ANSYS 16.0 高頻仿真全新科技大揭秘

ANSYS 16.0 高頻仿真全新科技大揭秘

工程師2 發表於 2018-04-28 09:56:00

無線和有線通信設備

隨著物聯網的爆炸性發展，無人機和行動裝置的持續增長推動了對手機等行動裝置中複雜結構件上的集成天線以及其他元件設計等仿真工具的需求。隨著16.0的推 出，ANSYS已向用戶提供了一種先進技術，便於用戶設計和優化上述組件並在整個環節中充分利用。ANSYS HFSS可讓工程師能夠在基於現實環境中系統和組件的組合來仿真無線設備和系統。為多尺度問題提供完整的三維精確度，加快布局研究和魯棒性，並支持通過組 件共享實現協作。

技術說明

 　全新ANSYS電子桌面：統一窗口、高度集成的界面能支持ANSYS電磁場求解器、電路/系統仿真、ECAD連結並自動生成相關報告。這項新技術為 HFSS、HFSS 3D Layout、HFSS-IE、Q3D Extractor、Planar EM、各種電路和系統仿真設計類型提供了統一的桌面。用戶可使用電磁仿真和電路仿真之間的動態連結，統一界面中插入HF/SI分析，從而方便地完成問題設 置並實現可靠性能。

ANSYS電子桌面

　ANSYS用戶界面將三維電磁場分析如HFSS、Q3D Extractor、HFSS 3D Layout、Planar EM與電路和系統分析集成到單個統一的環境中，能夠實現電磁仿真和電路仿真之間的動態鏈路仿真。

　帶加密功能的組件庫模型實現整個設計鏈中實現協作：帶加密功能的組件建模可讓用戶將其組件模型加密，從而在組件設計人員和系統集成人員之間進行共享。這 樣不僅能夠以比S參數級聯法更高的精確度分析各組件之間的電磁相互作用，而且還可保護其產品的智慧財產權。這對於天線和高速連接器等其它組件由RF工程師開 發，對於RF設計（比如說物聯網無線集成）經驗不多的設計人員大有裨益。該三維組件庫將成為行業轉變的典範。用戶既可以共享自己的幾何結構，還能對其知識 產權提供某種程度的保護。這為HFSS、Maxwell和Q3D Extractor的用戶帶來了更大的吸引力。

　器件網格與裝配功能： 網格與裝配可支持無需重新對整個結構進行網格剖分就能修改設計中的天線和其它組成部分，從而實現快速的設計研究和優化。物聯網要求在設備上、人體上、建築 物上、天線基站上和許多其它結構上布置天線。無人機建模則要求在使用複雜複合材料製造的複雜飛行器上布置多個天線，以幫助系統集成人員解決複雜的天線布局 問題。

帶頻率選擇表面（FSS）的超級複雜薄型3層天線可獨立於飛行器完成網格剖分，布置在飛行器上以開展高效布置研究

　HFSS瞬態隱式求解器– HFSS Transient選項採用全新隱式FETD技術進行強化，該技術堪稱求解時域仿真的理想方法，比如飛行器遭受雷擊、靜電放電和時域發射測定等。

HFSS瞬態求解的新功能支持方便地求解時域仿真問題，比如飛行器遭受雷擊和ESD等

　HFSS-IE – HFSS-IE求解器現包含了功能強大的全新求解器「多層快速多極子方法（MLFMM）」，為規模極大（比如包含上百個乃至更多波形）的電氣問題提供高存儲器效率降低內存要求的求解器。

 全新的HFSS 3D組件

在 HFSS中，您可以建3D組件，並將其集成進更大的組件之中。當無線傳輸系統變得的越來越複雜時，這種方法可以非常方便的建立系統模型。已經仿真過的3D 器件可以被打包成一個器件庫，並非常方便的添加在更大的系統設計中，無須進行激勵，邊界條件，材料屬性等設置。所有的這些內部細節已經被包含在原始的3D 器件設計中。

ANSYS HFSS允許用戶建立3D仿真器件來進行器件復用，並與合作夥伴共享，可顯著提高工程效率

這種器件設計流程可以有效的節省設計時間並提高效率，因為設計者只需建立一個器件，就可以將其應用在不同的無線通信系統設計中。它同樣可以提高工程師之間的 相互協同，允許每個設計者專注於自己的專業領域，從而提升整個團隊的效率。HFSS 3D Components還帶有可選的加密及密碼保護功能，使得設計者能夠控制其他人員的編輯與使用。

例如在直升機中建立一個有多個刀片天線工 作的飛機通信系統時，如果刀片天線的3D 器件模型已經做好，對於系統集成商來說就會非常有效及方便，只需將其放置在直升機模型上就可以。如果天線的設計者選擇使用密碼來保護模型，當刀片天線放置 在直升機上時，天線的細節就會被保護起來，並不會公開為直升機模型的一部分。但是仿真時，天線的整體信息會被傳遞給仿真引擎進行系統求解。這種仿真是非常 精確的全耦合3D仿真，精度較高，可準確描述天線系統在整個通信系統中的性能。

 無線通信——仿真技術為物聯網增添動力

依 據麥肯錫全球研究院最近發布的一份關於未來科技發展報告，IOT物聯網必將是一項改變生活、商業乃至全球經濟的顛覆性技術。報告顯示，到2025 年，IOT物聯網對經濟的影響力將達到27000億美元～62000億美元。多家科技公司投入了大量資金，用於物聯網建設以及各種應用設備的生產。

ANSYS SIwave和ANSYS Q3D Extractor在物聯網IOT的核心低功耗聯網設備研發中，發揮著至關重要的作用。

物聯網IOT，指的是通過網際網路連接在一起的多個設備的集合體。它的核心是集成電路晶片。這不僅需要複雜的流片打磨工藝，還需要多年來的不間斷努力，以及數 百萬美元的投資。為了應對各種風險，仿真工具的應用，成為一種不可缺少的因素。它可以讓我們的工程師更好的面對以高速網絡與低功耗設計為主的設計挑戰，從 而創造出更可靠、更低廉、更高效、更節能的IOT設備。

ANSYS公司的SIwave與Q3D Extractor仿真軟體，在物聯網設計與研發中，主要用於封裝設計與複雜電路板的仿真分析。這不僅可以減少對原型機的需求數量，還可以縮短產品研製與 測試的周期，在投放市場之前，發現產品的各種問題。集成電路晶片的設計理念，是將越來越多的電晶體壓縮在一個越來越小的封裝設計中，並降低晶片的供電電壓 以滿足越來越嚴格的低功耗設計。為了應對這些挑戰，SIwave與Q3D軟體都配備了強大的求解器和用戶界面。

ANSYS公司的16.0版本中，SIwave與Q3D軟體又有了重大改進。不僅簡化了用戶的工作流程，提高了仿真加速效率，還能幫助用戶定位問題區域。軟體功能改進主要包括：

▶ SIwave新式的ribbon用戶界面；

▶ 信號完整性與電源完整性的仿真流程嚮導；

▶ 時域與DC仿真時的Push推送;

▶ Zo跟蹤掃描定位問題點;

▶ Q3D的AC電感分布式快速求解器。

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