HFSS仿真與ANSYS的案例
ANSYS HFSS | ANSYS SIwave：在SIwave中定義HFSS區域（三）
本視頻介紹了時域反射法（TDR）分析，并比較了三種求解方法的結果：使用HFSS區域的SIwave仿真、不使用HFSS區域的SIwave仿真、以及對包含目標信號網絡的部分電路板進行單獨的HFSS仿真。在ANSYS Electronics Desktop中為每次分析創建電路圖。比較每種求解方法的TDR結果，以研究阻抗響應，并了解結構中的哪些部分需要采用不同的求解方法。結果顯示，使用HFSS區域的SIwave仿真可在電路板的連接器引出線區域提供3D精度。
在本視頻中，分析中的PCB使用遵守了國際創作共享署名授權協議4.0（Creative Commons ShareAlike Attribution 4.0 International）(CC BY 4.0)。
來源于：ANSYS官網
展開 ANSYS HFSS | 使用Optenni Lab的鏈路
本教程演示了如何通過雙向鏈路并利用Optenni Lab（一款匹配電路綜合工具）調諧ANSYS HFSS中的仿真天線。ANSYS HFSS能為準確快速的高頻高速電子組件設計仿真3-D全波電磁場。
來源于：ANSYS官網
使用ANSYS HFSS仿真芯片的BGA封裝
BGA封裝，即Ball Grid Array Package—球柵陣列封裝，是高密度、多功能芯片常用的引腳封裝，如下圖所示，該封裝性能優勢大家可以去百度了解，本文主要講解如何對BGA封裝利用HFSS進行仿真。
1、當要對一個項目進行仿真時，需要先了解仿真項目有哪些參數尺寸、材料屬性該如何設置、以及如何簡化仿真模型等，不必一拿到仿真需求就去匆匆畫圖。如果能將仿真模型先在草稿上畫上關鍵部分，成熟胸中，必能事半功倍，不然老要回頭去修正模型，大大浪費時間。不啰嗦了，先來看看BGA封裝的具體尺寸，如下圖：可以從芯片的datasheet中找到具體的封裝pad尺寸和BGA焊球的高度，其中這個高度和關鍵。
2、仿真準備工作，由于要通過TDR值來優化BGA過孔反焊盤的尺寸，需要將HFSS中的solution type設置為Terminal，即終端模式求解，另外掃頻方式只能選擇Interpolating（插值法掃描）。還有在HFSS》design setting中注意勾選Enable material override和automatically use causal material。（勾選這兩項一是為了簡化建模，讓金屬自動覆蓋介質材料，因此不必額外再做減法substract；另一項是為了使得仿真求解滿滿足因果性，不然仿真結果容易出錯）
3、建立模型，具體過程就不詳述了，按BGA封裝尺寸建立即可，如下圖：在BGA焊球上方加一塊pec以保證GND相連，wave port 2是一個100ohm的同軸差分線，可以通過Q2D來確定其尺寸和介質的介電常數。
展開 車燈仿真專題 | 基于ANSYS HFSS的CISPER25汽車前照燈PCB傳導輻射仿真分析
本節我們在ANSYS HFSS 2023R1中模擬CISPR25汽車前照燈PCB電源回線遠端接地的測試環境，將獲得整塊PCB的傳導發射（CE）對標標準，發現部分頻點超標后，給出改善措施最終通過測試標準。
一、模型導入
如下圖所示為汽車前照燈組價的示意圖，我們將抽取他們的PCB進行模擬仿真。
對照上圖的實際環境搭建在ANSYS HFSS中搭建仿真模型模型具體包括以下三個部分：待測PCB，4 cable連接器，以及CISPR25測試環境（LISN網絡、測試線纜等）。
打開Ansys Electronics Desktop 2023，Insert Design選擇HFSS,然后命名工程名字為Cisper25_CE，依次導入以上三部分模型。
二、模型材料賦值以及邊界設置
2.1 PCB和線纜設置為copper，LISN設置為AL，選中物體在Properties中的Material先選擇Edit然后選擇材料為所需材料。
2.2 底部等大小的長方形作為參考地，命名為GND，設置邊界條件為Perfect E即理想導體邊界。
三、計算設置
分析計算主要是設置我們掃頻的中心頻率、掃頻范圍以及精度計算，這次我們設置如下。其中心頻點為200MHz，掃頻范圍為150KHz-200MHz，使用插值計算方法。
設置完成后，我們先進行仿真前的檢查，點擊HFSS選擇Validation Check檢查都是綠色的對號說明模型沒有問題，如果有問題則需要對錯誤項進行修改設置，全部綠色后方可進行下一步的仿真。最后點擊HFSS點擊Analyze All，同時點擊右下角的Show Message和Show Progress。
展開 
Ansys HFSS整車天線布局與輻射近場仿真應用
Ansys HFSS是天線設計利器，已具備FEM、IE、PO及混合算法，其中FEM和IE算法非常適合于中小尺寸問題，PO方法對問題復雜度有限制。現在HFSS集成了SBR+算法，它可以在保證速度和精度的前提下，求解電尺寸非常大的問題。SBR+算法是用于天線安裝性能預估的最好的射線追蹤分析工具，它聚焦電大問題，可計算輸出天線安裝后輻射方向圖、天線與天線間耦合、近遠場分布等。
圖1 天線布局仿真應用
下面以汽車后視鏡天線為例，來看看如何利用Ansys HFSS SBR+算法進行整車天線布局與輻射近場仿真評估。
仿真思路
采用HFSS全三維電磁場仿真軟件，導入汽車車體三維模型和天線模型，利用HFSS FEM和SBR+算法結合，保證計算結果精確性及高效率，仿真天線布局后的性能、及輻射近場分布情況。
展開 仿真技巧 | Ansys HFSS 3D Layout 端口設置（上）
Ansys HFSS 3D Layout中，端口類型按照外形劃分，主要有三種：Edge類型端口，同軸類型端口和Circuit端口。其中Edge類型端口主要用于走線和矩形焊盤位置的端口設置；同軸類型端口主要用于Solder Ball和圓形焊盤等位置的端口設置；Circuit端口主要用于集總器件或者S參數模型的連接。
1、在端口的建立方法上，HFSS 3D Layout和HFSS不同。HFSS中需要用戶自己繪制端口的形狀，然后定義為Wave Port或Lumped Port，而在PCB上定義端口時，用戶需要準確計算PCB疊層之間的距離以保證端口邊緣與上下疊層對齊，因此在HFSS中定義PCB端口過程較為繁瑣。在HFSS 3D Layout中，用戶不再需要自己繪制，可以通過軟件上的選擇和設置來完成，端口建立過程十分簡單。
2、Port建立完成之后，點擊該Port，在屬性窗口中會顯示它的EM Design信息，可以修改調整Port的屬性，包括類型、大小、參考面等。
HFSS 3D Layout的Edge端口和同軸端口是按照外形劃分的，從本質上講，它們都屬于HFSS中的Wave Port或Lumped Port，在HFSS 3D Layout中設置端口的時候也要考慮到這兩種端口的特征和適用場景，選擇最合適的端口。用戶可在屬性窗口中修改端口類型，點擊上圖中的HFSS Type參數，不同情況下可能會出現Gap、Wave、Circuit等選項。Gap就是Lumped Port，Wave是Wave Port，Circuit表示Circuit端口。若從Gap修改為Wave，端口大小會發生變化。
展開 布線設計是成功的基石：Ansys HFSS引領引線鍵合仿真潮流
在HFSS 3D Layout 2021 R1版本中，Ansys Electronics Desktop又有了更多功能，其中包括強大的全新鍵合絲編輯平臺和數據庫管理功能等。工程團隊可開發和共享其定制的鍵合絲配置文件庫，因此對于每一款新產品設計無需從頭開始。當產品開發商競相向市場推出新設計時，這不僅可節省時間，而且還可節約成本。
此外，Ansys鍵合絲庫還支持Cadence鍵合絲設置文件的無縫導入，能夠將其存儲起來，以備將來使用。
半導體研發的專用端到端解決方案
借助HFSS，工程師不僅可仿真芯片設計，而且還可仿真其在不同使用環境下的信號等級和電源完整性。
Ansys解決方案能夠對單個、多個及3DIC結構進行建模，其中包括鍵合絲和復雜的互聯等
在通過HFSS對鍵合絲進行電氣性能優化后，還可采用簡單的優化流程，針對熱可靠性和結構可靠性等其它物理設計指標對其進行優化。Ansys仿真平臺包含HFSS和Ansys Mechanical，可為驗證PCB及芯片封裝設計（包含鍵合絲）的電磁、散熱和結構等各方面指標提供統一模型的專用環境。
如今更小、更密集的電子封裝設計一旦暴露在嚴酷的現實環境下，發生熱故障或結構故障的風險就會更高。作為微小接觸點，鍵合絲必須經過特別嚴格的故障分析。Ansys仿真技術可輕松并快速地將鍵合絲設計移交給Mechanical開展此類分析，然后將其返回Ansys HFSS進行迭代設計。
有了HFSS，半導體工程團隊不僅可確保針對現實環境優化單個組件，如鍵合絲等，還可確保整個系統在經過裝配、暴露在惡劣工作條件下后，能以可靠的最佳方式協同工作。
展開 干貨 | ANSYS HFSS與Icepak電熱耦合仿真與計算
隨著通信產品小型化、高密化的發展趨勢，越來越多的射頻系統以模塊化的產品形態出現，而高頻性能、熱性能以及結構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同考慮電磁、熱、結構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：
1.ANSYS HFSS 的設置與計算
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、電介質損耗及磁損耗（需要到物體內部進行求解），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、不對內部求解的導體。
展開 布線設計是成功的基石：Ansys HFSS引領引線鍵合仿真潮流
在HFSS 3D Layout 2021 R1版本中，Ansys Electronics Desktop又有了更多功能，其中包括強大的全新鍵合絲編輯平臺和數據庫管理功能等。工程團隊可開發和共享其定制的鍵合絲配置文件庫，因此對于每一款新產品設計無需從頭開始。當產品開發商競相向市場推出新設計時，這不僅可節省時間，而且還可節約成本。
此外，Ansys鍵合絲庫還支持Cadence鍵合絲設置文件的無縫導入，能夠將其存儲起來，以備將來使用。
半導體研發的專用端到端解決方案
借助HFSS，工程師不僅可仿真芯片設計，而且還可仿真其在不同使用環境下的信號等級和電源完整性。
Ansys解決方案能夠對單個、多個及3DIC結構進行建模，其中包括鍵合絲和復雜的互聯等
在通過HFSS對鍵合絲進行電氣性能優化后，還可采用簡單的優化流程，針對熱可靠性和結構可靠性等其它物理設計指標對其進行優化。Ansys仿真平臺包含HFSS和Ansys Mechanical，可為驗證PCB及芯片封裝設計（包含鍵合絲）的電磁、散熱和結構等各方面指標提供統一模型的專用環境。
如今更小、更密集的電子封裝設計一旦暴露在嚴酷的現實環境下，發生熱故障或結構故障的風險就會更高。作為微小接觸點，鍵合絲必須經過特別嚴格的故障分析。Ansys仿真技術可輕松并快速地將鍵合絲設計移交給Mechanical開展此類分析，然后將其返回Ansys HFSS進行迭代設計。
展開 ANSYS HFSS軟件在EMI仿真進階級的應用技能培訓
wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p><br></p><p><strong>學員能力提升目標</strong></p><p>· 理解掌握ANSYS HFSS在線纜電磁兼容仿真中的基本設置和求解處理</p><p>· 理解掌握ANSYS HFSS在PCB板+接插件ESD仿真中的基本設置和求解處理</p><p>· 理解掌握ANSYS HFSS在屏蔽效應分析仿真中的基本設置和求解處理</p><p><br></p><p><strong>授課內容提綱</strong></p><p class="ql-align-justify">一、線纜電磁脈沖仿真</p><p class="ql-align-justify">1.1、案例介紹</p><p class="ql-align-justify">二、靜電釋放仿真</p><p class="ql-align-justify">2.1、案例介紹</p><p class="ql-align-justify">三、屏蔽效應仿真</p><p class="ql-align-justify">3.1、場數據案例</p><p class="ql-align-justify">3.2、屏蔽效應案例</p><p class="ql-align-justify">3.3、腔體諧振案例</p><p><br></p><p><strong>師資力量</strong></p><p>CAE行業資深工程師團隊，學歷碩博為主，均擁有多年客戶仿真項目實操經驗，理論素養與實戰經驗雙保險。</p><p><br></p><p><strong>培訓優勢</strong></p><p>采用線下小班精講形式，理論知識+案例講解+上機輔導，附贈培訓相關資料，可獲取講師微信課后交流。
展開 仿真技巧 | Ansys HFSS 3D Layout 端口設置（下）
對于HFSS 3D Layout軟件而言，Circuit端口雖然足夠靈活，但是并非第一選擇，優先推薦的選擇是Edge端口和同軸端口。
文章來源于南京安世亞太 ，作者朱秀珍
干貨 | 基于ANSYS HFSS藍牙天線仿真分析介紹
ANSYS HFSS 是全波三維電磁場仿真器，它基于自動網格剖分技術的高精度求解技術使得用戶可以把更多的精力投入到產品設計，而不用浪費時間在仿真結果的驗證上。
藍牙(Bluetooth)是一種低成本、低功率以及短距離無線通訊的技術，可以廣泛應用在個人移動通訊設備上。藍牙天線，是在無線通訊系統中用來傳送與接收電磁波能量的重要必備組件，工作頻段為2.4GHZ~2.484GHZ.本文以倒L天線為例，本文主要介紹如何使用ANSYS HFSS仿真倒LPCB天線，以及對天線尺寸進行優化分析。
仿真模型及尺寸如圖1所示，介質層厚度1mm，天線寬度1.6mm，天線長度25mm，其中垂直長度9mm，水平長度16mm，天線與參考地采用零厚度的平面模型。
圖1 HFSS中藍牙天線模型
打開ANSYS Electronics Desktop 2017（圖2），點擊Project 菜單下的HFSS模塊，打開操作界面。
圖2 ANSYS Electronics Desktop界面
選擇合適的求解模式，針對不同的模型有相應的求解模式，本例使用終端驅動模式（圖3）。
圖3 HFSS求解類型 圖4 HFSS中3D模型
設置好終端驅動模式以后開始建模，在HFSS中可以使用基本的立方體、平面等進行建模，也可以使用自帶的模型庫進行建模。本例使用圖1中的模型自建模型。建好的三維藍牙天線模型如圖4所示。
展開 仿真技巧 | Ansys HFSS 3D Layout中設置邊界條件的方法
1、空氣盒子與輻射邊界
1) 不同于HFSS，在HFSS 3D Layout中，空氣盒子及其上的輻射邊界是默認存在的，不用專門添加。默認情況下不顯示空氣盒子，用戶可點擊菜單欄設置。Layout-Draw HFSS Air Box，如下：
2) 如果需要修改空氣盒子設置，點擊菜單欄HFSS 3D Layout--HFSS Extents…，彈出Set HFSS Model Extent界面。
? Open Region：是否在空氣盒子表面使用輻射邊界或者PML邊界。勾選之后可選擇Radiation或PML邊界。需要注意的是，PML邊界只適用于長方體，選擇PML邊界時，不要勾選Truncate model at ground Layers，且Horizontal Padding的值必須大于0。
? Extents：下方的各項設置決定空氣盒子的類型和填充。
? Type：空氣盒子的形狀，Bounding Box表示長方體，Conformal表示與PCB形狀一致。
? Dielectric下的Horizontal：表示PCB上的介質層向外的擴展因子。無單位時，表示按比例擴展，比例基準區X，Y中的較大值。有單位時，表示擴展的絕對長度。
? Airbox下的Horizontal：控制空氣盒子表面在X，Y方向離PCB有多遠。擴展原則同上。
? Vertical Positive和Negative：分別控制空氣盒子的上下表面里PCB有多遠。Sync被選中時，Negative將與Positive保持一致。
展開 仿真應用 | Ansys HFSS 3D Layout中模型的導入和切割
Ansys HFSS 3D Layout可以導入外部的PCB文件進行仿真，當整個模型比較復雜的時候，為了提高仿真效率，會對PCB進行切割，本文講述在Ansys HFSS 3D Layout中導入PCB及切割的方法。
1、導入Allegro版圖文件為例：點擊菜單File-Import-Cadence APD/Allegro/Sip，然后選中需要導入的.brd文件，點擊確定。
2、出現如下界面，選擇需要導入的網絡，其中Setup ports選項不用勾選，點擊OK。
3、接下來對導入的PCB進行切割：點擊菜單Layout-Cutout，然后選擇需要保留的網絡。
4、一般來說，需要保留的信號網絡只需選中Include，要保留的電源地網絡需同時勾選Clip at extents。
5、點擊Auto Generate Extent，自動生成切割邊界。可以調整Expansion和Corner style來控制extent的大小和拐角形狀。
Extent的生成規則是，會將僅勾選了include網絡全部包含在內，在上圖點擊OK后，會在Layout Edit界面上生成extent的形狀供查看和返回上一層界面，若沒有問題再次點擊OK，就會開始切割，切割后的PCB會保留所有僅勾選了include的網絡，和extent內的電源地網絡，然后單獨生成一個Ansys HFSS 3D Layout Design。
6、除了按照net進行切割，還可以按照指定區域進行切割。點擊菜單Draw-Primitive-Rectangle，在要切割的區域繪制矩形，點擊Layout-Cutout，出現如下菜單，取消選擇Filter geometry by net，點擊OK。
展開 ANSYS電磁仿真工具HFSS、SIwave和Q3D的區別詳解
ANSYS下的HFSS、SIwave和Q3D的區別和應用場景，為大家做個詳解。
分析對象
這三個軟件的分析對象上有一些區別，其中HFSS和Q3D比較類似，都支持對3D任何結構的建模和分析，最后都能得到該結構的等效電路模型；SIwave的分析對象主要還是層疊結構，是一個PCB專用的分析工具。
產品定位
HFSS是針對微波、射頻和SI的工具， SI分析只是它功能的一個方面，此外，它還能求解腔體、波導等的本征模；Q3D僅僅是針對SI的工具，沒有別的用途；SIwave是針對PCB分析的工具，除了SI，還可以做PI和EMI分析，但是在ANSYS新的產品規劃里面，SI問題將以HFSS 3D Layout來主導，SIwave正在向PI和EMI工具進行演變。
求解原理
HFSS是3D全波電磁場仿真工具，基于有限元理論，對全波Maxwell方程組聯合求解，理論上計算結果的準確度不受限于頻率，仿真的時間步長，但是占用的計算機資源多；Q3D是準靜態的2D\3D電磁場仿真工具，對電壓和電流建立電路方程組求解，因此仿真的速度快，但是因為采用的是電路理論，因此只在一定的頻率范圍內是準確的，這個范圍通常是要求結構尺寸小于求解波長的十分之一，通常建議適用的頻率上限是5Gbps；SIwave是2.5D的電磁場仿真工具，它假設PCB在層疊Z方向上的電磁場是均勻分布的，因此求解的是對Z方向分量進行簡化后的Maxwell方程組，要求Z方向上的結構不能有變化，因此也只在一定的頻率范圍內是準確的，通常要求分析對象必須擁有完整的參考平面，通常建議適用的頻率上限也是5Gbps。
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