格设置更高效的HPC设置与使用设置、求解最新扩充的电磁仿真体系最全面的算法体系、最强大的算法技术FEM-IE-PO混合算法NewinR17FE-BIIERegionPODielectricPODielectricIERegionDielectricCavity最全面的算法体系、最强大的算法技术FEM-IE-PO混合算混合算法求解案例:FSS卡塞格伦天线IERegionPORegionFE-BI工作频段：K波段馈源天线：圆极化波纹喇叭馈源主反射面：直径2700mm，>200波长次反射面：直径530mm，>40波长，

FSS边框宽仅0.3mm混合算法求解案例:FSS卡塞格伦天线IERegionP混合算法求解案例:FSS卡塞格伦天线FSS网格剖分细节求解时间3h37min迭代步数3passes总网格量62,404Tetra+2,868,344Tri内存消耗144GB混合算法求解案例:FSS卡塞格伦天线FSS网格剖分细节Region上的PML边界随几何改变而自动调整自动建立Airbox和辐射边界增加在‘solutiontype’选项中自动化边界条件设置NewinR17Region上的PML边界随几何改变而自动调整自动建立汽车的屏蔽效能2D边界条件，可以高效建模：薄导体薄介质和分层材料屏蔽壳体内的赫兹偶极子厚度高频特性泄露vs.频率ShellElement壳单元NewinR17汽车的屏蔽效能2D边界条件，可以高效建模：屏蔽壳体内的赫兹R16辐射边界需要与场源同步目标的相对方向通过坐标原点和Euler角度定义不够直观，易出错R17链接场区域无需再设置辐射边界在源的基本标签栏中定义源类型通过相对坐标系定义源方向自动生成合适的源表面更加直观流畅的辐射边界和外部场链接设置NewinR17R16R17流畅的辐射边界和外部场链接设置NewinR1新的网格设置方式NewinR17更简单的网格设置方式滑动条控制网格剖分性能提升改善初始网格剖分成功率改善曲面型网格改善IE的网格剖分性能传统的设置方式依然保留前例卡式天线主反射面设置前例卡式天线FSS次反射面设置新的网格设置方式NewinR17更简单的网格设置方式前例HFSS求解技术与HPC求解算法HPC有限元法FiniteElement积分方程法HFSS-IE本征模式Eigenmode时域瞬态法HFSS-TR求解技术直接法Direct迭代法Iterative直接法Direct迭代法Iterative混合式显式/隐式Hybrid/Explicit/Implicit区域分解法DomainDecompositionMethods(DDM)分布式矩阵求解DistributedMatrixSolver多线程共享内存分布式矩阵求解DistributedMatrixSolver多线程共享内存Multi-ThreadedSharedMemory分布式激励DistributedExcitations多线程共享内存Multi-ThreadedSharedMemory多线程共享内存Multi-ThreadedSharedMemoryGPU加速GPU加速NewinR17HFSS求解技术与HPC求解算法HPC有限元法积分方程法本征HPC配置:自动

vs.手动HPC配置的全自动设置仅需指明仿真用到的所有机器名，及每台机器的内核数目HPC配置的手动设置:传统和默认设置指明机器名、每台机器的任务数和总核数选择HPC分布式任务类型自动分配计算硬件资源用户只需指定计算机列表、核数/计算机、%RAM/计算机由算法决定采用哪种方式分配资源最高效会根据求解器的具体需求进行不均匀任务分配HPC配置:自动vs.手动HPC配置的全自动设置H远程任务提交与监控NewinR17图形化任务监控Profile和收敛信息任务进度条输出任务设置，配置任务提交默认选项任务提交的UNC通道存档批处理任务提交和监控GUI远程任务提交与监控NewinR17图形化任务监控输出任务参扫、优化多参数并行扫描快速敏感度分析优化分析设计参扫、优化多参数并行扫描多层级HPC进一步提速和扩展:HPC+DSO层级1分布式变量层级2分布式内存每个变量32核DDM8个变量顺序求解耗时:14:52:57128核“双层级”求解,每个变量32核DDM4个变量并行求解，8个变量总耗时:3:39:38~提速4倍HPC增加层级先分布式变量，然后…DDM或新的分布式直接法矩阵求解先分布式频点，然后…DDM或新的分布式直接法矩阵求解多层级HPC进一步提速和扩展:HPC+DSO层级伴随求导(Derivatives)快速敏感度分析与调谐找到正确的变量值，缩短研发时间更好理解变量如何影响性能无需试验即可知道如何调整设计找到使用不满足指标部件的方法减少原型重复加工试验次数明确对输出影响最大的参数类别聚焦于有高敏感度的设计参数可让设计变得对随机变量不敏感伴随求导(Derivatives)快速敏感度分析与调谐找22远场方向图调谐NewinR17研究四个离散的几何变量影响，如果每个变量考虑三个情况+10%、中值、-10%，那么将有34

共81种变量组合使用了伴随求导求解，只需要额外增加17min，而非81*80min调谐完成后的参数值可直接应用于模型远场方向图调谐NewinR17S参数模型可作为优化目标NewinR17用导入或协同仿真的S参数矩阵作为优化目标S参数模型可作为优化目标NewinR17用导入或协同后处理曲线、场图查看丰富的后处理工具箱自动报告生成后处理曲线、场图查看三单元蝶形天线阵案例在3D模型上叠加显示天线参数天线参数叠加显示NewinR17三单元蝶形天线阵案例天线参数叠加显示NewinR17天线3D方向图叠加显示天线3D方向图叠加显示天线2D方向图叠加显示NewinR17叠加显示2D辐射方向图天线2D方向图叠加显示NewinR17叠加显示2D天线Sine空间远场数据NewinR17远场SineSpacePlotU=sin(θ)cos(φ)V=sin(θ)sin(φ)生成U、V空间均匀采样的远场数据表天线Sine空间远场数据NewinR17远场Sin天线工具箱实现自动化扫描角计算阵列天线自动扫描角计算工具箱NewinR17天线工具箱实现自动化扫描角计算阵列天线自动扫描角计算工具箱N定制化脚本可开发更多工具箱周期性阵列边界自动生成工具结果曲线自动对比工具场计算器工具线缆线束、螺旋电感自动建模工具天线口径近场源综合工具相位中心计算工具定制化脚本可开发更多工具箱周期性阵列边界自动生成工具结果曲线结果报告自动生成设计报告文档可保存为html或pdf格式结果报告自动生成设计报告文档可保存为html或pdf格式典型天线应用解决方案典型天线应用解决方案典型应用：可穿戴设备天线典型应用：可穿戴设备天线可穿戴设备天线解决方案900MHz2400MHz自适应网格剖分确保多频段天线求解精度多参数快速敏感度分析获得最优性能SpaceClaim可穿戴设备建模和预处理缠绕后天线再优化，与人体和PCB一体化仿真真实噪声环境分析可穿戴设备天线解决方案900MHz2400MHz自适应网格剖典型应用：反射面天线典型应用：反射面天线反射面天线解决方案灵活运用HFSS的混合算法

实现馈源与反射面的一体化仿真Savant可用于反射面的快速高效设计反射面天线解决方案灵活运用HFSS的混合算法

实现馈源与典型应用：阵列天线典型应用：阵列天线阵列天线解决方案基于DDM的有限大阵列求解器:同样的硬件可求解更大规模阵列与同在HFSS中直接仿真同样精确采用DDM高效仿真大规模阵列便捷地由单元转换为有限大阵列阵列蒙版可定义复杂布阵合成激励大幅加速阵列求解80x80Vivaldi阵列天线24核工作站求解仅需1h32min端口后处理变量改变激励幅相实现波束扫描阵列天线解决方案基于DDM的有限大阵列求解器:阵列蒙版可定义典型应用：天线罩典型应用：天线罩天线罩仿真解决方案混合算法减少运算量，提升速度，减少资源消耗自适应网格剖分保障薄层与曲面结构的高精度求解3DComponent保护天线模型并加速建模与仿真网格复用、多参数并行高效获得罩体角度扫描特性FSS天线罩从单元选型到整罩仿真的完整流程阵列天线罩与天线

一体化建模仿真天线罩仿真解决方案混合算法减少运算量，提升速度，减少资源消耗典型应用：天馈系统典型应用：天馈系统天馈系统场路协同仿真解决方案馈电网络与天线（阵）可采用不同的建模方式通过场路协同实现天馈系统一体化仿真模块化建模与全模型获得一致的结果

但建模难度小，计算速度快2GHz35GHz70GHzＨＢ仿真结果带非线性器件的馈电网络仿真天馈系统场路协同仿真解决方案馈电网络与天线（阵）可采用不同的典型应用：天线布局典型应用：天线布局天线布局解决方案Savant能以高精度、高效率求解大规模天线布局问题IE–机身FEM到IE域的电流是连续的HFSS混合算法+HPC可将天线设计与布局分析完美结合天线布局解决方案Savant能以高精度、高效率求解大规模天典型应用：天线RCSH-Plane典型应用：天线RCSH-Plane天线（阵