隨著通信產(chǎn)品小型化、高密化的發(fā)展趨勢，越來越多的射頻系統(tǒng)以模塊化的產(chǎn)品形態(tài)出現(xiàn)，而高頻性能、熱性能以及結(jié)構(gòu)性能是射頻模塊的重要衡量指標；ANSYS射頻模塊多物理場仿真方案可以協(xié)同考慮電磁、熱、結(jié)構(gòu)之間的相互效應和影響，為射頻模塊設計提供一體化仿真方案。本文主要介紹ANSYS HFSS與Icepak軟件進行電磁—熱流的耦合仿真。

在HFSS中計算的金屬層模型表面損耗和介質(zhì)層模型的體積損耗作為熱源，導入Icepak中進行強迫風冷的計算，使用HFSS與Icepak進行電熱單向耦合計算的流程如圖所示：

首先使用HFSS對模型進行材料、邊界和激勵條件以及求解條件的設置，計算金屬層模型表面損耗和介質(zhì)層模型的體積損耗，作為Icepak的熱源。體積功率的損耗，包括具有線性材料特性的物體的歐姆損耗、電介質(zhì)損耗及磁損耗（需要到物體內(nèi)部進行求解），其表達式為 

表面功率損耗是由所有外在的及內(nèi)在的表面阻抗邊界條件所引起的，其表達式為

外在的表面阻抗邊界條件包括有限導體邊界條件、阻抗邊界條件、層間阻抗邊界條件、集總RLC邊界條件、不對內(nèi)部求解的導體。

電磁計算后可以通過結(jié)果后處理查看金屬層與介質(zhì)層的損耗分布，通過場計算器，可以計算總的損耗值。

只有通過ANSYS Workbench平臺才可以進行HFSS與Icepak進行耦合仿真，將HFSS中的模型導入Geometry中，通過Designmodeler對模型進行處理，轉(zhuǎn)化為Icepak可以接受的格式。

在Workbench平臺下，把HFSS中的模型和求解的損耗結(jié)果導入Icepak中，設置計算區(qū)域，風冷的方式與風速，模型材料，然后進行網(wǎng)格的劃分，最后進行求解。

在求解過程中可實時查看殘差曲線及監(jiān)控點曲線，在結(jié)果的后處理中可以顯示切面的溫度云圖，溫度的不均勻主要是由于損耗的不均勻引起的。在Summary report的界面下，可以統(tǒng)計器件的損耗值，比較HFSS與Icepak計算的熱耗數(shù)值，二者相同足以說明，通過ANSYS Workbench平臺，可以使用HFSS與Icepak進行電磁-熱流的精確耦合模擬計算。

如果進行HFSS與Icepak的雙向耦合計算，需要在HFSS中將模型的材料設置為溫度的函數(shù)。

在Icepak中勾選溫度反饋選項，在Workbench平臺下設置溫度反饋，進行電熱雙向耦合仿真。

下圖為電磁-熱流雙向耦合的流程圖。

本文主要是使用ANSYS HFSS與Icepak軟件，對微波電路中常用的濾波器進行了電磁—熱流的耦合模擬計算。首先在HFSS中對模型進行了各種參數(shù)的設置，并在HFSS中對混合環(huán)進行了計算，得到了帶狀線介質(zhì)層的體積熱耗和帶狀線金屬層的表面熱耗。最后對HFSS計算的損耗和Icepak中計算的熱耗進行了比較，證明兩者之間數(shù)據(jù)傳遞的精度。