高頻電磁仿真的案例
30年間高頻電磁仿真創(chuàng)新歷程
高頻電磁仿真已經(jīng)從“哇，我可以看見電磁場的行為了”發(fā)展到需要了解各種電磁場如何在大型復雜系統(tǒng)中的相互作用。在此期間，我正好曾擔任研發(fā)工程師，負責管理一個研發(fā)各種求解器的技術團隊。隨著電子產(chǎn)品越來越普及并且復雜程度日益增加，我們也面臨著諸多挑戰(zhàn)。
為滿足市場需求，需要快速獲得準確結果。最大的困難是獲得大型系統(tǒng)設計的初始有限元（FEM）網(wǎng)格剖分所需的時間。于是，我們推出了HFSS網(wǎng)格融合功能（HFSS Mesh Fusion），它可以通過對設計中某個部分進行單獨地網(wǎng)格剖分，來實現(xiàn)對大規(guī)模系統(tǒng)的分析。采用HFSS網(wǎng)格融合功能，使網(wǎng)格剖分的速度更快和更可靠，能在過去失效的情況下順利完成網(wǎng)格剖分。
利用電磁仿真實現(xiàn)創(chuàng)新
網(wǎng)格融合是電磁仿真軟件創(chuàng)新的最新功能。在我加入Ansys之前，也即Ansoft被Ansys收購之前，在1989年首次發(fā)布的HFSS版本中已包含基于物理的自適應網(wǎng)格剖分、矢量基函數(shù)和超限元法等關鍵功能。Ansoft創(chuàng)始人Zoltan Cendes（2008年被Ansys收購）是這些早期重要功能背后的主要推手。他是開發(fā)矢量基函數(shù)的領先者，這是高頻FEM的基礎，正如他在論文《三維磁場計算的新矢量有限元法》中所描述的那樣。在此之前，無法通過使用FEM為電磁分析提供可靠準確的結果。
一旦存在上面所述的可能性，下一個難題就是效率。例如，在2007年我們就采用層級化矢量基函數(shù)來更好的定義迭代求解器，可在整個計算域內(nèi)使用不同的多項式階，也稱為混合階基函數(shù)。混合階提供了一種更有效地建模場的方法，即在場穩(wěn)定的區(qū)域使用低階近似，而在更復雜的場模式區(qū)域使用高階近似。結合基于物理的網(wǎng)格自適應算法，自動確定網(wǎng)格的階分布。
展開 30年間高頻電磁仿真創(chuàng)新歷程
電磁仿真軟件仍在持續(xù)發(fā)展，確保其有能力應對當前的大規(guī)模仿真挑戰(zhàn)。
本文原刊登于semiengineering.com：《Innovations In High-Frequency Electromagnetic Simulation》
作者：Rick Petersson | Ansys研發(fā)總監(jiān)
編輯整理：趙陽 | Ansys中國技術支持工程師
高頻電磁仿真已經(jīng)從“哇，我可以看見電磁場的行為了”發(fā)展到需要了解各種電磁場如何在大型復雜系統(tǒng)中的相互作用。在此期間，我正好曾擔任研發(fā)工程師，負責管理一個研發(fā)各種求解器的技術團隊。隨著電子產(chǎn)品越來越普及并且復雜程度日益增加，我們也面臨著諸多挑戰(zhàn)。
為滿足市場需求，需要快速獲得準確結果。最大的困難是獲得大型系統(tǒng)設計的初始有限元（FEM）網(wǎng)格剖分所需的時間。于是，我們推出了HFSS網(wǎng)格融合功能（HFSS Mesh Fusion），它可以通過對設計中某個部分進行單獨地網(wǎng)格剖分，來實現(xiàn)對大規(guī)模系統(tǒng)的分析。采用HFSS網(wǎng)格融合功能，使網(wǎng)格剖分的速度更快和更可靠，能在過去失效的情況下順利完成網(wǎng)格剖分。
利用電磁仿真實現(xiàn)創(chuàng)新
網(wǎng)格融合是電磁仿真軟件創(chuàng)新的最新功能。
展開 伏圖高頻電磁場分析功能介紹及波導微波器件仿真APP開發(fā)
一、背景介紹
高頻電磁場仿真在電子工程領域有著至關重要的作用，廣泛應用于無線和有線通信、計算機、衛(wèi)星、雷達、半導體和微波集成電路、航空航天等多個領域，從芯片封裝、毫米波電路、射頻電路設計驗證，到混合集成電路、PCB板、無源板級器件、RFIC/MMIC設計，再到天線設計，以及微波腔體、衰減器、微波轉接頭、波導濾波器等各類微波元器件的設計，都離不開高頻電磁場仿真工具。
二、伏圖高頻電磁場分析功能介紹
云道智造通用多物理場仿真PaaS平臺伏圖（Simdroid）具備完備的高頻電磁場分析功能，支持多物理場耦合仿真，為仿真工作者提供前處理、求解分析和后處理工具。
功能特點
1.靈活的四面體網(wǎng)格剖分
提供靈活的四面體網(wǎng)格剖分功能，包括單體剖分和整體剖分兩種模式，支持對局部區(qū)域進行加密剖分。
2.自適應網(wǎng)格加密
提供高效的自適應加密功能，進而獲得精確的計算結果。
3.ECAD導入功能
提供EDA風格的前處理環(huán)境，具備ECAD文件導入功能。
4.本征模分析
提供精確的本征模分析功能，支持查看諧振頻率、品質(zhì)因素等結果。
5.輻射/散射分析
具有完備的散射/輻射分析功能，支持常見的端口設置和邊界設置。
6.三維輻射方向圖顯示
提供三維輻射方向圖顯示功能，直觀查看天線等輻射體的輻射性能。
7.多物理場耦合功能
提供多物理場耦合功能，能精確分析電磁-熱耦合問題。
三、波導微波器件仿真APP
作為仿真PaaS平臺，伏圖內(nèi)置的APP開發(fā)器支持用戶以無代碼化的方式便捷封裝參數(shù)化仿真模型及仿真流程，將仿真知識、專家經(jīng)驗轉化為可復用的仿真APP。封裝好的仿真APP可通過工業(yè)仿真APP商店Simapps，實現(xiàn)云端部署與在線應用，為用戶提供在線仿真工具。
展開 30年間高頻電磁仿真創(chuàng)新歷程
現(xiàn)任Ansys中國高頻產(chǎn)品線技術經(jīng)理，負責高頻行業(yè)技術開發(fā)和管理工作，對Ansys電磁產(chǎn)品，多物理場耦合產(chǎn)品，Ansys平臺方案等有關產(chǎn)品及方案應用有全面的了解和經(jīng)驗。
電磁仿真計算的最佳單機（工作站、服務器）、集群硬件配置方案
電磁仿真是一種用于研究和模擬電磁場行為的重要工具，它在多個領域都有廣泛的應用。
以下是電磁仿真的一些主要方面、常用的仿真軟件以及相關的算法和求解器
主要研究方面：
1) 天線設計和分析：電磁仿真用于設計和分析各種類型的天線，以優(yōu)化其性能。
2) 微波和射頻電路設計：在射頻和微波電路中，仿真用于分析和優(yōu)化濾波器、放大器、天線等組件。
3) 電磁兼容性（EMC）：仿真可用于分析電子設備之間的電磁干擾，以確保設備之間的互操作性。
4) 電磁場輻射：研究電磁波的輻射和傳播，如雷電、電磁輻射等。
5) 電磁散射和反散射：分析物體對電磁波的散射特性，如雷達散射和探測。
6) 電磁場仿真：分析電磁場的分布和行為，如靜電場、磁場等。
常用的仿真軟件：
1) Ansys HFSS：用于高頻電磁仿真，主要用于天線、微波器件、射頻電路等的設計和分析
2) ANSYS Maxwell：用于低頻電磁仿真，主要用于電機、變壓器、電磁鐵等的設計和分析。
3) CST Studio Suite：用于高頻電磁仿真的全面軟件套件，支持多種應用領域:天線、雷達、電磁兼容等領域的設計和分析。
4) FEKO：用于電磁仿真和天線設計的軟件，適用于廣泛的電磁頻譜。
5) ADS：用于高頻電磁仿真，主要用于射頻電路、微波器件等的設計和分析。
6) XFDTD: 一款電磁仿真求解器,用于全波、靜態(tài)、生物熱、優(yōu)化和電路等
7) COMSOL Multiphysics：多物理場仿真軟件，支持電磁、熱傳導、流體力學等多個領域的仿真。
8) Sim4Life：用于生物醫(yī)學電磁仿真的軟件，用于分析電磁場對人體的影響。
展開 【6月27-30日 北京】HFSS高頻電磁場仿真基礎工程應用
背景
微波技術廣泛應用于網(wǎng)絡設備與寬帶部件、雷達、通信、電磁兼容、微波能等領域。微波工程的分析和設計工作具有很大的難度，傳統(tǒng)的解析分析方法只能解決一些簡單問題，對于電磁系統(tǒng)高度復雜的微波工程問題，往往采用近似分析和實驗驗證，這使得設計工作通常需要經(jīng)過反復的設計、加工、調(diào)試過程才能得到令人滿意的結果。為了精度和開發(fā)周期，我們一般借用微波EDA軟件進行微波相關工程設計開發(fā)。
經(jīng)過二十多年的發(fā)展，HFSS以其無以倫比的仿真精度和可靠性，快捷的仿真速度，方便易用的操作界面，穩(wěn)定成熟的自適應網(wǎng)格剖分技術使其成為高頻結構設計的首選工具和行業(yè)標準，已經(jīng)廣泛地應用于航空、航天、電子、半導體、計算機、網(wǎng)絡、傳播、通信等多個領域，幫助工程師們高效地設計各種高頻結構和程序，包括:射頻和微波部件、天線和天線陣及天線罩，高速互連結構、電真空器件，研究目標特性和系統(tǒng)/部件的電磁兼容/電磁干擾特性，從而降低設計成本和素材，減少設計周期，增強競爭力。特舉辦“HFSS高頻電磁場仿真基礎工程應用”培訓。 詳情請參見第四部分“內(nèi)容大綱”。
時間地點
時間：2019年6月27日-6月30日（第一天報到，授課3天）
地點：北京
主講專家
該課程講師，長期從事電磁工程分析工作，具有10年的軟件使用經(jīng)驗，有比較扎實的電磁理論知識，善于結合理論與數(shù)值計算解決電磁相關問題，熟悉微波、天線、射頻、EMI、EMC等電磁方向數(shù)值計算；熟練掌握ANSYS HFSS、Designer、Q3D Extractor等電磁仿真軟件，有微帶天線、RFID、功率轉換器等產(chǎn)品項目開發(fā)經(jīng)驗。培訓學員上千人。
內(nèi)容大綱
報名費用
標準費用：3980元/人，食宿可統(tǒng)一安排，費用自理。
展開 技術干貨丨乘用車高頻電磁網(wǎng)格劃分指南（HyperMesh for Feko）
所以，共節(jié)點的要求，使得電磁網(wǎng)格在連接上的處理比結構網(wǎng)格更費功夫。再次，因為厚度相較電尺寸幾乎可以忽略，電磁建模中不希望出現(xiàn)搭接面網(wǎng)格重疊的現(xiàn)象，這就需要將大量的法蘭搭接面刪除（當然HyperMesh中有快捷工具）。而在結構仿真中，搭接面只需要全量建模保留即可。</p><p><br></p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/x0yLiaf5fF6ygeTafZQ51Cq0ImTMJWpOibrKibCOoo6tCVPnEe6bJgkIzeh91XE6LjZPynjeKXjRxKtSyoDLfmgow/640?wx_fmt=jpeg&from=appmsg"></p><p><strong>左：電磁網(wǎng)格模型（搭接面被刪除+共節(jié)點）</strong></p><p><strong>右：結構網(wǎng)格模型（搭接面建模+焊點）</strong></p><p><br></p><p>再次，因為高頻電磁仿真考慮的頻段范圍較寬，需要準備不同尺寸的5~6套模型，相適應的網(wǎng)格尺寸在6mm~65mm之間，而整車結構網(wǎng)格一般只需要兩套了，根據(jù)不同主機廠的標準，尺寸在4~10mm之間。</p><p><br></p><p>再有，電磁網(wǎng)格的2d殼單元，沒有厚度的概念，而結構仿真中的殼單元，自然是需要厚度信息的。凡此種種，只是粗略地說明電磁建模和結構建模的差異，使讀者有總體的概念。</p><p><br></p><p>為了說明更多技術細節(jié)和操作說明，澳汰爾中國技術團隊根據(jù)多年的工程經(jīng)驗，專門撰寫了《HyperMesh for Feko 針對高頻電磁分析的整車建模指導手冊》，供讀者詳細了解。
展開 行業(yè)分享丨智能網(wǎng)聯(lián)時代，電磁仿真如何 “打全場”？
在PCB電路板級方面，我們提供 PollEx，用于：
電氣設計規(guī)則檢查（DFE）；
加工工藝分析（DFM）；
裝配檢查（DFA）；
PCB的熱分析；
高頻信號完整性（SI）、電源完整性（PI）和 EMI 分析；
高頻仿真核心工具是 Feko，用于：
天線與天線罩設計；
天線布局分析；
電磁兼容性（EMC）分析；
材料（稀薄材料、透波材料等）電性能仿真；
生物電磁應用；
雷達隱身特性研究等。
在真實場景分析方面，我們引入 WinProp 和 WRAP，支持：
無線通信網(wǎng)絡規(guī)劃；
雷達覆蓋仿真；
智慧城市與虛擬駕駛；
車-車通信、車-路通信等應用；
頻譜管理；
風電等障礙物管理。
這些工具可以模擬城市地圖、野外環(huán)境、室內(nèi)場景，且可與 Feko 實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)。
芯片級設計中，我們還有用于輔助調(diào)試和可視化的工具Silicon Debug。同時，對于復雜電氣系統(tǒng)，還提供了交互式電氣系統(tǒng)可視化平臺 EEvision，可用于復雜電氣系統(tǒng)的展示、輔助調(diào)試和驗證。
整個平臺構建了一個涵蓋從 DC 到 THz、從元器件到復雜場景的電磁仿真一體化解決方案。
二、Feko 的技術進展與新功能介紹
前面我們提到了 Feko 是面向天線、電磁兼容、天線罩和隱身分析等多個高頻場景的主力工具，下面重點介紹其在最新版本中的一些關鍵技術改進。
1. 大型模型壓縮與快速保存
在做復雜工程應用時，模型網(wǎng)格量大，生成的文件往往上百 MB 甚至上 GB，數(shù)據(jù)交互非常不方便。
展開 智能網(wǎng)聯(lián)時代，電磁仿真如何 “打全場”？
在PCB電路板級方面，我們提供 PollEx，用于：
電氣設計規(guī)則檢查（DFE）；
加工工藝分析（DFM）；
裝配檢查（DFA）；
PCB的熱分析；
高頻信號完整性（SI）、電源完整性（PI）和 EMI 分析；
高頻仿真核心工具是 Feko，用于：
天線與天線罩設計；
天線布局分析；
電磁兼容性（EMC）分析；
材料（稀薄材料、透波材料等）電性能仿真；
生物電磁應用；
雷達隱身特性研究等。
在真實場景分析方面，我們引入 WinProp 和 WRAP，支持：
無線通信網(wǎng)絡規(guī)劃；
雷達覆蓋仿真；
智慧城市與虛擬駕駛；
車-車通信、車-路通信等應用；
頻譜管理；
風電等障礙物管理。
這些工具可以模擬城市地圖、野外環(huán)境、室內(nèi)場景，且可與 Feko 實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)。
芯片級設計中，我們還有用于輔助調(diào)試和可視化的工具Silicon Debug。同時，對于復雜電氣系統(tǒng)，還提供了交互式電氣系統(tǒng)可視化平臺 EEvision，可用于復雜電氣系統(tǒng)的展示、輔助調(diào)試和驗證。
整個平臺構建了一個涵蓋從 DC 到 THz、從元器件到復雜場景的電磁仿真一體化解決方案。
二、Feko 的技術進展與新功能介紹
前面我們提到了 Feko 是面向天線、電磁兼容、天線罩和隱身分析等多個高頻場景的主力工具，下面重點介紹其在最新版本中的一些關鍵技術改進。
1. 大型模型壓縮與快速保存
在做復雜工程應用時，模型網(wǎng)格量大，生成的文件往往上百 MB 甚至上 GB，數(shù)據(jù)交互非常不方便。
展開 流體（傳熱方向）仿真工程師與高頻電磁仿真工程師招聘
仿真工程師JD流體方向.docx
仿真工程師JD高頻電磁方向.docx
德力西電氣有限公司因業(yè)務發(fā)展需要，招聘流體（傳熱方向）仿真工程師與高頻仿真工程師（擅長EMI、EMC分析）。公司的業(yè)務為低壓電器，具體要求請看附件。有意者請聯(lián)系，手機號碼：15869380536，郵件：yifeng.yuan@delixi-electric.com，
國產(chǎn)CAE軟件有哪些？
9、RDSim
RDSim三維電磁仿真軟件由上海霍萊沃自主開發(fā)，運用改進的矩量法、快速算法及高頻算法實現(xiàn)高精度高效率的電磁仿真，可實現(xiàn)任意三維電磁物體的電磁場仿真分析。覆蓋天線、大尺寸RCS、微波器件及天線布局等應用方向，為復雜電磁問題分析提供全方位的解決方案。
10、中望高頻電磁仿真
中望高頻電磁仿真是一款自主三維高頻電磁場仿真軟件。基于革新性EIT技術與FEM有限元算法，中望高頻電磁仿真擁有精確的求解器、完善的前處理和強大的后處理能力，可幫助用戶高效完成天線、微波器件等高頻組件及相關產(chǎn)品的仿真和分析。
11、中望結構仿真軟件
中望結構仿真是集建模與仿真于一體的有限元結構仿真分析平臺，用于模擬產(chǎn)品結構在各種工況下的力學行為，評估產(chǎn)品結構設計的合理性，幫助企業(yè)縮短研發(fā)周期，降低研發(fā)成本。
12、Simright Simulator
Simright Simulator是一款通過Web瀏覽器在線使用的結構仿真分析軟件，通過計算機仿評估產(chǎn)品的結構性能，降低物理測試成本，幫助用戶迅速地做出更明智的設計決策。Simulator簡單易用，即使沒有CAE軟件使用經(jīng)驗的用戶，也可以快速掌握。用戶上傳CAD模型后，經(jīng)過簡單的設置就可以提交仿真分析，并快速得到計算結果。
13、AICFD
AICFD是由天洑軟件自主研發(fā)的一款通用的智能熱流體仿真軟件，可針對復雜流動和傳熱現(xiàn)象進行快速智能仿真，在航空航天、車輛交通、能源動力、電子電器、生物工程、船舶水利、環(huán)境工程、體育工程等領域有廣泛應用。
展開 
Comsol的爪型針高頻電磁消融腫瘤仿真分析 ￥2500
本例通過插入高頻（240kHz-480kHz）的通電六臂式電探針來實現(xiàn)局部加熱，這種情況下，會在“電流”接口中使用電場方程，并且本例將這些方程耦合到生物熱方程，生物熱方程模擬組織中的溫度場。電場產(chǎn)生的熱源也稱為電阻加熱或焦耳熱。
主要用于：肝、肺腫瘤的消融治療，包括不同的爪針直徑、不同的工作長度、不同的套管外徑。醫(yī)生可根據(jù)腫瘤大小選擇不同的爪針直徑，根據(jù)腫瘤深淺選擇不同工作長度，根據(jù)可承受的創(chuàng)傷大小選擇不同套管外徑。
此次借助comsol的生物模塊和電熱模塊進行爪型消融針仿真：
消融過程的動圖
俯視圖展示：
爪型針電勢分布
爪型針焦耳能量分布
消融區(qū)域等效球徑隨時間變化
有興趣的可以加我，歡迎交流。
展開 歡迎關注我公眾號，上面有不少高頻電磁仿真干貨
歡迎關注我公眾號，上面有不少高頻電磁仿真干貨
11/10 HFSS中的無縫場路協(xié)同仿真技術更新
課程簡介：
射頻微波產(chǎn)品的研發(fā)趨勢是小型化和集成化，天線和饋線網(wǎng)絡、射頻有源和無源部件被更緊密的結合在一起，其性能相互影響，而場路一體化仿真成為用戶亟需解決的新需求。HFSS具備強大的電磁場仿真功能，兼具射頻微波電路與系統(tǒng)仿真能力。尤其近年來，其電磁場和電路仿真設計界面已經(jīng)集成在統(tǒng)一的Ansys電子桌面中，從而使得電磁場和射頻電路協(xié)同仿真更加便捷，仿真數(shù)據(jù)在兩者之間無縫傳遞，用戶可更加準確評估高集成度射頻微波模塊或子系統(tǒng)的整體性能。
本次網(wǎng)絡研討會將帶您了解最新的HFSS無縫場路協(xié)同仿真技術！
講師簡介：
羅輝
Ansys公司高頻應用工程師，負責HFSS等高頻電磁仿真軟件的售前售后技術支持，在天線、微波器件、射頻電路和射頻系統(tǒng)干擾等應用方向具有深厚的行業(yè)經(jīng)驗和技術積累，為客戶提供量身定制的高頻電磁場仿真方案、軟件使用培訓和設計咨詢等各方面服務。
點擊報名：http://event.31huiyi.com/1948276965/index?c=jishulink
展開 下午16:00開播！Ansys HFSS HF/EMC 2023 R1新功能介紹
Ansys HFSS HF/EMC 2023 R1新功能介紹
內(nèi)容簡介
本次會議將介紹HFSS 2023 R1版本在高頻和EMC相關應用方面的更新，內(nèi)容包括基于3D組件技術的陣列天線仿真效率提升，更快的分布式網(wǎng)格融合剖分技術，布局組件工作流程改善，最新的EMI接收機后處理功能，以及在HFSS SBR+求解器中支持定義陣列和近場天線數(shù)據(jù)導入等。
演講人介紹
羅輝，Ansys高頻應用工程師
負責HFSS等高頻電磁仿真軟件的售前售后技術支持，在天線、微波器件、射頻電路和射頻系統(tǒng)干擾等應用方向具有深厚的行業(yè)經(jīng)驗和技術積累，為客戶提供量身定制的高頻電磁場仿真方案、軟件使用培訓和設計咨詢等各方面服務。
點擊鏈接 免費報名
https://v.ansys.com.cn/live/1N2Y1Jfa?
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