HFSS常見問題解答(第十一季)

1. HFSS 是否支持GPU加速計算?

HFSS的時域算法模塊HFSS-TR Solver支持GPU加速計算,若要啟用GPU加速功能,需要進行如下設置:

Tools >> Options >> HPC and Analysis Options

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GPU加速需要占用HPC License。ANSYS Electronics HPC高性能選項模塊同時支持CPU加速和GPU加速,1個HPC pack可以啟用1塊GPU加速卡或8個CPU內核。

如果啟用了GPU加速,可在Profile中查看到相關信息:

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2. 直接法矩陣求解器和迭代法矩陣求解器有何特點和應用范圍?

很多電磁場問題的求解會歸結為一個線性方程組的求解,HFSS提供了直接矩陣求解器和迭代矩陣求解器供客戶選擇。直接法矩陣求解器是采用LU分解或矩陣求逆的方法直接獲得未知數的解,適于中等規模的問題進行求解,效率較高,但是對于更大規模的問題,直接法的內存消耗和計算量劇增,這種情況下就需要更高效的算法。迭代法矩陣求解器是求解真實解的一個近似解,采用各種算法(如共軛梯度法)使得近似解與真實解的誤差不斷減小直至滿足收斂條件,這種矩陣求解算法可以解決更大規模的問題,值得注意的是,當迭代法求解滿足不了收斂條件時,會自動跳到直接矩陣求解器進行求解。

在應用范圍上,迭代法矩陣求解器的計算效率會隨著端口數目的增加而降低,通常當端口數< 計算機核數*2 時,采用迭代法可降低對計算機內存的需求;當采用快速掃頻時,如果未知量 > 30萬,采用迭代法的計算效率較高。

3. 仿真電中小尺寸超寬帶天線時如何避免輻射邊界過大的問題?

輻射邊界的設置與求解頻率有關,一般建議輻射邊界設置為求解頻率下距離輻射體約1/4個波長,但是對于超寬帶天線求解,由于掃頻非常寬,輻射邊界需要兼顧最低頻點的波長,故容易導致輻射邊界相對于天線尺寸過大的問題,這樣容易在輻射邊界上產生粗大的網格,反而會降低遠場方向圖的計算精度,解決此問題的方法是采用FEBI邊界條件。FEBI邊界條件相比ABC輻射邊界條件,具有精度與輻射邊界大小無關的優點,所以可將FEBI輻射邊界設置為與輻射體1/10波長甚至1/20波長大小,甚至可以采用共形的方式進一步縮小輻射邊界,從而減小求解區域。具體方法是建立與天線輻射結構接近的輻射邊界,設置為Radiation邊界的時候,勾選Model exterior as HFSS-IE domain。

HFSS常見問題解答(第十一季)的圖3

4. 如何將天線增益、電場強度、自定義常量等作為優化目標?

首先,通過菜單HFSS—>Fields—>Calculator,打開場計算器,選擇需要觀測的點、或線等幾何體,通過公式編輯設置自定義場量;

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其次,通過菜單HFSS—>Optimetrics Analysis—>Add Optimization打開優化設置對話框,在“Goals”選項卡左下方“setup Calculations”打開后處理對話框,找到自定義常量,添加至優化目標,方法見下圖。最后,如果要對后處理變量中已存在的天線增益等變量進行優化,直接添加即可。

HFSS常見問題解答(第十一季)的圖5

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5. 如何快速評估關鍵尺寸、材料特性等變化對端口S/Y/Z參數的影響,進行敏感度分析?

在HFSS中,可以利用伴隨求導功能,進行快速敏感度分析,可評估關鍵尺寸、材料特性等變化對端口S/Y/Z參數的影響,具體操作步驟如下:

  1. 在建模過程中需要對關鍵尺寸、材料特性等特征量進行參數化建模,可以是全局參數也可以是局部參數;

  2. 在Solution Setup設置界面的Derivatives選項卡中,勾選需要進行快速敏感度分析的參數;

  3. 正常執行Analyze求解,在求解過程中,會增加3D Sensitivity Analysis步驟,僅需要很短的耗時,就可以完成多個參數變量的快速敏感度分析;                                         

    HFSS常見問題解答(第十一季)的圖7

  4. 在結果后處理過程中,在Derivative中選擇需要考察的變量,在Category中選擇S/Y/Z參數,若在Quantity中選擇partial*,即可查看該變量在頻帶內的敏感程度,若選擇Tune*,即可進行變量的實時調諧,能查看變量在±10%范圍內變化時,所對應的S/Y/Z結果。

    HFSS常見問題解答(第十一季)的圖8

    HFSS常見問題解答(第十一季)的圖9

    HFSS常見問題解答(第十一季)的圖10

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往期回顧

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ANSYS HFSS常見問題解答(第十季)

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