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能量平衡方程的形式如下： 在穩(wěn)態(tài)研究中，這個(gè)表達(dá)式簡(jiǎn)化為 對(duì)于這個(gè)方程的每個(gè)量，都有一個(gè)預(yù)定義的全局變量可供后處理。得出的全局計(jì)算值可用于計(jì)算變量。下表總結(jié)了不同的相關(guān)預(yù)定義變量的名稱。因此，使用 COMSOL Multiphysics 中的預(yù)定義變量編寫的能量守衡方程為： 使用派生的全局計(jì)算值來計(jì)算預(yù)設(shè)變量的能量率。

圖3 環(huán)形天線模型 根據(jù)天線仿真結(jié)果，需進(jìn)一步研究電感值，其大小可表示為式中，Zt為天線的阻抗，可以根據(jù)電感與阻抗和頻率之間的關(guān)系，建立環(huán)形天線模型，添加電感公式并進(jìn)行求解計(jì)算，最終得出天線的電感值大小。本次設(shè)計(jì)基于HFSS進(jìn)行試驗(yàn)，建立天線模型，并添加端口激勵(lì)，設(shè)置掃頻范圍。

計(jì)算設(shè)置 分析計(jì)算主要是設(shè)置我們掃頻 的中心頻率、掃頻范圍以及精度計(jì)算，這次我們?cè)O(shè)置如下。 其中心頻點(diǎn)為200MHz，掃頻范圍為150KHz-200MHz，使用插值計(jì)算方法。

關(guān)于周期性結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，三款主流的仿真軟件FEKO/HFSS/CST均可以用來進(jìn)行仿真，從計(jì)算效率來說CST和HFSS要更為優(yōu)秀，設(shè)置過程來說，CST和FEKO要更為簡(jiǎn)便，三種軟件的建模方法分別如下： HFSS：需要設(shè)置主從邊界條件和Floquet模，計(jì)算速度快，精度高，參數(shù)優(yōu)化也較為便利，具體操作參考B站視頻：周期結(jié)構(gòu)、超表面單元的仿真（HFSS入門教程）； CST：利用模板，

仿真思路 采用HFSS全三維電磁場(chǎng)仿真軟件，導(dǎo)入汽車車體三維模型和天線模型，利用HFSS FEM和SBR+算法結(jié)合，保證計(jì)算結(jié)果精確性及高效率，仿真天線布局后的性能、及輻射近場(chǎng)分布情況

CST Studio 通常在時(shí)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(zhì)量、準(zhǔn)確性和速度在很大程度上取決于結(jié)構(gòu)、設(shè)置方式和問題的類型。計(jì)算時(shí)間形成和求解方程并得出正確答案所需的時(shí)間始終是一個(gè)決定性因素。

最后，Ansys解決方案現(xiàn)在能訪問云計(jì)算資源，包括運(yùn)行在Microsoft Azure上的Ansys Cloud，增加了求解芯片設(shè)計(jì)等數(shù)值規(guī)模巨大的問題可用的RAM和計(jì)算節(jié)點(diǎn)。

? Solver控制HFSS 3D Layout在低頻時(shí)對(duì)本層金屬的處理方法。 推薦使用DC thickness，并設(shè)置為Effective，可以在只使用面網(wǎng)格的情況下，準(zhǔn)確計(jì)算金屬的低頻損耗。 文章來源于南京安世亞太，作者朱秀珍

HFSS提供了一簡(jiǎn)潔直觀的用戶設(shè)計(jì)接口、精確自適應(yīng)的場(chǎng)解器、擁有空前電性能分析能力的功能強(qiáng)大后處理器，能計(jì)算任意形狀三維無源結(jié)構(gòu)的S參數(shù)和全 波電磁場(chǎng)。HFSS軟件擁有強(qiáng)大的天線設(shè)計(jì)功能，濾波器微信公眾號(hào)認(rèn)為它可以計(jì)算天線參量，如增益、方向性、遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖剖面、遠(yuǎn)場(chǎng)3D圖和3dB帶寬;繪制極化特性，包括球形 場(chǎng)分量、圓極化場(chǎng)分量、Ludwig第三定義場(chǎng)分量和軸比。

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(shí)，用戶需要準(zhǔn)確計(jì)算PCB疊層之間的距離以保證端口邊緣與上下疊層對(duì)齊，因此在HFSS中定義PCB端口過程較為繁瑣。

與過去相比，現(xiàn)代電子產(chǎn)品的精密程度更高 在實(shí)現(xiàn)更小產(chǎn)品外形尺寸的同時(shí)，工程師還需要提升功能，保持甚至降低功耗 對(duì)于人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、自動(dòng)駕駛汽車、5G通信、高性能計(jì)算和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，計(jì)算組件之間以及整個(gè)系統(tǒng)之間的復(fù)雜耦合作用至關(guān)重要 電磁仿真工具Ansys HFSS Mesh Fusion的出現(xiàn)，讓工程團(tuán)隊(duì)可以生成網(wǎng)格并求解超大規(guī)模的設(shè)計(jì)

資源效果分析 由于只針對(duì)“問題” 區(qū)域進(jìn)行仿真，可使用HFSS 3D Layout的cutoff工具，大大簡(jiǎn)化了 仿真計(jì)算量，一般配置的計(jì)算機(jī)即可完成相關(guān)仿真。 2.3 結(jié)論 “完整” 的地平面對(duì)電場(chǎng)和磁場(chǎng)有明顯的“隔離”效果，降低了信號(hào)的路徑及其返回路徑“產(chǎn)生”噪聲干擾的風(fēng)險(xiǎn)。

三、計(jì)算設(shè)置分析計(jì)算主要是設(shè)置我們掃頻的中心頻率、掃頻范圍以及精度計(jì)算，這次我們?cè)O(shè)置如下。其中心頻點(diǎn)為200MHz，掃頻范圍為150KHz-200MHz，使用插值計(jì)算方法。

圖7 仿真模型和仿真結(jié)果對(duì)比 表5 計(jì)算速率比對(duì) 2、自適應(yīng)時(shí)間步進(jìn)算法 基于多級(jí)時(shí)間步長控制算法，使用Newton迭代次數(shù)作為非線性的指示，減少線性部分的時(shí)間步數(shù)，增加弱/中等非線性段的時(shí)間步數(shù)。從而減少總的時(shí)間步數(shù)，降低Newton迭代次數(shù)、縮短仿真時(shí)間。

3、基于HFSS仿真建模及結(jié)果圖3.1 HFSS仿真模型基于ANSYS HFSS設(shè)計(jì)仿真模型如圖3.1所示，介質(zhì)為玻璃，分別對(duì)三維集成電感的電感值、品質(zhì)因數(shù)、電容值以及電阻值進(jìn)行仿真計(jì)算。其中電感計(jì)算公式為；Q因子計(jì)算公式為；電容計(jì)算公式為；電阻計(jì)算公式為。

- 仿真使用去耦方案后，在板上和板邊緣的輻射能量。 3.04 芯片/封裝/PCB的電熱分析? 客戶仿真目的- 仿真芯片放置在PCB板上后的溫度場(chǎng)分布情況。- PCB版圖走線不同，導(dǎo)致溫度場(chǎng)的分布也會(huì)有些許不同。

MIMO相關(guān)系數(shù)計(jì)算：MIMO天線系統(tǒng)中的相關(guān)性系數(shù)，可以在HFSS中的MIMO工具箱中計(jì)算結(jié)果。 全模型裝配-ECAD+MCAD 網(wǎng)格裝配：HFSS 3D layout 中可以實(shí)現(xiàn)PCB模型與結(jié)構(gòu)CAD模型整體網(wǎng)格裝配技術(shù)。