干貨分享丨ANSYS HFSS 常見問題解答-第6季

2016-11-30 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

IE Region的應(yīng)用場景和設(shè)置方法?

IE Region方法是HFSS 15版本中新增的一種有限元與積分方程算法混合計(jì)算算法,與傳統(tǒng)的FEBI混合算法相比的區(qū)別在于,FEBI是定義在空氣盒子外部的截?cái)噙吔鐥l件,IE Region是將求解域內(nèi)的某一部分結(jié)構(gòu)采用IE算法進(jìn)行求解。IE Region的計(jì)算具有矩量法所有的優(yōu)缺點(diǎn),適合如反射面天線,載體上天線布局等問題。其設(shè)置方法分兩步:

1,工程中有FEM求解區(qū)域,且其輻射邊界設(shè)置為FEBI邊界,如反射面天線的饋源;

2,選擇需要設(shè)置為IE Region的結(jié)構(gòu),如反射面,將其設(shè)置為IE Region。求解時(shí)即會采用IE Region方法求解,可結(jié)合HPC方法完成大型復(fù)雜問題求解。

1.26

如何高效率地仿真有限大陣列天線?如果陣列Mask 不規(guī)則,如何快速建模?

HFSS從v14版本開始,加入了Finite Array有限大陣列功能,該功能采用了先進(jìn)的基于父子關(guān)系的DDM算法,利用域式分解法針對陣列結(jié)構(gòu)上的周期性特點(diǎn)快速、高效地對有限大陣列進(jìn)行全波仿真,并提供簡便的建模和操作方法。該方法可考慮所有陣列單元間的互耦,以及陣列的邊緣效應(yīng),在求解有限大陣列時(shí)消耗更少的計(jì)算內(nèi)存和時(shí)間,很好的解決了多激勵(lì)模型的并行求解效率問題,是仿真有限大陣列的高效工具。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下:

1. 建立單元模型,按照陣列周期性設(shè)置Master/Slave主從邊界,以及輻射邊界條件,v14版本建議設(shè)置PML邊界,v15及以上版本建議設(shè)置FEBI邊界,對該單元Design進(jìn)行正常的自適應(yīng)迭代求解;

2. 復(fù)制單元Design,構(gòu)建有限大陣列模型;

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圖1.27(a)

3. 導(dǎo)入已經(jīng)求解完成的單元網(wǎng)格,并在HFSS進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置避免生成多余的網(wǎng)格

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4. 設(shè)置參與并行求解的計(jì)算機(jī),有限大陣列計(jì)算必須設(shè)置3個(gè)以上的并行節(jié)點(diǎn)才能運(yùn)行仿真。

5. 在Solution Type中選擇Network Analysis或CompositeExcitation求解仿真(v15以上版本功能)

6. 以上設(shè)置完成后,即可運(yùn)行求解。

如果陣列Mask不規(guī)則,如賦性陣列、稀疏陣列等,可以利用有限大陣列中的陣列蒙版功能進(jìn)行Mask設(shè)置。

在Array Properties設(shè)置界面中的Active Cells選項(xiàng)卡下進(jìn)行陣列Mask的設(shè)置。陣列蒙版中的每個(gè)單元均可設(shè)置為下列三種單元類型中的任意一種:

1. 激勵(lì)(藍(lán)色單元):單元存在且有端口;

2. 不激勵(lì)(白色單元):單元存在,端口接匹配負(fù)載;

3. 啞單元(灰色單元):不存在單元;(v15及以上版本支持);

圖1.27(c)

這幾種單元類型的靈活組合,便可以非?？焖俚貙Σ灰?guī)則陣列Mask進(jìn)行建模。

圖1.27(d)

HFSS –IE和HFSS的各自適應(yīng)范圍和特點(diǎn)如何?

HFSS-IE是基于電磁場積分方程的算法,其基本原理是求得電流或磁流分布,利用格林函數(shù)計(jì)算空間中的場量,僅在模型表面進(jìn)行面網(wǎng)格剖分;HFSS是有限元算法,是一種基于微分方程的算法,會對模型的三維求解區(qū)域進(jìn)行體網(wǎng)格剖分。根據(jù)其上述特點(diǎn),HFSS-IE比較適合求解含有電大尺寸結(jié)構(gòu)的問題,如電大尺寸反射面天線、目標(biāo)RCS特性等。當(dāng)然,對于特別大的問題,積分方程法的效率也會比較低,所以HFSS-IE集成了物理光學(xué)(PO)近似算法,用于更大規(guī)模問題的近似求解。HFSS更適合計(jì)算含有復(fù)雜媒質(zhì)和細(xì)微結(jié)構(gòu)的問題,如腔體濾波器、各種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、饋電網(wǎng)絡(luò)等,可以很好的處理各種媒質(zhì)和結(jié)構(gòu),計(jì)算準(zhǔn)確。

如何利用PO算法?

物理光學(xué)法(PO)是HFSS-IE求解器的一個(gè)選項(xiàng),主要用來計(jì)算電大尺寸結(jié)構(gòu)的輻射和散射特性。在計(jì)算結(jié)構(gòu)的散射特性時(shí)比較簡單,僅需設(shè)置好入射波激勵(lì)即可;對于輻射問題,以卡塞格倫天線為例,需要首先進(jìn)行饋源結(jié)構(gòu)的求解,之后把饋源結(jié)構(gòu)的近場或遠(yuǎn)場數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)鏈接的方式導(dǎo)入到天線反射面模型中作為激勵(lì)源進(jìn)行二次求解,得到天線的輻射特性。數(shù)據(jù)鏈接的實(shí)現(xiàn)參考圖1.29,通過Setup Link選擇饋源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文件,通過坐標(biāo)的平移和旋轉(zhuǎn)關(guān)系確定饋源結(jié)構(gòu)與反射面之間的幾何關(guān)系。

圖1.29

“Network Analysis”求解與“Composite Excitation”求解有何區(qū)別?

A: “Composite Excitation”求解類型是HFSSv14版本后新增加的功能,能更快的計(jì)算具有多端口的大規(guī)模問題?！癈omposite Excitation”和經(jīng)典的“Network Analysis”求解類型在計(jì)算時(shí)最大的區(qū)別在于矩陣求解的“Field Recovery”步驟:“Network Analysis”會在該步驟保存每個(gè)端口分別激勵(lì)情況下的場數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)可用于端口場后處理,即求解結(jié)束后改變?nèi)我舛丝诘酿侂姼毕?無需重新計(jì)算即可得到遠(yuǎn)、近場數(shù)據(jù)的更新;而“Composite Excitation”在“Field Recovery”時(shí)僅保存當(dāng)前激勵(lì)設(shè)置下的一組場數(shù)據(jù),因此使用該求解類型時(shí),需要預(yù)先設(shè)置好每個(gè)端口的饋電幅度相位,求解結(jié)束后,不支持端口場后處理,不提供S/Y/Z參數(shù)結(jié)果,輸出結(jié)果僅包括當(dāng)前激勵(lì)設(shè)置下的遠(yuǎn)/近場數(shù)據(jù)、端口特征阻抗、傳播常數(shù)。

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