HFSS 常見問題解答的案例
HFSS常見問題解答（第十二季）
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ANSYS HFSS常見問題解答（第一季）
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HFSS 常見問題解答(一)
1.Q：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
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：
2.Q：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？
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HFSS 常見問題解答(七)
16.Q：如果要進行掃頻分析，是不是需要逐點求解，從而花費很多時間？
Ansys HFSS一共有三種掃頻方式：離散掃頻、快速掃頻和插值掃頻。除離散掃頻需要對設置的各個頻點進行逐點求解外，快速掃頻和插值掃頻均是采用了一定的外推或自適應算法，而并非逐點求解，求解的時間和頻點個數并不直接依賴于掃頻設置中的頻點數目。
另外，利用Ansys Distributed Solve Option（分布式計算選項），可以同時調用局域網內多臺計算機同時進行掃頻計算，顯著縮短求解所需時間。
17.Q：HFSS中Solve Inside 是什么意思？改變它有何影響？
Ansys HFSS中的Solve Inside是是否對該模型內部進行求解的選項，在選中后將對該模型內部進行網格劃分和電場求解，否則將只對模型表面進行網格劃分而不會求解內部的電場。對于良導體而言，由于電磁波的趨膚效應，電磁場能量都分布在靠近導體表面的地方，因而無需對導體內部進行電場的計算。在默認設置下，材料為良導體（如銅、銀、PEC等）的模型Solve Inside選項都是未選中狀態，HFSS會自動計算趨膚深度并對損耗進行修整。
但是，如果導體的厚度與趨膚深度相近，或小于趨膚深度時，如果需要精確考慮導體損耗，請將Solve Inside設置為開。
18.Q：我的天線有多個端口，如何得到這些端口同時饋電，不同幅度和相位下的遠場方向圖，是否要預先設置？
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ANSYS | HFSS 常見問題解答 (四)
HFSS 常見問題解答(四)
7.Q：HFSS的求解精度如何設置？
一般情況下，將Delta S設置為默認的0.02或0.01，就基本上能夠滿足工程精度的要求。如果結構中有諧振結構，可在求解設置的Option選項卡中，將最少收斂次數設置為2，即連續兩次收斂才是收斂，從而確保求解的收斂性。
8.Q：在求解選項中，Basis Order 是什么意思，0 階，1階和2階什么時候設置？
在求解選項中，Basis Order代表有限元基函數的階數，HFSS中有0階、1階、2階和混合階四種設置。對于通常的情況，我們選擇默認的1階基函數求解即可。
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HFSS 常見問題解答(二)
3.Q：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；
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。
4.Q：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？
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HFSS 常見問題解答(六)
13.Q：如何利用HPC提高掃頻計算的速度？
在HFSS Tools/Edit Active Analysis Configuration菜單（如下圖所示），輸入計算節點可用于求解的CPU核數（Cores）和任務數（Tasks），輸入的任務數即為可同時并行掃頻計算的頻點數量，相比串行頻率掃描在計算速度上有大幅度提升。
另外，還可添加其他計算節點，引入更多的計算資源使用更多的Tasks實現掃頻計算的并行求解。
對于使用域分解算法的問題進行掃頻計算時，需要在Job Distribution界面進行如下圖所示的雙層HPC配置，使得分布式并行求解可以應用于第一層級的掃頻計算中，從而提高掃頻計算的速度，同時對每一個頻點的問題也能利用分配到的子硬件資源進行域分解計算。
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HFSS 常見問題解答(三)
5.Q：我有好幾個項目要求解，如何讓HFSS排隊計算？我能不能同時求解他們？
在菜單欄選擇Tools/Options/HPC and analysis Options/Options，將Queue all simulations對應的復選框選中，如圖5.1所示，單擊確定后選擇File/ Open，將需要進行排隊計算的Project文件依次打開，再右鍵單擊后選擇Analyze All即可。在Tools/Show Queued Simulations對話框中可以查看正在計算和等待計算的項目，并可對優先計算的順序進行調整。
如圖5.2所示。若Queue all simulations復選框是處于未選中的狀態，HFSS則會同時對多個項目進行求解，這種情況下，不僅需要多個HFSS求解器的許可證，而且，多個項目同時求解，消耗內存，會使所有項目的求解速度降低。
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HFSS 常見問題解答(五)
10.Q：HFSS中，要精確計算透過某個面的功率，如何實現？比如要計算天線在某個分割面上的輻射功率。
可通過場計算器實現該功能，具體步驟如下：
首先需要將待求解的面選中后，建立一個facelist，然后打開場計算器，進行以下操作：
11.Q：HFSS-Transient時域求解中，能否查表面電流的瞬態變化？如何操作？
ANSYS | HFSS 常見問題解答 (四)
對于結構復雜、電尺寸較小的問題（如連接器和芯片上的電感等），特別是選擇了對于良導體內部進行場求解的情況（即Solve Inside），推薦選擇0階基函數求解，并將Lambda Refinement的值設置得較小（默認為0.1）。
對于電尺寸較大的問題（如拋物面天線等），推薦選擇2階基函數求解，并將Lambda Refinement的值設置得較大（默認為0.6667）。對于包含復雜細節、電尺寸又較大的問題，推薦采用混合階（Mixed order）求解。
9.Q：HFSS能否仿真器件的高功率擊穿特性？能否仿真發熱造成的溫升及形變？
在都可以。對于高功率擊穿特性，可在求解結束后，在HFSS/Fields/Edit Sources 中編輯端口功率，然后做出整個結構中的ComplexMagE，讀出其最大值，與相應條件下的擊穿場強進行比較，就可以判斷結構是否會產生高功率擊穿。
對于發熱的情況，對于HFSS 所仿真的高頻無源器件而言，其熱源是由于微波損耗造成的，熱源的位置不明確，因而傳統的熱仿真工具很難處理。
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1.Q：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
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。
HFSS常見問題及解答 | 建模與仿真方法（二）
如何利用HFSS本征模式求解得到腔體的有載Q值。
A: 在本征模式求解時，不能加端口和磁偏置，也不能定義輻射邊界條件。
HFSS的本征模式求解器直接得出的是無載Q值，如果要得到有載Q值，則需要建立耦合結構，并在在負載端加PML或阻抗邊界。
1.4 Q: 我設計的耦合器有一端需要接匹配負載，如何實現？
A: 對于微帶或同軸等TEM模式的耦合器，直接用電阻或薄膜電阻可實現負載；如果是波導耦合器，最簡單的方法是將負載所在位置定義為波端口，因為波端口是最理想的匹配負載。
HFSS常見問題及解答 | 建模與仿真方法（八）
A：Project變量通過HFSS菜單欄上Project è Project Variables è Add的方法定義，Project變量屬于全局變量（Global Variables），該變量能適用于整個HFSS Project下包含的所有設計中。
1.24(a)
Design變量通過HFSS菜單欄HFSS è Design Propertities è Add的方法定義，Design變量屬于局部變量（Local Variables），其僅在當前HFSS設計中有效，不能使用于相同HFSS Project的其他設計中。
1.24(b)
來源于：ANSYS官網
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在HFSS Tools/Edit Active Analysis Configuration菜單（如下圖所示），輸入計算節點可用于求解的CPU核數（Cores）和任務數（Tasks），輸入的任務數即為可同時并行掃頻計算的頻點數量，相比串行頻率掃描在計算速度上有大幅度提升。另外，還可添加其他計算節點，引入更多的計算資源使用更多的Tasks實現掃頻計算的并行求解。
（圖6.1）
對于使用域分解算法的問題進行掃頻計算時，需要在Job Distribution界面進行如下圖所示的雙層HPC配置，使得分布式并行求解可以應用于第一層級的掃頻計算中，從而提高掃頻計算的速度，同時對每一個頻點的問題也能利用分配到的子硬件資源進行域分解計算。如果在“Distribution”下選擇“Single Level”，則分布式計算只能應用于單級的域分解算法，不能做掃頻加速。
展開 ANSYS | HFSS 常見問題解答 (六)
在HFSS Tools/Edit Active Analysis Configuration菜單（如下圖所示），輸入計算節點可用于求解的CPU核數（Cores）和任務數（Tasks），輸入的任務數即為可同時并行掃頻計算的頻點數量，相比串行頻率掃描在計算速度上有大幅度提升。
另外，還可添加其他計算節點，引入更多的計算資源使用更多的Tasks實現掃頻計算的并行求解。
對于使用域分解算法的問題進行掃頻計算時，需要在Job Distribution界面進行如下圖所示的雙層HPC配置，使得分布式并行求解可以應用于第一層級的掃頻計算中，從而提高掃頻計算的速度，同時對每一個頻點的問題也能利用分配到的子硬件資源進行域分解計算。
如果在“Distribution”下選擇“Single Level”，則分布式計算只能應用于單級的域分解算法，不能做掃頻加速。
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