HFSS作為三維電磁場仿真領(lǐng)域的黃金標(biāo)準(zhǔn)工具，其無以倫比的仿真精度和可靠性，快捷的仿真速度和易用的操作界面，成為三維電磁場仿真的首選工具和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。而其中的關(guān)鍵技術(shù)之一，便是HFSS的自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)。

區(qū)別于其他仿真工具繁瑣的網(wǎng)格剖分設(shè)置和反復(fù)試錯(cuò)過程，HFSS的自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)可以讓工程師把寶貴的精力更多的聚焦在設(shè)計(jì)本身，去追求更卓越的性能。

即使是在2020年的今天，當(dāng)我們回顧HFSS的自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)，仍然驚嘆于這一創(chuàng)新的超前和先進(jìn)性，其基本思想與如今的人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)的理念十分契合。接下來我們就簡單回顧一下自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)的基本流程，溫故而知新。

HFSS自動(dòng)自適應(yīng)求解流程

從上圖可以看出，當(dāng)我們?cè)贖FSS中完成了前處理并點(diǎn)擊開始仿真后，HFSS便開始執(zhí)行它的求解流程。整個(gè)流程從模型的網(wǎng)格初始化開始，以網(wǎng)格迭代加密為主體，最終以滿足收斂判據(jù)為條件退出循環(huán)。每一次的迭代過程中，HFSS會(huì)基于前一次求解的電場分布特征，進(jìn)行針對(duì)性的自適應(yīng)網(wǎng)格加密，從而在保證只增加有限比例網(wǎng)格量的前提下獲得滿足精度需求的求解結(jié)果。

Yagi-Uda自適應(yīng)網(wǎng)格加密

這種自適應(yīng)的網(wǎng)格加密技術(shù)從根本上解決了傳統(tǒng)網(wǎng)格剖分依賴于使用者經(jīng)驗(yàn)和反復(fù)嘗試的困境，極大的降低了電磁場仿真的使用門檻。

從上文的自適應(yīng)求解流程中可知，HFSS求解的第一步便是模型的初始網(wǎng)格剖分，而初始網(wǎng)格則直接框定了最終收斂網(wǎng)格的基本形態(tài)。由此可見，初始網(wǎng)格對(duì)HFSS的求解十分重要，因此，HFSS在進(jìn)行網(wǎng)格初始化的過程中，嚴(yán)格遵循幾何模型的特征進(jìn)行離散化，包含了模型所有的幾何細(xì)節(jié)。

在模型幾何復(fù)雜度不高時(shí)，這是一種精確且高效的網(wǎng)格剖分機(jī)制，能夠保證HFSS獲得的初始化網(wǎng)格完全忠于實(shí)際模型。

但是，當(dāng)模型幾何具有異常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特征時(shí)（具有上千個(gè)復(fù)雜部件的手機(jī)整機(jī)，具有十多層的高頻高速PCB板等），抑或是幾何模型上具有極其細(xì)微結(jié)構(gòu)時(shí)（攝像頭模組上的同心紋理等），這種剖分機(jī)制的效率便難以保證。

當(dāng)然，細(xì)心的你也許已經(jīng)注意到在前面的求解流程中有手動(dòng)網(wǎng)格(mesh seeding)的選項(xiàng)，可以通過提前人工干預(yù)的方式提高網(wǎng)格剖分的效率和成功率。但對(duì)于一些極為復(fù)雜的模型，即使是人工干預(yù)也很困難，并且前處理效率難以保證。

“簡單的模型千篇一律，復(fù)雜的模型各有特點(diǎn)。”如果仔細(xì)觀察網(wǎng)格剖分遇到的問題，我們大致可以分為以下四類情況：

• 電小且模型復(fù)雜無規(guī)律問題

• 復(fù)雜平面疊層結(jié)構(gòu)問題

• 超大規(guī)模陣列問題

• 電大尺寸布局類問題

手機(jī)+人頭手模型

電小且模型復(fù)雜無規(guī)律問題的難點(diǎn)在于剖分的成功率，由于模型往往是由第三方的CAD工具導(dǎo)入HFSS，經(jīng)過了格式的轉(zhuǎn)換，大概率會(huì)存在模型誤差或者錯(cuò)誤的問題，從而導(dǎo)致網(wǎng)格剖分失敗。最新版本HFSS新推出的Flex meshing技術(shù)，可以有效的識(shí)別模型的錯(cuò)誤，并給出提示信息輔助判斷。并且Flex meshing技術(shù)可以針對(duì)性的對(duì)模型關(guān)鍵區(qū)域提供完全保真度的網(wǎng)格而放寬用戶定義非關(guān)鍵區(qū)域網(wǎng)格的要求，極大的提升網(wǎng)格剖分的成功率，網(wǎng)格剖分效率可提升5-10倍。

高速PCB板

復(fù)雜平面疊層結(jié)構(gòu)問題的本質(zhì)在于大邊寬比模型的網(wǎng)格剖分問題，此類模型（通常為PCB）的特點(diǎn)在于板子每一層的厚度固定，HFSS獨(dú)特的Phi meshing技術(shù)巧妙的利用了模型特征，通過先剖分上下層面網(wǎng)格再生成提網(wǎng)格的機(jī)制，網(wǎng)格剖分效率可提升40-60倍。

256單元5G毫米波陣列天線

超大規(guī)模陣列問題的模型，通常具有一定的周期性規(guī)律，即使組陣的單元不同也仍有一定排布規(guī)律。最新版本HFSS的三維組件（3D Component）有限大陣列技術(shù)，可以只剖分構(gòu)建陣列的不同單元，然后將網(wǎng)格復(fù)用到其余相同單元上，突破了大規(guī)模陣列網(wǎng)格剖分效率不高的困境。網(wǎng)格剖分的效率提升與具體問題規(guī)模有關(guān)，陣列越大，提速越明顯，實(shí)現(xiàn)百倍網(wǎng)格剖分加速！

直升機(jī)天線布局

電大尺寸布局類問題的難點(diǎn)在于電大尺寸問題的計(jì)算，天線布局類問題通常需要多次調(diào)整載體與輻射體之間的相對(duì)位置以找到最優(yōu)解。HFSS 3D組件的裝配體建模和網(wǎng)格裝配技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)在計(jì)算天線布局時(shí)，只需剖分模型初始相對(duì)位置時(shí)的網(wǎng)格，當(dāng)改變天線和載體的相對(duì)位置時(shí)，網(wǎng)格直接復(fù)用并只需求解場，極大提升了求解效率。