Ansys HFSS 2024R1/R2版本新功能更新要点
学术
2024-11-16 09:36
上海
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1.求解器性能增强
对多端口问题进行分布式矩阵求解时占用更少的内存，部分求解时无需对端口未知量进行分组，仅求解S参数的矩阵求解功能增强，可支持包含电路端口的工程。以下是对包含8个封装的PCB问题求解资源的对比。扫频功能增强，重用矩阵排序提高扫频效率，离散扫频时使用动态调度来改善扫频鲁棒性。以下是2024R2版本在扫频效率方面的提升效果。改善对HFSS中电路元件的处理，优化仅含电路端口问题求解器，减小矩阵带宽，改善求解性能。更新了用于稀疏矩阵求解的AMD算法库。2.阵列天线仿真功能增强
新增多阵列组阵功能。允许在同一个HFSS设计中组建多个有限大阵列，方式与单阵列组阵UI一致，支持在Z轴垂直方向堆叠多个有限大阵列，或者在大型平台上组建多个阵列，组阵方式更加灵活。下图是使用该功能组成的复杂阵列，下方是5×5贴片天线阵列，上方是14×14规模的频率选择表面雷达罩。支持阵列蒙版Array Mask的CSV文件输入，可在CSV文件定义阵列名称、布阵方向、阵元数、Component信息、激励信息、各单元旋转与角度信息等，方便定义极大规模的天线阵列。阵列天线扫描角度计算器ToolKit功能增强，在该工具箱中新增Taylor、Dolph-Tchebychev和Binomial三种幅度锥削算法，如下图所示。新增3D Component迭代求解设置，在3D Component迭代求解阶段可根据对时间和精度的需求对Component之间的耦合计算量进行设置，如下图所示可以选择Fully Independent、Balance和Fully Coupled，求解时间和内存消耗的对比见下表。选择不同的组件耦合计算量会影响阵列的仿真结果，特别是副瓣和旁瓣的指标，下图是选择三种不同耦合计算量的阵列增益结果比较。 支持合成子阵功能（Composite Subarray），可在一个大型阵列中创建多个子阵，可自定义各子阵的名称，子阵内的幅相激励固定且合并为单一的激励源。合并后的子阵可改变其scaling factor/impedance，改变后仅通过后处理即可更新场结果，无需重新计算。如果改变子阵内的各单元幅相激励状态则需重新求解，子阵合并后的激励作为单一端口，与其他未分组的单元激励端口一起计算S参数矩阵，在不损失精度的前提下显著提高内存使用率和求解速度。以下是对121个单元阵列进行全阵求解和分成4个子阵求解的资源占用对比数据。增加阵列天线元数据导出功能。可以导出阵元方向图、几何信息、带有变量的S参数文件、阵元名称和阵元分布矢量等，方便导出远场方向图的原始数据，每个数据集代表激励一个端口而关闭其余端口时的远场，便于天线阵列方向图数据的外部后处理，如5G MIMO和波束扫描等。3.SBR+仿真功能增强
增强SBR+遮挡效应仿真功能。当天线馈源被遮挡时，允许SBR+射线与远处几何体交互后，再与天线近处的罩体交互，有利于提高第一次射线追踪时的计算精度。遮挡操作更加直观，可直接选择遮挡的几何体。多次反射射线密度控制，可以控制反射次数大于1的射线密度，支持射线轨迹可视化以及导出射线。提高近场精度，当Tx源或者观测点太靠近CAD几何时，近场的求解精度得到改善。4.微放电求解器（Multipaction）功能增强
HFSS老版本仅能计算出发生微放电效应的较低功率阈值，新版本的微放电求解器同时提供了较低和较高功率阈值的自动求解，在聚变反应堆等离子体的射频加热微放电效应、雷达与射频通信系统中的微放电效应即时消除等典型的微放电高功率场景中的应用得到增强。以下是HFSS微放电高功率仿真设置界面（左），以及HFSS仿真结果与发布的论文测试结果的对比（右）。5.EMIT仿真功能增强
多发射混合干扰仿真组合数量可控。在UI通过滑动控制，平衡混合干扰仿真的精度和效率，可以根据需求减少干扰组合数量，提高抗干扰仿真效率。下图是128个发射通道情况下混合干扰仿真组合数量对比，老版本增加同时干扰通道数N会导致仿真组合数指数级增加，极大增加仿真时间，2024版本可通过控制组合数减少仿真时间。 新增MIPI C-PHY发射机模型；可在原理图上通过鼠标Enable/Disable射频通道，在耦合矩阵中自动隐藏被Disable的通道；可对带内和带外干扰进行分类，可对接收机设置不同的保护级别；对复杂RF系统的UI响应速度提升10倍以上；支持PyAEDT。支持对RF器件噪声温度设置，可以评估极端温度环境下的干扰情况。6.EMI Receiver功能增强
扩展CISPR16频段，新增E段（1G-18GHz）。支持五个CISPR25频段，适用于RE和CE仿真，针对符合MIL-STD-461等标准的应用，增加了18G-40G频段。 每个频段的分辨带宽（RBW）遵循CISPR16标准。对于跨越多个CISPR16频段的频段，会应用多个RBW。改进了EMI receiver的检测精度。7.HFSS 3D其他性能和易用性改进
软件界面新增暗黑主题，包括Dark/Light/Classic三种主题供用户选择。软件默认鼠标的缩放操作与老版本相反，可在设置中更改。允许在HFSS建模界面复制加密的3D Component，增加Discovery Link 模型接口，支持从CAD文件导入Granta 材料属性，借助Discovery导入Lightweight geometry，针对显示效果，改进了显示精度。 增加自动HPC License选项，该选项默认先尝试调用HPC Pack License，如果没有HPC Pack再尝试调用HPC Workgroup License。调用优先级可在Licensing设置里更改。支持通过CSV文件的方式导出和导入全局和本地变量。对于定义空间依赖材料的超大3D数据集使用更快的插值算法，对超过800万数据点的数据集算法速度提升10倍以上。支持AEDT 输出Ansys Ensight格式的动态场图，允许二进制格式的动画输出，允许单变量/多变量的动画输出。 推出Web UI（Beta），集成HPC Platform Service，用户可在网页上提交仿真任务，查看仿真进展，3D模型和场分布。8.HFSS 3D Layout其他性能和易用性改进
改善了包含加密技术3D Layout设计的处理灵活性，允许solver inside，支持设置表面粗糙度，支持删除Top和Bottom层，支持在Top和Bottom层外新增叠层。允许对带状线和其他双层参考的微带线结构设置集总端口，如下图所示。可以把3D Layout设计的柔性PCB保存成Layout Component，支持参数化弯曲定义，支持Phi Plus和网格融合。可以对柔性PCB使用传统的并行初始网格剖分，对各层网格实现并行剖分，能确保各层交界面上的网格保持一致。对柔性PCB弯曲操作的鲁棒性得到改善，前处理和网格剖分功能得到加强。HFSS 3D Layout支持ECAD-ECAD装配形式（比如PCB上装配封装）和MCAD-ECAD装配形式（如PCB上装配连接器）。3D Layout网格融合功能增强，允许ECAD组件之间交叉，软件会对交叉部分自动处理。支持Layout Component和加密的3D Component在同一个HFSS MCAD设计中共存。支持把HFSS 3D Layout的SIwave近场求解数据链接至HFSS 3D，实现SIwave和HFSS 3D之间的动态链接，EMI扫描对话框控制导出至HFSS 3D的激励。![]()
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作者 | 老猫电磁馆
精选 | 艾若晨
