Ansys HFSS 3D高频仿真软件
多用途全波 3D 电磁（EM）仿真软件，用于设计和仿真高频电子产品，例如天线、组件、互连、连接器、IC 和 PCB。
NO.1 软件概览
Ansys HFSS 是一款用于设计和仿真高频电子产品（例如天线、天线阵列、射频或微波组件、高速互联、滤波器、连接器、IC封装和印刷电路板等）的三维电磁（EM）仿真软件。
世界各地的工程师使用 Ansys HFSS 软件设计通信系统、高级驾驶辅助系统（ADAS）、卫星和物联网（IoT）产品的高频、高速电子设备。
NO.2 主要特征
01.EMI/EMCF分析
Ansys Electronics Desktop 使工程师能够轻松地将 Ansys 电磁3D和2.5D场求解器无与伦比的精度与 Ansys RF Option 中强大的电路级和系统级解决方案相结合，以便在设计周期中尽早诊断、隔离和消除EMI和射频问题（RFI）。
02.复杂环境中的射频干扰(RFI)
EMIT 与 Ansys HFSS 紧密配合，将射频系统干扰分析与业界最佳电磁仿真相结合，能够对已安装的天线间耦合进行建模。上述软件结合而成的完整解决方案能够可靠地预测多天线环境（具有多个发射器和接收器）中的 RFI 影响。
03.已安装天线和射频共址分析
在 Ansys HFSS 中，工程师可以通过高级单元仿真来仿真具有所有电磁效应（包括互耦、阵列晶格定义、有限阵列边缘效应、虚拟元件和元件消隐）的无限和有限相控阵列天线。
04.射频系统和电路分析+
当与 HFSS、电路和射频系统仿真技术相结合时，它可为射频、EMI/EMC 和其它应用创建端到端的高性能工作流程。
05.信号和电源完整性分析+
当与 HFSS 结合使用时，SI Circuits 可用于分析由 PCB、电子封装、连接器和其他复杂电子互连中的时序和噪声容限缩小引起的信号完整性、电源完整性和 EMI 问题。
06.加密的3D组件
凭借 HFSS 3D Layout 中的加密 3D 组件支持，企业可以共享其详细的组件设计（连接器、天线、SMD 芯片电容器），而无需担心几何结构和材料属性等IP信息外泄。
07.Multipaction
Ansys HFSS 通过 multipaction 分析得到了增强，它可解决由于真空中的高电场而导致击穿的电子现象，从而增强了面向航空航天应用和5G卫星的解决方案。
联系电话：027-87878386
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Ansys HFSS 主要有以下几方面应用：
天线设计与分析
天线性能评估： 可精确模拟各类天线，如偶极子天线、微带天线、喇叭天线等的辐射特性、增益、方向性、阻抗匹配等性能参数，帮助工程师优化天线设计，提高其在特定频段和应用场景下的性能 。
天线阵列设计： 用于设计和分析天线阵列，实现更高的增益、更窄的波束宽度以及更好的方向性，在雷达、通信基站等领域有重要应用 。
射频与微波器件设计
滤波器设计： 能够模拟滤波器的频率响应、插入损耗、回波损耗等特性，助力工程师设计出满足不同滤波需求的高性能滤波器，如低通、高通、带通和带阻滤波器 。
耦合器与功分器设计： 可准确分析耦合器与功分器的耦合度、隔离度、插入损耗等性能指标，优化其设计，确保在射频与微波系统中实现信号的有效分配和传输 。
放大器与混频器设计： 对放大器的增益、噪声系数、线性度以及混频器的变频损耗、隔离度等进行仿真分析，提高这些器件在射频与微波电路中的性能。
高速电路与 PCB 设计
信号完整性分析： 可模拟高速信号在 PCB 上的传输过程，分析信号的反射、串扰、延迟等问题，帮助工程师优化 PCB 的布局布线，确保高速信号的完整性 。
电源完整性分析： 用于分析 PCB 上电源平面的电压分布、电流密度等，确保电源系统的稳定性和可靠性，防止电源噪声对电路性能的影响。
电磁兼容与干扰分析
电磁屏蔽效能评估： 可以模拟机箱、机柜等设备的电磁屏蔽效果，分析其对内部电子设备的保护作用以及对外界电磁环境的干扰程度，如对带有缝隙的机箱屏蔽效能进行仿真分析，为电磁屏蔽设计提供依据 。
电磁干扰预测与抑制： 预测电子设备在工作时可能产生的电磁干扰，并通过仿真分析采取相应的抑制措施，如优化电路布局、添加屏蔽结构等，确保设备在复杂电磁环境下能正常工作。
生物医学领域
人体组织电磁特性研究： 模拟人体组织在不同频段下的电磁特性，为生物医学成像、肿瘤热疗等技术提供理论支持。
医疗器械电磁兼容性评估： 评估医疗器械如心脏起搏器、MRI 设备等的电磁兼容性，确保其在使用过程中不会对人体产生不良影响，也不会受到外界电磁干扰而影响性能。
汽车与航空航天领域
汽车电子系统电磁兼容分析： 分析汽车上的各种电子设备，如车载导航、收音机、蓝牙系统等之间的电磁兼容性，以及汽车在行驶过程中对外部电磁环境的影响，确保汽车电子系统的可靠性和安全性 。
飞机通信与导航系统设计： 用于飞机上的通信天线、导航设备等的设计与优化，确保飞机在飞行过程中能与地面保持良好的通信和准确的导航 。
多物理场耦合分析
电热耦合分析： 与热仿真工具结合，实现电磁场 - 热耦合仿真分析，考虑电磁损耗所带来的分布式焦耳热的影响，以及温度变化对电磁场性能的影响，如对 hybrid ring 进行电磁损耗和电热双向耦合仿真 。
结构 - 电磁耦合分析： 在一些需要考虑结构变形对电磁性能影响的场景中，如可变形天线、柔性电子设备等，进行结构 - 电磁耦合分析，确保设备在不同结构状态下仍能保持良好的电磁性能 。
本文基于 Ansys HFSS 介绍一种协同仿真的设计方法。根据定义，协同仿真是指进行两种或多种仿真类型来仿真整个系统。可以将一种仿真结果输入到另一种仿真工具中，类似级联仿真场景。期间两个仿真工具中的结果被双向导入导出，形成动态链接。这些工具可以在同一个物理场中使用，例如电磁仿真与电路仿真相结合，或者在电磁场、热场等物理场之间使用，也可以在应力形变的结构场之间使用。这样将仿真工具组合在一起形成广泛的协同仿真应用。
面对天线向大阵列、有源化、系统化、集成化的发展趋势，Ansys 提供了完整的阵列天线系统仿真体系如图1-1。覆盖了天线单元、天线阵列到天线射频联合仿真全流程。此外，Ansys 深耕多年的电磁场仿真可以支持非常精准的参数模型提取，例如对系统里的滤波器等无源器件进行抽取，与天线构成更大规模的场路协同仿真，并进行散热分析和可靠性分析。
以 5G 天线应用为例如图1-2，5G 天线需要高增益相控阵，因此电磁场仿真与电路仿真结合以实现相位匹配和阻抗匹配。无论是与馈电网络还是与另一个信号线路耦合，都是为了更好地实现增益最大化。除此以外，我们还需要关心来自其他组件和环境的热量对天线性能造成的影响，这种情况下就需要添加热应力和结构应力的仿真。对于医疗应用如图1-3，在多元件的 MRI 研发过程种，HFSS 结合 Circuit 可以对 MRI 线圈进行调谐，无论是电场还是磁场都需要进行近场调谐并计算人体比吸收率（SAR 值）。因为添加组件会影响器件设计，当我们在 MRI 中添加人体，这将再次影响到线圈的调谐，这需要对器件在电磁场和电路之间进行双向仿真。在对协同仿真的作用和应用有一定了解后，本文将基于 HFSS 与 Circuit 针对天线匹配调谐的协同仿真进行介绍。
