ANSYS電磁分析解決方案

1、ANSYS電磁分析解決方案最完整的電磁分析技術(shù)產(chǎn)品關(guān)鍵字完整的電磁分析技術(shù)獨(dú)特的耦合場(chǎng)分析特性良好的易用性和統(tǒng)一的軟件結(jié)構(gòu)精確求解電大尺寸電磁輻射/散射問(wèn)題系統(tǒng)級(jí)EMC/EMI概述自電子電氣產(chǎn)品進(jìn)入生活以來(lái)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)師們就一致關(guān)心著能夠滿(mǎn)足用戶(hù)各種需求的指標(biāo)。對(duì)于產(chǎn)品性能的可靠性分析，由最初的經(jīng)驗(yàn)預(yù)估、理論計(jì)算，發(fā)展到了如今的計(jì)算機(jī)仿真，產(chǎn)品設(shè)計(jì)朝著計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)計(jì)、虛擬實(shí)驗(yàn)的必然方向前進(jìn)。性能相對(duì)簡(jiǎn)單、測(cè)試成本較低的電子電氣產(chǎn)品，可以通過(guò)原型或者簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)完成性能評(píng)估。對(duì)于具有復(fù)雜性能和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的電子電氣產(chǎn)品，往往要求昂貴的測(cè)試設(shè)備，較長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)周期，并對(duì)周?chē)臏y(cè)試環(huán)境有較強(qiáng)的依賴(lài)性。這樣條件

2、下要完成某種產(chǎn)品在多種狀態(tài)的性能評(píng)估，需要較高成本，并且難以滿(mǎn)足一致性標(biāo)準(zhǔn)。而現(xiàn)代電子電氣產(chǎn)品的復(fù)雜性，需要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就能給出指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的原則和標(biāo)準(zhǔn)，并完成產(chǎn)品的優(yōu)化、更新設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)硬件條件的飛速發(fā)展和工程實(shí)際的市場(chǎng)需求，促進(jìn)了計(jì)算機(jī)數(shù)值分析方法的不斷進(jìn)步，使計(jì)算機(jī)仿真對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的指導(dǎo)意義愈加明顯。1970年，市場(chǎng)的廣泛需求促使了專(zhuān)業(yè)的仿真軟件公司一ANSYS成立，并開(kāi)始向用戶(hù)提供在結(jié)構(gòu)場(chǎng)、溫度場(chǎng)、流體場(chǎng)和電磁場(chǎng)等領(lǐng)域的全面解決方案。C注：電尺寸是指結(jié)構(gòu)的幾何尺寸與電磁波波長(zhǎng)的上比值，一般定義待分析結(jié)構(gòu)尺寸大于十個(gè)波長(zhǎng)的問(wèn)題為電大尺寸問(wèn)題；高頻漸近方法和“低頻”數(shù)值方法最終都通過(guò)計(jì)算機(jī)

3、計(jì)算實(shí)現(xiàn)，區(qū)別在于高頻漸近方法通過(guò)對(duì)物理現(xiàn)象的分析，對(duì)麥克斯韋方程組推導(dǎo)后，采用了相應(yīng)的物理近似，因此可以處理遠(yuǎn)大于10個(gè)波長(zhǎng)的電大尺寸問(wèn)題。而“低頻”方法嚴(yán)格根據(jù)麥克斯韋方程組進(jìn)行計(jì)算，只存在數(shù)值技術(shù)上的誤差，故一般情況下，只能處理電尺寸不大的高J頻問(wèn)題。復(fù)雜電子電氣產(chǎn)品中的電磁場(chǎng)往往具有結(jié)構(gòu)材料復(fù)雜、具有復(fù)雜的激勵(lì)和邊界條件等挑戰(zhàn)，因此在工程實(shí)踐和科學(xué)研究中出現(xiàn)了針對(duì)不同問(wèn)題的分析方法：按照數(shù)學(xué)方程的不同，分為微分方程方法（代表性的如有限元FEM,時(shí)域有限差分方法FDTD等）和積分方程方法（代表性的如矩量法MOM等）；按照計(jì)算的電尺寸大小，分為高頻漸近方法（物理光學(xué)方法PO，一致漸近繞射理

4、論UTD等）和“低頻”數(shù)值方法（有限元FEM,矩量法MOM）。對(duì)于復(fù)雜的電磁問(wèn)題，往往單一的方法不能完全解決問(wèn)題，需要多種方法，多種工具混合使用。產(chǎn)品特色最完整的電磁分析技術(shù)ANSYS充分利用各種電磁計(jì)算方法的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展了多個(gè)適用于不同領(lǐng)域的電磁分析模塊，這些模塊優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、在統(tǒng)一的軟件界面（ANSYSPrepPost）下共同解決各種復(fù)雜的電磁分析問(wèn)題。這些程序模塊的相關(guān)信息如下表及下圖所示：高分析對(duì)象的工作頻率低ANSYS提供的電磁產(chǎn)品模塊名稱(chēng)EmagEmagHF，EmaxFEKO簡(jiǎn)要描述低頻電磁分析有限元法高頻電磁分析矩量法及混合方法高頻電磁分析計(jì)算方法有限元(FEM)；邊界元(BEM)；有

5、限元(FEM)矩量法(MM)；快速多極子(FMM)物理光學(xué)方法(PO)；一致性幾何繞射理論(UTD)；MM/PO/UTD多種方法混合主要特色非線(xiàn)性磁場(chǎng)；場(chǎng)路耦合分析；元器件庫(kù)/高度自動(dòng)化；復(fù)雜介質(zhì)/復(fù)雜結(jié)構(gòu)；計(jì)算精確，計(jì)算速度快；善于處理各種電大尺寸問(wèn)題；主要應(yīng)用領(lǐng)域電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)；變壓器/高壓電器；電磁開(kāi)關(guān)/電磁致動(dòng)；電磁攪拌/電解漕；感應(yīng)加熱/感應(yīng)測(cè)試；MEMS/電參數(shù)提??；電磁力/力矩/發(fā)熱；波導(dǎo)/同軸線(xiàn)/微帶線(xiàn)；濾波器/功分器/諧振腔；電小天線(xiàn)輻射特性；雷達(dá)散射截面積RCS；微波電路和設(shè)備；轉(zhuǎn)接頭/數(shù)字電路；器件級(jí)EMC/EMI；電大尺寸雷達(dá)天線(xiàn)輻射特性多天線(xiàn)系統(tǒng)/天線(xiàn)陣列；載體上的天

6、線(xiàn)布局/干擾/耦合；大型目標(biāo)雷達(dá)散射截面積RCS；電磁輻射/散射的地面/水面效應(yīng)；同軸線(xiàn)/微帶線(xiàn)/電磁屏敝；系統(tǒng)級(jí)EMC/EMI分析；分析對(duì)象的規(guī)模/尺度ANSYS電磁產(chǎn)品及其應(yīng)用領(lǐng)域獨(dú)特的耦合場(chǎng)分析特性梳狀驅(qū)動(dòng)器在靜電力作用下的結(jié)構(gòu)變形電磁場(chǎng)分析獲得的電磁力/電磁力矩、電磁發(fā)熱等對(duì)電子結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性、溫度分布等有直接的影響，ANSYS獨(dú)具特色的多場(chǎng)耦合分析功能可直接將電磁分析的結(jié)果作為結(jié)構(gòu)力學(xué)分析或溫度場(chǎng)/流場(chǎng)分析的載荷和邊界條件作進(jìn)一步的分析，也可以反過(guò)來(lái)考慮結(jié)構(gòu)變形、溫度分布等對(duì)電子結(jié)構(gòu)的電磁性能影響。這種耦合分析功能使得ANSYS電磁分析的意義得到更廣泛的拓展。詳情可參閱ANSYS多物

7、理場(chǎng)仿真良好的易用性和統(tǒng)一的軟件結(jié)構(gòu)ANSYS上述電磁分析模塊均可由著名的ANSYS前后處理和GUI界面程序“ANSYSPrepPost”來(lái)建立分析模型，用戶(hù)無(wú)需學(xué)習(xí)使用多個(gè)不同的軟件界面，且該前后處理程序也通用于A(yíng)NSYS多物理場(chǎng)分析。經(jīng)歷數(shù)十年發(fā)展，ANSYSPrepPost的易用性在全球廣受贊揚(yáng)：輕松建立復(fù)雜幾何模型、智能化的網(wǎng)格劃分、與CAD/EDA等軟件良好的數(shù)據(jù)接口，詳情可參閱ANSYS相關(guān)技術(shù)文檔。精確求解電大尺寸電磁輻射/散射問(wèn)題電大尺寸結(jié)構(gòu)的電磁輻射/散射問(wèn)題歷來(lái)是高頻電磁場(chǎng)分析領(lǐng)域的難點(diǎn)、也是現(xiàn)今電磁計(jì)算技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)。ANSYS以矩量法、快速多極子方法等為主的精確算法，以

8、及這些算法的大規(guī)模并行計(jì)算技術(shù)，使得在現(xiàn)有的常用計(jì)算機(jī)條件下精確求解數(shù)十個(gè)波長(zhǎng)甚至上百個(gè)波長(zhǎng)的電大尺寸問(wèn)題成為可能。再配上PO/UTD等高頻近似技術(shù)以及MM/FMM/PO/UTD等混合計(jì)算技術(shù)，可以很好地解決現(xiàn)代電磁設(shè)計(jì)中的各種大型電磁仿真計(jì)算問(wèn)題。70X50個(gè)波長(zhǎng)的大型飛機(jī)上9付天線(xiàn)共同工作下的三維輻射方向圖系統(tǒng)級(jí)EMC/EMI某彈載控制設(shè)備EMC性能分析車(chē)載天線(xiàn)EMC性能分析EMC/EMI特性是電子產(chǎn)品的關(guān)鍵指標(biāo)，受多種因素影響，分析難度很大，對(duì)于整個(gè)產(chǎn)品系統(tǒng)來(lái)說(shuō)尤其如此。ANSYS完整的電磁仿真技術(shù)尤其是高頻精確算法和混合算法技術(shù)為系統(tǒng)級(jí)EMC/EMI分析提供了最完善和最有效的技術(shù)手段。

9、分析功能低頻電磁場(chǎng)分析ANSYS低頻電磁場(chǎng)分析由Emag模塊完成，主要包含下列具體功能：靜電場(chǎng)/H單元和P單元丁Trefftz區(qū)域遠(yuǎn)場(chǎng)/開(kāi)放邊界丁電容計(jì)算和提取/電場(chǎng)力計(jì)算丁網(wǎng)格隨移和重劃電容計(jì)算梳齒結(jié)構(gòu)靜電場(chǎng)分析H單元主要通過(guò)增加網(wǎng)格密度來(lái)提高計(jì)算精度，P方法通過(guò)自動(dòng)改變單元的階次來(lái)滿(mǎn)足設(shè)定的計(jì)算精度要求。對(duì)于具有大縱橫比的結(jié)構(gòu)（典型應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)榫哂卸啾拥腎C和MEMS結(jié)構(gòu)），使用混合有限元一邊界元技術(shù)的Trefftz方法，可以實(shí)現(xiàn)用較少網(wǎng)格精確仿真靜電場(chǎng)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式電容的提取。高壓開(kāi)關(guān)管耐壓分析ANSYS具備先進(jìn)的靜電結(jié)構(gòu)耦合功能，從而可直接耦合計(jì)算電場(chǎng)力結(jié)構(gòu)變形。同時(shí)，結(jié)構(gòu)變形尤其

10、是大變形后會(huì)引起電場(chǎng)計(jì)算模型的尺度變化，ANSYS的網(wǎng)格隨移和重劃功能為這種耦合計(jì)算的精確性提供了技術(shù)上的保障。靜電場(chǎng)分析功能可以在高壓開(kāi)關(guān)、高壓輸電設(shè)備、電子產(chǎn)品防擊穿、電子產(chǎn)品電容提取等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。電流傳導(dǎo)分析/復(fù)雜導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的電流分布丁焦耳熱生成/將計(jì)算出的分布電流作為磁場(chǎng)分析的激勵(lì)條件在微電子封裝領(lǐng)域，不同的封裝工藝要求對(duì)各種IC引腳的焊接方式、焊點(diǎn)形狀、材料進(jìn)行電流傳導(dǎo)模擬，并分析其周?chē)拇艌?chǎng)分布情況。用電磁方法進(jìn)行含雜質(zhì)金屬冶煉、分解、攪拌等過(guò)程中，大電流的具體分布、周?chē)袘?yīng)場(chǎng)的分析、能源損耗等需要進(jìn)行電流傳導(dǎo)和焦耳熱生成的計(jì)算分析。匯流排電流傳導(dǎo)溫度場(chǎng)結(jié)構(gòu)耦合分析金屬冶煉中

11、電流沿液流的分布靜磁場(chǎng)和低頻交流、瞬態(tài)磁場(chǎng)分析/基于節(jié)點(diǎn)解的二維和三維矢量位方法/基于棱邊元的三維矢量位方法/針對(duì)不同連通域和材料組成的三維標(biāo)量位方法（DSP、RSP、GSP方法）/線(xiàn)性材料和非線(xiàn)性材料（程序自帶/用戶(hù)輸入）/諧波分析和時(shí)變瞬態(tài)激勵(lì)分析/絞線(xiàn)圈和塊導(dǎo)體/速度效應(yīng)/電流和電壓激勵(lì)/麥克斯韋方法與虛功方法計(jì)算電磁力和力矩/線(xiàn)圈電阻、電感和磁鏈/儲(chǔ)能及共能/感生電流分布、渦流，啟動(dòng)電流/功耗（銅損、鐵損）電機(jī)磁力線(xiàn)和磁密分布磁懸浮裝置的磁場(chǎng)分析在高電壓、大電流等操作人員難以到達(dá)的控制平臺(tái)中，以及自動(dòng)控制發(fā)展的需要，往往采用電磁鐵等繼電設(shè)備開(kāi)關(guān)，需要進(jìn)行電磁力等分析。在電機(jī)領(lǐng)域，需要根

12、據(jù)永磁體、靜態(tài)、交流等不同加載分析電機(jī)的力矩特性、材料飽和、極齒形狀等對(duì)電機(jī)性能的影響，也需要根據(jù)控制電路，對(duì)電機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行分析，并給出靜止、啟動(dòng)和運(yùn)行狀態(tài)下的各種指標(biāo)。1210051015202530354045角度ANSYS磁場(chǎng)分析功能和控制電路功能可以進(jìn)行上述各種分析。在分析中充分考慮到磁性材料的復(fù)雜性，ANSYS材料庫(kù)在提供部分標(biāo)準(zhǔn)材料特性的基礎(chǔ)上，允許用戶(hù)輸入特殊非線(xiàn)性材料曲線(xiàn)并保存供下次分析調(diào)用。在三維矢量問(wèn)專(zhuān)用機(jī)電式驅(qū)動(dòng)電機(jī)矩角特性分析電解槽電流傳導(dǎo)和磁場(chǎng)分析變壓器場(chǎng)路耦合分析題中，針對(duì)鐵磁材料和永磁材料的連通情況，提供了基于不同簡(jiǎn)化方法的差分標(biāo)量位方法（DSP）、減縮標(biāo)量位方

13、法（RSP）和通用標(biāo)量位方法（GSP），在相同分析精度的情況下，提高了分析速度。對(duì)于需要更高精度的分析計(jì)算時(shí)，除了采用基于節(jié)點(diǎn)的方法以外，還提供基于棱邊元的方法，可以更為準(zhǔn)確地處理諸如復(fù)雜形狀電流加載等問(wèn)題。對(duì)采用絞線(xiàn)圈的加載情況，還提供絞線(xiàn)圈單元，通過(guò)說(shuō)明實(shí)常數(shù)來(lái)描述不同的線(xiàn)圈形式。對(duì)于電機(jī)等分析對(duì)象中含用導(dǎo)條等塊導(dǎo)體的情況，采用塊導(dǎo)體單元進(jìn)行模擬。對(duì)于運(yùn)動(dòng)部件切割磁力線(xiàn)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)，可以通過(guò)設(shè)置單元的速度效應(yīng)屬性來(lái)進(jìn)行控制。根據(jù)分析和工程實(shí)際的要求，提供基于電流和電壓的加載方式，還可以根據(jù)復(fù)雜的控制電路，耦合加載點(diǎn)到二維或三維有限元區(qū)域，進(jìn)行多相、多電路單元的控制電路加載。磁場(chǎng)求解后，可

14、以在后處理中得到使用麥克斯韋方法和虛功方法計(jì)算的電磁力和力矩；可以計(jì)算絞線(xiàn)圈等部件的線(xiàn)圈電阻、電感和磁鏈，可以得到不同部件的儲(chǔ)能及共能（非線(xiàn)性材料飽和會(huì)導(dǎo)致共能幾倍于儲(chǔ)能）；可以生成直接耦合到結(jié)構(gòu)和溫度場(chǎng)分析的力和焦耳熱；并得到感生電流的分布和渦流損耗、線(xiàn)圈損耗等。電路分析和“電磁場(chǎng)電路耦合（場(chǎng)路耦合）”分析/類(lèi)似SPICE模式的電路單元/電阻、電容、電感、二極管等各種元器件/電壓和電流源（含受控源）丁機(jī)電耦合單元/鼠標(biāo)點(diǎn)擊的電路創(chuàng)建工具/任意復(fù)雜放置模擬電路/與有限元區(qū)域的絞線(xiàn)圈和塊導(dǎo)體耦合/靜態(tài)、諧波和瞬態(tài)分析通常，諸如電機(jī)、變壓器、電磁開(kāi)關(guān)等分析對(duì)象的場(chǎng)特性是與其外部連接電路相關(guān)的，有限

15、元分析時(shí)需要考慮電路的一體化建模和分析。ANSYS提供類(lèi)似SPICE模式的電路建模方式，模擬包括電阻、電容、電感、獨(dú)立源、受控源在內(nèi)的線(xiàn)性電路和包含二極管、齊納二極管在內(nèi)的非線(xiàn)性電路。ANSYS自帶的電路創(chuàng)建工具可以通過(guò)圖形化的電路示意圖，協(xié)助用戶(hù)方便的建立電路分析模型，直接對(duì)有限元場(chǎng)分析區(qū)域施加電壓、電流等激勵(lì)載荷，真正實(shí)現(xiàn)電路和有限元區(qū)電磁場(chǎng)分析的耦合由于基于計(jì)算機(jī)仿真，因此各個(gè)元器件可以任意放置，計(jì)算機(jī)自動(dòng)判別其串連、并聯(lián)形式，并通過(guò)計(jì)算得到各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓、電流值。在A(yíng)NSYS中通過(guò)節(jié)點(diǎn)耦合，可以實(shí)現(xiàn)電路與包含了非線(xiàn)性材料在內(nèi)的絞線(xiàn)圈和塊導(dǎo)體有限元區(qū)域的耦合。另外，ANSYS電路分析還支

16、持獨(dú)特的機(jī)電轉(zhuǎn)換三相交流感應(yīng)電機(jī)場(chǎng)路耦合分析I弋弋jAJ魏怨蹲fc采用凝聚模式進(jìn)行電磁一結(jié)構(gòu)耦合分析結(jié)構(gòu)場(chǎng)之間進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存，為機(jī)電系統(tǒng)的電路單元（傳感器TRANS126單元），該單元能在電場(chǎng)分析提供獨(dú)一無(wú)二的模擬手段oANSYS還可通過(guò)結(jié)構(gòu)分析提取出機(jī)電結(jié)構(gòu)（尤其是MEMS系統(tǒng)）中相關(guān)部件的凝聚模型（力學(xué)響應(yīng)特性），用一個(gè)單元代替（ROM144單元），以方便快捷地進(jìn)行系統(tǒng)的電磁一結(jié)構(gòu)耦合分析。粒子跟蹤和其他/靜電場(chǎng)和靜磁場(chǎng)分析中的帶電粒子軌跡/用戶(hù)自定義單元、文件、宏命令、子程序/ANSYS參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言（APDL）/并行處理/優(yōu)化設(shè)計(jì)和靈敏度分析/隨機(jī)有限元分析（概率設(shè)計(jì)）/在進(jìn)行電場(chǎng)

17、和磁場(chǎng)分析后，ANSYS可以實(shí)現(xiàn)對(duì)帶有一定電荷、質(zhì)量和初速度的粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行跟蹤。1場(chǎng)致發(fā)射器中的粒子軌跡綜上，ANSYS提供了一整套用于靜態(tài)、交流、瞬態(tài)低頻電磁場(chǎng)分析的完整工具，可以用于靜電場(chǎng)、靜磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)、電路、電流傳導(dǎo)等各種分析領(lǐng)域，可以計(jì)算各種電磁結(jié)構(gòu)的電磁力、力矩、電感、電阻、電容和焦耳熱、場(chǎng)泄漏、飽和、電場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度等各種關(guān)心的參數(shù)。有限元法高頻電磁場(chǎng)分析電子機(jī)箱高頻電磁屏蔽計(jì)算在多種多樣的高頻電磁求解技術(shù)中，有限元方法（FEM）的優(yōu)勢(shì)在于：可以很好地處理由復(fù)雜材料構(gòu)成的、具有復(fù)雜幾何形狀的器件級(jí)結(jié)構(gòu)的高頻電磁問(wèn)題。ANSYS基于有限元方法的高頻電磁求解技術(shù)具有如下主要的

18、功能特性：全波求解電磁波的傳播、輻射、散射、諧振采用高精度的切向邊界單元一階和二階單元（支持四、五、六面體混合單元計(jì)算）12.6GHz下的波導(dǎo)濾波器/完善的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)形式和激勵(lì)模式（同軸、矩形、平行板、圓形等）/可以處理各種復(fù)雜邊界條件（理想導(dǎo)電體PEC、理想導(dǎo)磁體PMC、遠(yuǎn)場(chǎng)輻射條件、導(dǎo)電體上涂敷介質(zhì)（吸波材料）、阻抗條件IBC、表面屏蔽、完全匹配層PML等）/靈活多樣的激勵(lì)模式（各種形式的波導(dǎo)端口激勵(lì)、體電流密度、面電流密度、線(xiàn)電流密度、點(diǎn)電流密度平面波、表面磁場(chǎng)、表面電場(chǎng)、線(xiàn)電壓源等）/能夠處理各種復(fù)雜材料：有耗材料和無(wú)耗材料、各向同性和各向異性材料、復(fù)數(shù)形式材料（復(fù)介電常數(shù)和導(dǎo)磁系數(shù)）、

19、帶頻響的材料等/獨(dú)具特色的快速掃頻計(jì)算（利用ANSYS獨(dú)有的級(jí)數(shù)展開(kāi)技術(shù)，一次計(jì)算即可完成整個(gè)所關(guān)心頻率范圍的掃頻分析）/并行計(jì)算丁高頻分析能獲得所分析對(duì)象的如下主8GHz下的同軸一矩形波導(dǎo)適配器z下的貼片天線(xiàn)（同波導(dǎo)轉(zhuǎn)接頭性能射頻適配器微帶饋源）微帶線(xiàn)波導(dǎo)傳輸特性?xún)?yōu)化要參數(shù)：節(jié)點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度單元單位體積生成的焦耳熱、能量損耗單元波印亭矢量近場(chǎng)特性（近區(qū)電場(chǎng)和磁場(chǎng)）遠(yuǎn)場(chǎng)特性（遠(yuǎn)區(qū)電場(chǎng)和磁場(chǎng)、雷達(dá)散射截面RCS、天線(xiàn)方向圖PATT）等效傳輸網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣參數(shù)（S-參數(shù)）并以Touchstone格式輸出入射功率和傳輸/反射功率低通濾波器方向耦合器/電動(dòng)勢(shì)、磁動(dòng)勢(shì)和等效傳輸網(wǎng)絡(luò)的特征阻抗-/同

20、軸波導(dǎo)等效傳輸線(xiàn)參數(shù)UH/電磁場(chǎng)的共振頻率和共振模態(tài)（模式分析）-hinrr/諧振腔品質(zhì)因子（模式分析）ANSYS可以在兩個(gè)前后處理環(huán)境下進(jìn)行限元法高頻電磁分析,一個(gè)是ANSYS多物理場(chǎng)前后處理環(huán)境（ANSYSPrepPost,產(chǎn)品模塊為EmagHF）,個(gè)是高頻專(zhuān)用前后處理環(huán)境（ANSYSEmaxPrepPost，產(chǎn)品模塊為Emax），這兩個(gè)前后處理環(huán)境下的高頻求解功能是一致的，但后者提供了更便捷的處理手段：天線(xiàn)近場(chǎng)特性/簡(jiǎn)潔易用、專(zhuān)門(mén)針對(duì)電子工程師的圖形用戶(hù)界面/全參數(shù)化實(shí)體建模，Undo功能/高級(jí)幾何原形庫(kù)：波導(dǎo)、微帶線(xiàn)、各種器件（拋物面天線(xiàn)、螺旋天線(xiàn)、環(huán)天線(xiàn)）/復(fù)雜幾何體全自動(dòng)六面體網(wǎng)格

21、劃分、全自動(dòng)混合網(wǎng)格劃分、自動(dòng)確定單元尺寸丁自動(dòng)創(chuàng)建完全匹配層單元（PMA）/與CAD的雙向全參數(shù)化模型傳遞/無(wú)需附加其它模塊，直接進(jìn)行高頻電磁一熱耦合分析（極其方便地模擬射頻/微波加熱）/在給定的范圍自動(dòng)修改結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)進(jìn)行一系列運(yùn)算以獲取“設(shè)計(jì)空間”ANSYS獨(dú)特的快速掃頻技術(shù)極大地提高了高頻器件頻率相關(guān)參數(shù)的計(jì)算效率，其核心為變分技術(shù)（來(lái)源于A(yíng)NSYS收購(gòu)的CADOE公司的級(jí)數(shù)展開(kāi)優(yōu)化技術(shù)），只需單次有限元計(jì)算即可獲得寬頻范圍內(nèi)的響應(yīng)特性。在耦合場(chǎng)分析方面ANSYS有限元高頻電磁仿真技術(shù)也獨(dú)具特色：直接耦合溫度場(chǎng)分析。AnazDEH他WJMat天線(xiàn)遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖IBFAMMWter波導(dǎo)、微帶

22、線(xiàn)、各種天線(xiàn)結(jié)構(gòu)等的原形庫(kù)以及直觀(guān)的加載方式AANStSEMAXg71tgWuur*VMmDbPC3c胄倫N邑；|唱a生日ggp口曰Jjo匚快速掃頻功能準(zhǔn)確求解S參數(shù)波導(dǎo)溫度分布（高頻電磁熱耦合分析）UTD1MM/PO/UTD混合計(jì)算模型豐富的介質(zhì)體算法在損耗介質(zhì)和阻抗導(dǎo)體中，高頻電磁能量是以熱量的方式損耗的，溫度分布通常都是高頻電子器件所非常關(guān)心的性能。ANSYS的優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在輔助電子器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，其“ModelExplorer”功能允許用戶(hù)針對(duì)特定的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行“參數(shù)掃描”計(jì)算，也就是程序在一定范圍內(nèi)自動(dòng)地多次改變?cè)O(shè)計(jì)參數(shù)（如結(jié)構(gòu)尺寸等）并完成整個(gè)分析過(guò)程（劃分網(wǎng)格、加載、求解等），使

23、用戶(hù)能很方便地獲取整個(gè)“設(shè)計(jì)空間”上產(chǎn)品的性能特性。矩量法和混合方法高頻電磁分析對(duì)于具有廣大市場(chǎng)需求的高頻電磁場(chǎng)領(lǐng)域，除了計(jì)算常規(guī)的電小尺寸的問(wèn)題外，在雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別、天線(xiàn)輻射、多天線(xiàn)及載體耦合等領(lǐng)域還需要能夠解決電大尺寸輻射、散射、傳播問(wèn)題的電磁場(chǎng)分析工具?；谟邢拊椒ǖ腅magHF、Emax、以及其它基于差分法等的高頻電磁分析工具在處理這類(lèi)開(kāi)放域的問(wèn)題時(shí)需要對(duì)傳播空間劃分網(wǎng)格，需要在距離分析對(duì)象周?chē)喈?dāng)距離的位置設(shè)置具有一定層數(shù)、一定厚度的吸收邊界條件，由于這些參數(shù)的設(shè)置對(duì)用戶(hù)有較高的工程經(jīng)驗(yàn)要求，并難于在當(dāng)前計(jì)算機(jī)硬件條件下實(shí)現(xiàn)大規(guī)模問(wèn)題的分析。因此，ANSYS公司推出了Emax的補(bǔ)充工

24、具，具有矩量法（MM）計(jì)算核心，能夠混合物理光學(xué)方法（P0）和一致性幾何繞射理論（UTD）等高頻方法的針對(duì)電大尺寸問(wèn)題的計(jì)算模塊FEKO。由于FEKO基于嚴(yán)格的積分方程方法，用戶(hù)無(wú)需對(duì)傳播空間進(jìn)行網(wǎng)格劃分；由于積分方程基于格林函數(shù)構(gòu)建，用戶(hù)無(wú)需設(shè)置吸收邊界條件；只要硬件條件許可，矩量法（MM）可以求解任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)的電磁問(wèn)題。對(duì)于超電大尺寸的問(wèn)題，使用FEKO的混合方法來(lái)進(jìn)行仿真模擬：對(duì)于關(guān)鍵性的部位使用矩量法（MM），對(duì)其他重要的區(qū)域（一般都是大的平面或者曲面）使用PO或者UTD。另外，對(duì)PO方法，F(xiàn)EKO使用了棱邊修正項(xiàng)和模擬凸表面爬行波的福克電流來(lái)提高模擬精度。這樣，F(xiàn)EKO真正實(shí)現(xiàn)了MM

25、方法和PO/UTD的混合，可以根據(jù)不同的電磁問(wèn)題，對(duì)混合方法進(jìn)行不同范圍的組合，可以根據(jù)用戶(hù)的需要進(jìn)行快速精確的電磁計(jì)算，得到滿(mǎn)意的精度和速度。FEKO中如下技術(shù)的運(yùn)用使矩量法能處理大范圍的各種復(fù)雜實(shí)際工程問(wèn)題：/用于多層介質(zhì)的平面格林函數(shù)/用于處理介質(zhì)體的面積分方程（面等效原理SEP）和體積分方程（體等效原理VEP）/介質(zhì)涂敷線(xiàn)段、薄介質(zhì)基片、球格林函數(shù)等/用于模擬真實(shí)地面的集總反射系數(shù)近似/Sommerfeld積分/快速多極子（FMM）和多層快速多極子（MLFMM）解算方法使用FEKO的高頻方法，根據(jù)計(jì)算機(jī)硬件條件和典型的脈沖激勵(lì)待求解問(wèn)題精度要求的不同，可以求解成百上千個(gè)波長(zhǎng)的電磁問(wèn)題。

26、同時(shí)，由于電磁波工程實(shí)用頻率總是在不斷攀升的，待分析的電磁問(wèn)題的電尺寸也越來(lái)越大,FEKO提供了單機(jī)多CPU并行、多機(jī)網(wǎng)絡(luò)并行等程序版本以及支持大內(nèi)存（最大可達(dá)到16GB）運(yùn)行的UNIX版本等，以滿(mǎn)足工程實(shí)用需要。偶極子天線(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)參數(shù)為和a，優(yōu)化目標(biāo)為增益最大），右圖中黃線(xiàn)表示的是單純形法尋優(yōu)歷程利用其獨(dú)特計(jì)算技術(shù)，F(xiàn)EKO可以處理各種復(fù)雜材料構(gòu)成的均勻背景介質(zhì)、分層介質(zhì)問(wèn)題，可以考慮地面、海面的反射效果，可以考慮微帶電路、微帶天線(xiàn)等多層結(jié)構(gòu)問(wèn)題，可以計(jì)算電磁場(chǎng)強(qiáng)度、S參數(shù)、電壓、輸入阻抗、雷達(dá)截面積（RCS）、遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)、天線(xiàn)方向圖、增益、極化、特殊吸收比（SAR）等，并做結(jié)果的云圖

27、、矢屏蔽箱體內(nèi)單極天線(xiàn)在10MHz至1.5GHz范圍內(nèi)的頻響特性利用量、動(dòng)畫(huà)、切片顯示。在A(yíng)NSYS統(tǒng)一的前后處理器（ANSYSPrepPost）中，可以方便地建立諸如飛機(jī)、艦船、導(dǎo)彈、坦克、汽車(chē)等復(fù)雜分析對(duì)象的高頻電磁計(jì)算模型（幾何模型和MM/PO/UTD網(wǎng)格模型）。也可以直接輸入各種高級(jí)CAD軟件（如UG、Pro/E、CATIA等）創(chuàng)建的幾何模型，然后再自動(dòng)剖分網(wǎng)格，避免電磁分析人員在構(gòu)建幾何模型方面花費(fèi)過(guò)多時(shí)間。FEKO的時(shí)域電磁場(chǎng)分析功能通過(guò)傅氏變化和逆變換來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)域和頻域的轉(zhuǎn)換，并提供了多種常用的電磁脈沖激AFS技術(shù)只需計(jì)算39個(gè)點(diǎn)即得準(zhǔn)勵(lì)模式（諸如高斯脈沖、三角脈沖、雙指數(shù)脈沖、斜

28、坡函數(shù)確結(jié)果，常規(guī)方法需算1500個(gè)點(diǎn)InputadmittanceofForkedMonopoleCcndustance;ADAPTFEKOSusGepignce;ADAFTFEKO口匸QnWuctignce:占ctaptivesampleSuscept$皿&剛?cè)瘴鞆昕谟汭i:ii:i150200250FrequencyMHz300等）。對(duì)于工程中的寬頻響應(yīng)分析，采用分段步進(jìn)或者自適應(yīng)頻率選擇，來(lái)得到頻帶內(nèi)響應(yīng)。FEKO具有良好的優(yōu)化設(shè)計(jì)能力，基于多種優(yōu)化算法（諸如單純形法、共扼梯度法、準(zhǔn)牛頓法等等），可針對(duì)增益、隔離、RCS、輻射方向圖、阻抗系數(shù)、反射系數(shù)、近場(chǎng)場(chǎng)值等指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化分析，達(dá)到

29、分析設(shè)計(jì)一體化的目的。FEKO獨(dú)具特色的自適應(yīng)頻率采樣（AFS）技術(shù)使其具有快速而精確的掃頻計(jì)算能力。該技術(shù)利用有理樣條函數(shù)來(lái)asf技術(shù)僅需9個(gè)采樣點(diǎn)即可準(zhǔn)確自動(dòng)選擇掃頻計(jì)算的采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)的梳密分布與響應(yīng)曲線(xiàn)計(jì)算叉形單極天線(xiàn)整個(gè)頻段內(nèi)的直接相關(guān)（比如，在諧振頻率處會(huì)自動(dòng)增加采樣點(diǎn)），在同頻響特性等精度下，該技術(shù)極大地減少了掃頻分析的計(jì)算時(shí)間。ANSYS矩量法和混合方法高頻電磁分析模塊FEKO在如下領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用：天線(xiàn)設(shè)計(jì)基于其獨(dú)特的高頻算法，F(xiàn)EKO廣泛應(yīng)用于包括線(xiàn)天線(xiàn)、面天線(xiàn)、喇叭天線(xiàn)、反射面天線(xiàn)、相控陣天線(xiàn)、微帶天線(xiàn)等各種天線(xiàn)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，計(jì)算和優(yōu)化各種關(guān)心的天線(xiàn)性能參數(shù)。對(duì)數(shù)周期天線(xiàn)Far-FteklOatr)v*Anle線(xiàn)天線(xiàn)陣I