一、HFSS高频电磁仿真软件介绍

HFSS是一款针对任意三维结构的全波高频电磁场仿真工具，它的核心价值在于向用户提供基于自动网格剖分技术的高精度求解技术，可以解决各种电磁场分析问题。

作为行业标准的电磁场仿真工具，HFSS在射频、微波以及信号完整性设计领域，以无与伦比的精度、先进的求解器和计算技术使得它成为高频和高速电子元件设计工程师的必备工具。HFSS提供了诸多最先进的求解器技术，它们基于有限元、积分方程或高级混合算法，可解决非常广泛的应用问题。每种 HFSS 求解器都集成了功能强大且自动化的求解过程，因此用户只需要指定几何结构、材料属性和所需结果即可。随后，HFSS 会自动生成合适、高效且精确的网格，并使用所选择的求解技术求解问题。

作为基于频域有限元技术的全波电磁场求解器，HFSS可提取散射参数、显示三维电磁场图、生成远场辐射图以及生成Touchstone文件等。

二、应用范围

天线/天线阵/天线罩/天线布局

线缆线束

连接器

IC封装

射频微波器件

PCB板

雷达目标特性研究和RCS仿真

移动/无线设备

汽车电子

生物医疗

三、自适应网格生成

采用自适应网格生成技术，只需指定几何形状、材料属性和期望的输出即可。网格生成过程使用高度稳健的体积网格生成技术，并且具有多线程加速功能，减少了内存使用量，并缩短求解时间。这种成熟的技术消除了构建和细化有限元网格的复杂性，并使先进的数值分析算法可以适用于各种层次的问题。

四、求解算法

在SI/PI/EMC领域支持有限元法、积分方程法、物理光学法、时域伽略金算法和混合算法等多种算法。

五、PCB和封装定制化

具备针对PCB和封装的定制化界面，能够显著降低操作难度。

六、有限阵列结构

针对阵列天线等有限大周期结构的仿真功能

使用区域分解技术，精确地分析实际的阵列结构

单元位置可以自由地布局

考虑到阵列结构的端部而进行客观的评估

七、HPC大规模电磁仿真

利用计算机资源快速精确求解大规模电磁仿真问题。

ANSYS Electronics HPC 远远不止是简单的硬件加速，还提供开创性的数值求解器和 HPC 技术。这些方法针对多核单节点机器进行了优化，并且可以扩展，以便充分利用整个集群的优势。

多线程：ANSYS Electronics HPC 利用单台计算机上的多个内核，缩短计算时间。多线程技术加快了初始网格生成、矩阵求解和场恢复过程。

频谱分解法：频谱分解法 (SDM) 将多个求解频点分布到多个核数和节点上并行计算，从而加速频率扫描。

域分解法：域分解法 (DDM) 将仿真问题分布到多个内核和网络节点上，加速更大和更复杂几何形状问题的求解。

周期性域分解：周期性域分解将 DDM 应用于有限大的周期性结构，例如天线阵列或频率选择表面。此法虚拟复制周期性单元的几何形状和网格，然后将 DDM 算法应用于得到的有限大阵列，从而求解所有单元的唯一场。

混合域分解法：混合域分解时在由有限元 (FEM) 和积分方程 (IE) 域组成的模型上使用 DDM。这种方法结合了 FEM 处理复杂几何形状的能力优点，和 MoM 用于天线和雷达截面积分析的高效解决方案的优点。

分布式直接矩阵求解器：分布式直接矩阵求解器是用于 HFSS 的分布式内存并行技术。矩阵的求解过程被分布在多个内核或 集成了MPI 的多个计算节点上。它通过增加可用内存量和网络CPU核数，可以求解更大规模的问题。

八、求解器

HFSS： 三维全波频域 电磁场求解器。工程师能够可靠地提取 SYZ 参数、可视化三维电磁场，并生成组件模型，用于评估信号质量、传输路径损耗、阻抗失配、寄生耦合和远场辐射。

HFSS 瞬态： 仿真瞬态电磁场的表现，并在诸如时域反射(TDR)、地面穿透雷达 (GPR)、静电放电 (ESD)、电磁干扰 (EMI) 和雷击等应用中可视化场或系统响应。该技术是对 HFSS频域解决方案的有力补充，让工程师能够在时域/频域中利用同一网格了解电磁特性。

HFSS SBR+： 高级天线性能仿真软件，可以在大型电气平台上快速准确地预测安装天线的方向性、近场分布和天线间的耦合。它利用近似的射线弹跳法加 (SBR +) 技术，以令人难以置信的速度和可扩展性，高效地获得准确的解。

HFSS IE： HFSS-IE（积分方程法）使用三维矩量法 (MoM) 技术。它是研究辐射（如天线设计或安装）和散射（如雷达截面积 RCS）等问题的理想选择。求解器可以使用多层快速多极子算法 (MLFMM) 或自适应交叉近似算法(ACA)，减少内存需求和求解时间，使得该工具能够用于求解电大尺寸问题。

HFSS 混合技术： 有限元边界积分 (FE-BI) 混合技术为 HFSS 提供了理想的吸收边界条件。通过减少有限元域总体积的共形辐射边界（包括凹性几何形状）设置，显著减小尺寸，实现天线平台集成问题的仿真。

FEM-IE 混合求解技术：建立在 HFSS、HFSS-IE 和域分解方法(DDM) 上，计算复杂的大型电气系统。通过局部应用适当的求解器技术，可以使用HFSS有限元算法求解具有大量几何细节和复杂材料属性的区域，使用HFSS-IE的三维矩量法解决大型对象或已安装天线的平台区域。该混合求解方法在单个设置中即可实现，并使用单个或可扩展的系统进行矩阵求解。

九、输出结果S 参数、 Y参数、 Z 参数

TDR

端口面的传播模式和端口阻抗

Touchstone 文件 、Spice 网表

差模/ 共模传输线特性

辐射特性（方向图、增益、3/5/10m 远场）

单站、双站RCS

电磁场显示（散射场、矢量场）

电场、磁场、电流密度、功率损耗等