Новые возможности для задач электродинамики ANSYS 2021 R1 HF

В новой версии ANSYS Electronics Desktop в покете моделирования задач высокочастного анализа HFSS появился новый итерационный решатель (Iterative Solver). Ниже приведено несколько примеров моделей из HFSS и HFSS 3D Layout. Скорость расчета подобных структур увеличилась благодаря новому решателю: 

Благодаря новому солверу увеличена скорость расчетов систем с большим количеством портов:

Помимо улучшения работы итерационного решателя, была улучшена работа с элементами в HFSS 3D Modeler. Стала доступна работа с полями на этапе постобработки для элементов типа Shell. Возможно выбрать листовые объекты для построения и расчета полей. При этом стрелка показывает боковой выбор при создании наложения поля:

Стал возможен экспорт параметров элементов решетки. Экспорт диаграммы элемента антенной решетки доступен в диалоговом окне параметров антенны:

Улучшена работа с антенными решетками. Стало возможным использовать массив 3D-компонентов внутри области анализа “Region”. Внутри области анализа “Region” можно использовать граничные условия: ABC, FEBI, PML. Благодаря этому при работе с антенными решетками обеспечивается высокая точность при расчете полей в дальней зоне, боковых лепестков и т.д. Раньше для элементарных ячеек 3D Component Array требовался окружающий объем излучения и ABC region. Теперь для элементарной ячейки требуется только объем и геометрия антенны в ячейке. В качестве примера приведен массив ФАР, который смоделирован внутри объекта Region, окруженного идеально-согласованным слоем PML (Perfectly Match Layer):

Работать с данными Profile и результатами расчетов также стало значительно удобнее. В Electronics Desktop обновили вид окна с отчетами HFSS Profile (пока в Beta-версии). Чтобы бета-версия нового вида стала доступна, можно из выпадающего верхнего меню выбрать Tools – Options – General Options – Desktop Configuration – Beta Options. Новый вид Profile позволяет группировать информацию о расчетах и затрачиваемых ресурсах по группам: 

В настройках полей в дальней зоне - Radiation Field Setup доступна более гибкая настройка углов наблюдения. Доступно три вида систем координат:

• Theta-Phi // стандартная, существовавшая изначально
• Azimuth Over Elevation // азимут над высотой
• Elevation Over Azimuth // высота над азимутом
   

Появляение подобных систем координат связано с тем, что у специалистов часто возникала потребность «построения» полей в различных точках наблюдения и под различными углами. Особенно это актуально в связи с увеличившимся количеством задач установки антенных систем на различные движущиеся объекты. При выборе системы координат также доступно два вида наблюдения поляризации: Liner и Slant, в последнем можно указать произвольный угол:

Построение кросс-поляризационной составляющей поля в дальней зоне:

Инструмент по настройке луча диаграммы направленности фазировнных антенных решеток содержит теперь дополнительную опцию по настройке апертуры (Aperture Taper):

Инструмент теперь позволяет выбирать способ снижения амплитуды и создавать группы источников, подмассивы:

Новая технология построения сеточной модели и ее решения HFSS Mesh Fusion. Особенности Mesh Fusion:

• Независимые области построения сетки:
  • Оптимальный алгоритм построения сетки для каждого отдельного региона;
  • Параллельная работа с отдельными регионами;
  • Более быстрое создание начальной сетки;
• Повышенная надежность масштабных проектов:
  • Антенны на платформах;
  • Печатные платы;

Ниже показан пример со спиральной катушкой индуктивности, выполненной в виде 3D компонента, установленной на печатную плату из FR4 с микрополоском. Чтобы опция Mesh Fusion начала работать нужно установить опцию «Do Mesh Assembly» в определении компонентов. При этом в диалоговом окне Do Mesh Assembly Setting можно установить алгоритм работы сетки для выбранных компонентов: Auto, TAU или Classic (см. рисунок ниже):

Преимущества Mesh Fusion:

• Надежность:
  • Сетка строится более качественно
  • Сетка настраивается на уровне 3D компонентов модели
  • Сетка подстраивается под область конкретного компонента
  • Поддерживаются зашифрованные 3D-компоненты
• Скорость
  • Генерация сетки в параллельном режиме

Скорость расчета с Mesh Fusion для моделей, содержащих несколько 3D-компонентов будет увеличена. Ниже пример задачи из HFSS 3D Layout для печатной платы высокой сложности с корпусом, Bondwire и разъем для монтажа на кромке платы. Перечисленные элементы выполнены в виде 3D-компонентов. Параметры сгенерированных сеточных приведены ниже:

Время расчета также приведено ниже:

В HFSS 3D Layout стали доступны зашифрованные 3D компоненты. Незашифрованные 3D-компоненты, были анонсированы и доступны уже в 2020 R2, однако в новой версии 2021 R1 стала доступна работа с зашифрованными параметрами. При этом модель может иметь редактируемые параметры. Это обеспечивает гибкую интеграцию устройств и при этом защищает интеллектуальную собтвенность разработчиков устройств.

ANSYS EMIT добавлен в AEDT. Теперь:

• Возможно открыть (импортироать) проект EMIT Classic в Electronics Desktop;
• Улучшенная связь с HFSS и HFSS 3D Layout;
• Возможна работа со схемами (соединение, размещение компонентов);
• Доработан API сценариев работы EMIT Schematic;
• Открыт доступ к документации и примерами проектов из Electronics Desktop.

Таким образом, с примерами, ранее доступными в ANSYS EMIT теперь можно работать напрямую из Electronics Desktop:

Выше изображена модель вертолета Apache с установленными радиомодулями на борту. EMIT, интегрированный в Electronics Desktop позволяет решать задачи электромагнитной совместимости более гибко, а работа с этим продуктам будет более удобная. Интегрировать разработанные проекты антенн из ANSYS HFSS в EMIT в пределах единого интерфейса ANSYS Electronics Desktop.