Ansys电磁仿真套件的场路协同仿真
Ansys电磁仿真套件的场路协同仿真
- Ansys仿真套件架构
- 电磁套件软件简介
- 场路协同仿真基本流程
- HFSS的仿真流程
- 实例展示
Ansys仿真套件架构
Ansys公司仿真软件覆盖的范围非常广泛，包括常见的结构（Struct）、流体（Fluent）、以及在电磁领域广泛应用的电磁套件
电磁套件软件简介
常见的HFSS高频结构仿真软件从一个单独的仿真软件，现在集成在了Ansys Electronics Desktop内，也实现了结构，电路，芯片等协同仿真。实现底层到产品的仿真。
- HFSS：三维结构电磁场仿真，主流的天线设计软件，可以非常好的仿真天线发射电磁场。而对于PCB信号完整性仿真中，可以仿真PCB走线的SXY参数，从而输出走线的输入输出模型。也可以直观的进行PCB板上的电磁场分布。
- Circuit：曾经的Designer，用于电路仿真，仿真波形。对单一电路模块进行信号波形的仿真。功能参考同ADS，非常适合射频电路仿真。兼备高速数字电路仿真，时域、频域、眼图等功能仿真。
- SIwave：整个PCB的板级仿真，包括SI,PI，以及EMC仿真。
- Q3D：可以抽取任意结构的RCL参数，对于结构的寄生特性进行仿真，同时可用于EMC分析。
场路协同仿真基本流程
HFSS的仿真流程
建立3D的物体模型，并为模型配置上对应的材料属性。（如信号线：copper，介质材料:FR4(环氧树脂)，空气Air等）
为物理模型确定对应的边界条件
HFSS仿真主要基于Maxwell（麦克斯韦）方程进行求解，而边界条件为确定Maxwell方程的关键条件，它决定了在边界处，电磁波的反射形式，以及电场磁场的变化。如理想电壁Perfect E（电场方向垂直该平面）、理想磁壁Perfect H（磁场垂直与该平面，电场仅分布在平面上）。
电磁场形式由Maxwell方程决定，总结：
1.电流产生磁场
2.时变磁场产生电场
3.磁场线呈环形
4.流出物体内的电磁线由包含的自由电荷决定。
5.电流方向与电场方向一致边界条件决定了电磁波从一种介质向另一种介质传播时，电磁场发生的改变。这里主要分为三种：
理想介质，理想导体等。理想介质即电导率为0，不导电；理想导体，电导率为无穷大，体内无电场分布，电场垂直于导体表面。为物理模型确定对应的端口
物理模型建立后，要对物体确定输入输出端口。确定好电磁波或者电压电流需要传输的输入输出口。相当于确定一端导线的电压输入输出端，仿真结果最后会得到走线的的SYZ参数。为物理模型设置好求解方式
HFSS仿真软件是基于FEM（有限元分析法）进行网格划分与求解的。求解过程中，Maxwell方程和达朗贝尔方程（波动方程）为一个连续方程，通过边界条件得到初始化值，理论上可以得到整个场分布，但众所周知，微分方程，尤其是二阶微分方程的求解，很难得到对应的连续性原方程。因此通过引入有限元分析的方法，将微分方程化成一段段的差分方程，而进行求解。分析模型和后处理模型
分析后的结果可以通过表格或者图，或者直观的三维场分布。而展示结果有求解得到各个频率所对应的S参数，Z参数，Y参数等等。或者直接通过设置场分布，直观的观看电场分布，磁场分布等，这种方式可以直观的得到场强分布。优化模型
变量设置在一定范围内变化，最终进行整场的优化。
实例展示
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