ANSYS的电磁仿真软件

ANSYS 成立于 1970 年,员工超过 1700 人,拥有大量获得高级学位以及在有限元分析、计算流体力学和设计优化领域经过广泛培训的工程师。ANSYS 积极推进其世界级前沿技术的不断发展,竭诚帮助客户将设计理念转化为成功的创新型产品。

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2008年7月31日,ANSYS软件公司宣布完成对Ansoft公司的一系列收购。至此,两个世界一流的仿真、模拟技术供应商合并完成。

ANSYS公司的电磁仿真软件包含射频微波部件的高性能电子设备与系统是市场发展最快的领域,创新是占领先机的关键。ANSYS仿真软件能够帮助工程师快速实现射频微波电路、部件和天线设计,从容应对当今复杂和高密度设计带来的挑战。

ANSYS电磁场求解器基于有限元法、积分方程法和先进的混合算法,能够解决广泛的射频微波和天线问题。

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ANSYS软件包的主要功能包括:

  • 天线,雷达截面(RCS),滤波器,双工器,功率放大器,射频封装和微波电路的建模、分析、仿真和优化设计
  • 与三维电磁场仿真工具(包括有限元法、矩量法、积分方程法及瞬态求解器)的直接集成,进行谐波平衡,电路包络,瞬态,和安捷伦的x参数模型仿真
  • 将电磁场仿真与ANSYS 多物理场仿真软件包相结合,进行热和应力仿真
  • 基于通过链接到其他产品在ANSYS 多物理场套房电气性能的热应力分析

与主流的第三方EDA工具 ,包括 Cadence, Mentor,Synopsys, Zueken和Altium等的集成和流畅数据传递。

天线

ANSYS HFSS软件是天线工程师的首选工具,用于天线设计、优化和运载平台集成。能够自动计算天线标准设计指标,包括回波损耗,增益,输入阻抗,辐射效率及三维近场和远场方向图等。通过与 ANSYS Designer进行电磁电路动态协同仿真,能够将阵列天线的收发网络与波束扫描的相互作用包含在内,对天线系统进行端对端的严谨精确仿真。对于平面结构天线,如贴片天线、PCB折线天线等,可在易于使用的二维作图界面下建模,采用2.5维多层平面结构仿真工具快速仿真。

Vivaldi阵列仿真实例。ANSYS HFSS是天线设计优化的理想工具。

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利用ANSYS HFSS求解偏馈反射面天线。

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微波电路设计

现代高密度射频微波电路既包含了非线性有源器件结合,也有结构紧凑的无源和互连部件,在包含了嵌入式无源部件和射频封装的高密度电路设计中,由于电磁场耦合导致的寄生效应,电路往往不能达到预想的工作特性。如何处理复杂的三维电磁寄生效应,已经成为设计师和仿真工具关注的重点问

ANSYS将线性和非线性电路仿真工具 ANSYS Designer与先进的三维电磁场仿真工具 ANSYS HFSS结合起来,提供了业界最先进和完整的微波电路设计解决方案,能够在电路设计中充分考虑电磁场寄生效应,实现高性能、高置信度的射频微波电路设计。高精度和高自动化的HFSS电磁场仿真,能够帮助设计师洞察电磁相互作用和部件性能,与电路仿真工具的紧密集成,能够方便地在 ANSYS Designer 中建立可扩展的三维部件模型库并进行有效管理和调用,充分考虑电路/系统与电磁场之间的相互作用,从而实现全面、完备、精确的系统级仿真设计。

X波段平衡放大器仿真:两个QFN封装的放大器安装在FR-4多层板上,包含了健合线和通孔电磁效应

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电磁场仿真得到的结果可以自动传递到ANSYS多物理场仿真工具中计算器件的热性能。GaAS放大器封装的多物理场仿真,HFSS用于电磁场仿真(上),ANSYS Mechanical 用于热仿真(下)。

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通信系统设计

增加元件密度和电路板的层数会导致意想不到的信号耦合,因此,在通信系统标准中,需要抽取系统和子系统的电磁寄生效应,进行精确和全面的系统验证。忽略这些电磁效应会导致系统无法正常工作,例如频率漂移和杂散振荡等,只有在系统仿真中才能直接检测到。ANSYS电磁场仿真工具能够准确捕捉到部件到部件的相互作用,传输线互耦和PCB结构的工作特性,包括过孔转换、连接器焊点和互连结构等。 ANSYS Designer采用同一个仿真器,能够基于同样的电路进行瞬态和谐波平衡电路仿真和系统仿真及电路/系统/电磁场混合分析,与电磁场仿真工具 ANSYS HFSS 相结合,精确仿真非线性系统的各项性能指标,包括IP3, 频谱分量、ACPR、EVM、P1db、PAE 和相位噪声等。

将通信系统仿真与三维电磁环境仿真相结合,仿真无线局域网收发系统的特性。

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隐身设计与雷达散射截面仿真

现代雷达系统通常包含了专用的有源天线和微波电路与器件。天线,天线罩及其安装平台会相互作用而影响系统的电磁特性,必须将这些因素考虑在内设计出成熟可靠的系统,从而推动仿真软件不断突破系统限制,计算更大规模、更复杂的电磁辐射和散射问题。

例如一个相控阵雷达天线,安装在由金属和复合材料构成的飞机上以后,不仅会影响天线和雷达系统的性能,而且会影响运载平台的雷达散射截面特性。 ANSYS电磁场仿真软件提供了全面完备的求解技术,能够对这类复杂问题进行严谨精确的求解,将有限元法、矩量法、物理光学法与突破性的区域分解法相结合,实现对电大尺寸复杂结构电磁问题的精确严谨求解,并具备良好的可扩展性。

具备了突破性区域分解技术,能够求解电大尺寸复杂结构的电磁问题,如雷达散射截面计算

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