ANSYS 16.0 高频仿真全新科技大揭秘

无线和有线通信设备

随着物联网的爆炸性发展，无人机和移动设备的持续增长推动了对手机等移动设备中复杂结构件上的集成天线以及其他元件设计等仿真工具的需求。随着16.0的推 出，ANSYS已向用户提供了一种先进技术，便于用户设计和优化上述组件并在整个环节中充分利用。ANSYS HFSS可让工程师能够在基于现实环境中系统和组件的组合来仿真无线设备和系统。为多尺度问题提供完整的三维精确度，加快布局研究和鲁棒性，并支持通过组 件共享实现协作。

技术说明

 　全新ANSYS电子桌面：统一窗口、高度集成的界面能支持ANSYS电磁场求解器、电路/系统仿真、ECAD链接并自动生成相关报告。这项新技术为 HFSS、HFSS 3D Layout、HFSS-IE、Q3D Extractor、Planar EM、各种电路和系统仿真设计类型提供了统一的桌面。用户可使用电磁仿真和电路仿真之间的动态链接，统一界面中插入HF/SI分析，从而方便地完成问题设 置并实现可靠性能。

ANSYS电子桌面

　ANSYS用户界面将三维电磁场分析如HFSS、Q3D Extractor、HFSS 3D Layout、Planar EM与电路和系统分析集成到单个统一的环境中，能够实现电磁仿真和电路仿真之间的动态链路仿真。

　带加密功能的组件库模型实现整个设计链中实现协作：带加密功能的组件建模可让用户将其组件模型加密，从而在组件设计人员和系统集成人员之间进行共享。这 样不仅能够以比S参数级联法更高的精确度分析各组件之间的电磁相互作用，而且还可保护其产品的知识产权。这对于天线和高速连接器等其它组件由RF工程师开 发，对于RF设计（比如说物联网无线集成）经验不多的设计人员大有裨益。该三维组件库将成为行业转变的典范。用户既可以共享自己的几何结构，还能对其知识 产权提供某种程度的保护。这为HFSS、Maxwell和Q3D Extractor的用户带来了更大的吸引力。

　器件网格与装配功能： 网格与装配可支持无需重新对整个结构进行网格剖分就能修改设计中的天线和其它组成部分，从而实现快速的设计研究和优化。物联网要求在设备上、人体上、建筑 物上、天线基站上和许多其它结构上布置天线。无人机建模则要求在使用复杂复合材料制造的复杂飞行器上布置多个天线，以帮助系统集成人员解决复杂的天线布局 问题。

带频率选择表面（FSS）的超级复杂薄型3层天线可独立于飞行器完成网格剖分，布置在飞行器上以开展高效布置研究

　HFSS瞬态隐式求解器– HFSS Transient选项采用全新隐式FETD技术进行强化，该技术堪称求解时域仿真的理想方法，比如飞行器遭受雷击、静电放电和时域发射测定等。

HFSS瞬态求解的新功能支持方便地求解时域仿真问题，比如飞行器遭受雷击和ESD等

　HFSS-IE – HFSS-IE求解器现包含了功能强大的全新求解器“多层快速多极子方法（MLFMM）”，为规模极大（比如包含上百个乃至更多波形）的电气问题提供高存储器效率降低内存要求的求解器。

 全新的HFSS 3D组件

在 HFSS中，您可以建3D组件，并将其集成进更大的组件之中。当无线传输系统变得的越来越复杂时，这种方法可以非常方便的建立系统模型。已经仿真过的3D 器件可以被打包成一个器件库，并非常方便的添加在更大的系统设计中，无须进行激励，边界条件，材料属性等设置。所有的这些内部细节已经被包含在原始的3D 器件设计中。

ANSYS HFSS允许用户建立3D仿真器件来进行器件复用，并与合作伙伴共享，可显著提高工程效率

这种器件设计流程可以有效的节省设计时间并提高效率，因为设计者只需建立一个器件，就可以将其应用在不同的无线通信系统设计中。它同样可以提高工程师之间的 相互协同，允许每个设计者专注于自己的专业领域，从而提升整个团队的效率。HFSS 3D Components还带有可选的加密及密码保护功能，使得设计者能够控制其他人员的编辑与使用。

例如在直升机中建立一个有多个刀片天线工 作的飞机通信系统时，如果刀片天线的3D 器件模型已经做好，对于系统集成商来说就会非常有效及方便，只需将其放置在直升机模型上就可以。如果天线的设计者选择使用密码来保护模型，当刀片天线放置 在直升机上时，天线的细节就会被保护起来，并不会公开为直升机模型的一部分。但是仿真时，天线的整体信息会被传递给仿真引擎进行系统求解。这种仿真是非常 精确的全耦合3D仿真，精度较高，可准确描述天线系统在整个通信系统中的性能。

 无线通信——仿真技术为物联网增添动力

依 据麦肯锡全球研究院最近发布的一份关于未来科技发展报告，IOT物联网必将是一项改变生活、商业乃至全球经济的颠覆性技术。报告显示，到2025 年，IOT物联网对经济的影响力将达到27000亿美元～62000亿美元。多家科技公司投入了大量资金，用于物联网建设以及各种应用设备的生产。

ANSYS SIwave和ANSYS Q3D Extractor在物联网IOT的核心低功耗联网设备研发中，发挥着至关重要的作用。

物联网IOT，指的是通过互联网连接在一起的多个设备的集合体。它的核心是集成电路芯片。这不仅需要复杂的流片打磨工艺，还需要多年来的不间断努力，以及数 百万美元的投资。为了应对各种风险，仿真工具的应用，成为一种不可缺少的因素。它可以让我们的工程师更好的面对以高速网络与低功耗设计为主的设计挑战，从 而创造出更可靠、更低廉、更高效、更节能的IOT设备。

ANSYS公司的SIwave与Q3D Extractor仿真软件，在物联网设计与研发中，主要用于封装设计与复杂电路板的仿真分析。这不仅可以减少对原型机的需求数量，还可以缩短产品研制与 测试的周期，在投放市场之前，发现产品的各种问题。集成电路芯片的设计理念，是将越来越多的晶体管压缩在一个越来越小的封装设计中，并降低芯片的供电电压 以满足越来越严格的低功耗设计。为了应对这些挑战，SIwave与Q3D软件都配备了强大的求解器和用户界面。

ANSYS公司的16.0版本中，SIwave与Q3D软件又有了重大改进。不仅简化了用户的工作流程，提高了仿真加速效率，还能帮助用户定位问题区域。软件功能改进主要包括：

▶ SIwave新式的ribbon用户界面；

▶ 信号完整性与电源完整性的仿真流程向导；

▶ 时域与DC仿真时的Push推送;

▶ Zo跟踪扫描定位问题点;

▶ Q3D的AC电感分布式快速求解器。