ansys和hfss關聯
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys和hfss關聯的實例教程
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。
展開 我們都知道，通過諸如HPERMESH這樣的有限元網格劃分軟件得到的模型，在傳入ANSYS以后，只包含節點和單元信息。但是當我們在WB中使用模型操作時，有時候需要選擇幾何特征，如在圓孔面上施加圓柱支撐，而此時對象只有單元節點信息，并無體面線的幾何信息，該怎么辦呢？
顯然，處理此問題的有效途徑，在于把有限元模型與該有限元模型對應的幾何模型進行關聯，再一起導入到MECHANICAL中進行分析，則既能夠既享受HYPERMESH的網格劃分的樂趣，又能充分享受對于幾何體設置邊界條件的便利了。ANSYS WORKBENCH提供了這種功能，下面舉一個例子，說明如何在ANSYS WORKBENCH中關聯有限元模型和對應的幾何體，從而滿足上述要求。
幾何模型如下圖。該模型在DM中創建，在meshing中劃分網格，再導入到ANSYS 的WORKBENCH中的finite modeler中關聯幾何體，最后進入到MECHANICAL中分析。下面說明其主要過程。
1. 創建幾何模型
使用任何一款三維建模軟件創建下圖的模型，注意單位用mm.然后導出為geom.stp.
2. 創建有限元模型
使用常用的有限元網格劃分軟件導入上述模型，得到有限元模型。
3. 使用finite element modeler打開有限元模型
進入WORKBENCH，使用finite element modeler打開第二步創建的有限元模型如下
4.創建新的工作幾何體
首先創建新的工作幾何體
指明該幾何體的位置，就是第一步所導出的幾何模型文件
右鍵單擊該新的工作幾何體，并選擇“generate”
則樹形大綱結果如下
這是主窗口中得到的工作幾何體。
展開 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 也許您對選擇用于仿真項目的軟件感到困惑，我們從不同方面比較了CST Studio Suite和ANSYS HFSS這兩款電磁結構全波仿真軟件。
用戶界面
CST 和 HFSS 軟件都在其用戶環境中提供了許多功能，并且幾乎每年他們都會通過提供更新版本來引入更多功能和更加用戶友好的環境。HFSS軟件自從最初由HP提供，后來又移交給Ansoft，再移交給ANSYS之后，已經發生了很大的變化。但在筆者看來，CST 的用戶環境看起來更加專業和人性化，而且由于某些圖形的變化，包括使用功能區而不是菜單，乍一看更吸引人，并保持了它的在結構設計和設置等其他階段的優勢。
解法
這兩個軟件的解決方法不同。CST Studio 通常在時域中使用有限積分 (FI) 方法，而 HFSS 在頻域中使用有限元方法 (FEM) 來求解 3D 空間中的偏微分方程。在 HFSS 中，也可以使用 HFSS IE 部分中的積分方程法。這些方法的解決方案的質量、準確性和速度在很大程度上取決于結構、設置方式和問題的類型。
計算時間
形成和求解方程并得出正確答案所需的時間始終是一個決定性因素。通常，CST 用于解決高頻帶寬問題的時間要少得多，而建議使用HFSS 解決低頻帶寬問題。
設置
雖然 HFSS 需要定義一個環境（立方體、球體等）來模擬一個結構來執行計算，當然，它的尺寸必須考慮某些條件，但 CST 不需要任何額外的部分，并且自動和基于on 定義的工作頻率選擇合適的環境。在 CST 中定義工作頻率范圍僅通過輸入開始和結束頻率來完成，但在HFSS 中這個過程有點復雜。兩個軟件的網格設置都是自動完成的，如果需要，也可以手動完成。
結果
最后一句話，CST和HFSS等本文沒有討論的軟件，如FEKO、IE3D等，各有千秋，不能一概而論說某一款是最好的電磁仿真軟件。
展開 【案例分享】ANSYS HFSS幫助提供創新的通信和網絡解決方案
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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。
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顯然，處理此問題的有效途徑，在于把有限元模型與該有限元模型對應的幾何模型進行關聯，再一起導入到MECHANICAL中進行分析，則既能夠既享受
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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
