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:互聯網

IE Region的應用場景和設置方法?

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算算法,與傳統的FEBI混合算法相比的區別在于,FEBI是定義在空氣盒子外部的截斷邊界條件,IE Region是將求解域內的某一部分結構采用IE算法進行求解。IE Region的計算具有矩量法所有的優缺點,適合如反射面天線,載體上天線布局等問題。其設置方法分兩步:

1,工程中有FEM求解區域,且其輻射邊界設置為FEBI邊界,如反射面天線的饋源;

2,選擇需要設置為IE Region的結構,如反射面,將其設置為IE Region。求解時即會采用IE Region方法求解,可結合HPC方法完成大型復雜問題求解。

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,該功能采用了先進的基于父子關系的DDM算法,利用域式分解法針對陣列結構上的周期性特點快速、高效地對有限大陣列進行全波仿真,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,在求解有限大陣列時消耗更少的計算內存和時間,很好的解決了多激勵模型的并行求解效率問題,是仿真有限大陣列的高效工具。具體實現步驟如下:

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

2. 復制單元Design,構建有限大陣列模型;

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圖1.27(a)

3. 導入已經求解完成的單元網格,并在HFSS進行相應設置避免生成多余的網格

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4. 設置參與并行求解的計算機,有限大陣列計算必須設置3個以上的并行節點才能運行仿真。

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

6. 以上設置完成后,即可運行求解。

如果陣列Mask不規則,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行Mask設置。

在Array Properties設置界面中的Active Cells選項卡下進行陣列Mask的設置。陣列蒙版中的每個單元均可設置為下列三種單元類型中的任意一種:

1. 激勵(藍色單元):單元存在且有端口;

2. 不激勵(白色單元):單元存在,端口接匹配負載;

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,便可以非常快速地對不規則陣列Mask進行建模。

圖1.27(d)

HFSS –IE和HFSS的各自適應范圍和特點如何?

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,利用格林函數計算空間中的場量,僅在模型表面進行面網格剖分;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域進行體網格剖分。根據其上述特點,HFSS-IE比較適合求解含有電大尺寸結構的問題,如電大尺寸反射面天線、目標RCS特性等。當然,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(PO)近似算法,用于更大規模問題的近似求解。HFSS更適合計算含有復雜媒質和細微結構的問題,如腔體濾波器、各種波導結構、饋電網絡等,可以很好的處理各種媒質和結構,計算準確。

如何利用PO算法?

物理光學法(PO)是HFSS-IE求解器的一個選項,主要用來計算電大尺寸結構的輻射和散射特性。在計算結構的散射特性時比較簡單,僅需設置好入射波激勵即可;對于輻射問題,以卡塞格倫天線為例,需要首先進行饋源結構的求解,之后把饋源結構的近場或遠場數據通過數據鏈接的方式導入到天線反射面模型中作為激勵源進行二次求解,得到天線的輻射特性。數據鏈接的實現參考圖1.29,通過Setup Link選擇饋源結構設計文件,通過坐標的平移和旋轉關系確定饋源結構與反射面之間的幾何關系。

圖1.29

“Network Analysis”求解與“Composite Excitation”求解有何區別?

A: “Composite Excitation”求解類型是HFSSv14版本后新增加的功能,能更快的計算具有多端口的大規模問題。“Composite Excitation”和經典的“Network Analysis”求解類型在計算時最大的區別在于矩陣求解的“Field Recovery”步驟:“Network Analysis”會在該步驟保存每個端口分別激勵情況下的場數據,該數據可用于端口場后處理,即求解結束后改變任意端口的饋電副相,無需重新計算即可得到遠、近場數據的更新;而“Composite Excitation”在“Field Recovery”時僅保存當前激勵設置下的一組場數據,因此使用該求解類型時,需要預先設置好每個端口的饋電幅度相位,求解結束后,不支持端口場后處理,不提供S/Y/Z參數結果,輸出結果僅包括當前激勵設置下的遠/近場數據、端口特征阻抗、傳播常數。

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