Подборка видеоматериалов по ANSYS HFSS

Уважаемые читатели блога cae-club.ru, для вашего удобства мы собрали в одном месте актуальные видеоматериалы и вебинары по работе в HFSS Design (Ansys Electronics Desktop). Вашему вниманию представляется 8 обучающие видео-материалов, посвященных симуляции самых разнообразных СВЧ-устройств и систем, а также 5 вебинаров, два из которых по новым возможностям за последние 2 года (версии 2020 R1 и 2021 R1).

Обучающие видеоматериалы:

Видео 1. ANSYS HFSS. Демонстрация работы в Antenna Toolkit

Описание: в этом видео уроке мы расскажем вам об основе работы антенн. А также рассмотрим основы работы с антеннами в ANSYS HFSS. Конкретно речь пойдет о встроенном в Electronics Desktop расширении Antenna Toolkit. Сегодня существует большое количество программных решений, позволяющих проводить электродинамических анализ различных устройств СВЧ. Среди них ANSYS HFSS является одним из наиболее распространенных продуктов. При этом в HFSS доступно расширение Antenna Toolkit, которое буквально в пару кликов позволяет синтезировать антенну под нужный диапазон. В настоящий момент в библиотеке Antenna Toolkit содержится несколько десятков типов антенн и их количество постоянно увеличивается. Подобные инструменты полезны разработчикам и сокращают время проектирование устройств в тех случаях, когда необходимо создать вспомогательные излучатели, синтезировать антенную решетку, определиться с видом необходимой антенны под решение конкретной задачи и так далее. В большинстве случаев антенна из библиотеки может служить базовым прототипом, который будет в дальнейшем модифицироваться инженерами.

Видео 2. Модель прямоугольного волновода в HFSS 2020 R1

Описание: Прямоугольный волновод – это полая металлическая направляющая система прямоугольной формы. Стенки волновода ограничивают распространение электромагнитной волны внутри конструкции. Внутри волновода может располагаться диэлектрик, но чаще всего естественным заполнителем остается воздух. Благодаря толстым стенкам волновода, по такой направляющей системе можно передавать сигналы большой мощности не опасаясь электрического пробоя. Кроме того, электромагнитная волна распространяется исключительно внутри волновода без излучения в свободное пространство. Прямоугольные волноводы чаще всего используются в системах беспроводной связи большой мощности, например, чтобы передать сигнал от генератора до антенны с минимальными потерями уровня. В измерительном оборудовании такие волноводы также широко распространены. Основными параметрами прямоугольного волновода являются ширина и высота стенок. Два этих параметра определяют типы волн, которые возбуждаются в направляющей системе. В этом видео мы будем моделировать волновод с волной типа Н_10 для диапазона 10 ГГц. В этом случае размер стенок волновода составляет 23 на 10 мм.

Видео 3. Design of Experiments. Решение задачи согласования линии передачи с нагрузкой

Описание: На практике чаще всего длинные линии используются для передачи сигналов от генератора к нагрузке с минимальными потерями мощности. Для этого предпочтительным является режим бегущей волны. С целью обеспечения указанного режима необходимо, чтобы сопротивление нагрузки Z_н = R_н + jХ_н удовлетворяло двум условиям: активная часть нагрузки R_н должна равняться волновому сопротивлению W линии. R_н = W, (1) а реактивная часть нагрузки Х_н должна равняться нулю: Х_н = 0. (2) Если сопротивление нагрузки удовлетворяет условиям (1), (2), то говорят, что линия согласована с нагрузкой. Общий принцип согласования комплексных сопротивлений состоит в том, что в линию дополнительно включается согласующий элемент, отражение от которого компенсирует отражение от нагрузки. При этом стремятся, чтобы согласующий элемент был расположен как можно ближе к нагрузке. Это делается для уменьшения длины несогласованного участка линии от нагрузки до согласующего элемента.

Видео 4. Расчет ЭПР ракеты (RCS - Radar Cross-Section)

Описание: в этом видео производится расчет ЭПР ракеты в программном пакете ANSYS HFSS. ЭПР - эффективный поперечник рассеяния (RCS - Radar Cross-Section) является специфическим параметром объекта, показывающим способность этого объекта отражать электромагнитную волну. ЭПР зависит от многих факторов. Расчет радиолокационного сечения (ЭПР) возможен только для простых объектов. Площадь поверхности простых геометрических тел зависит от формы тела и длины волны, а точнее от отношения структурных размеров объекта к длине волны. Если бы абсолютно вся энергия падающего радара на цель отражалась одинаково во всех направлениях, то поперечное сечение радара было бы равно площади поперечного сечения цели, видимой передатчиком. На практике некоторая энергия поглощается, и отраженная энергия не распределяется одинаково во всех направлениях. Следовательно, поперечное сечение радара довольно сложно оценить и обычно определяется измерением.

Видео 5. Создание линзы Люнеберга в ANSYS HFSS

Описание: в данном видео мы рассмотрим принцип работы такой антенны как линзы Люнеберга, способы ее создания и варианты применения в радиотехнических системах. По традиции создадим ее упрощенную модель в программном пакете ANSYS Electronics Desktop 2019 R2, используя HFSS Design.

Видео 6. Микрополосковая линия в HFSS - ANSYS Electronics Desktop 2019 R1

Описание: В этом видео мы рассмотрим принцип работы микрополосковых линий, их структуру и основные электродинамические характеристики. Также мы подробно проиллюстрируем процесс создания микрополосковой линии в программном пакете ANSYS Electronics Desktop 2019 R1 с использованием HFSS Designer. Микрополосковая линия передачи состоит из проводящего экрана, диэлектрической подложки и верхнего проводника. Таким образом, распространение электромагнитной волны происходит между нижним экраном и верхним проводником внутри диэлектрической подложки.
Несимметричные микрополосковые линии работают в диапазоне дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн. Микрополосковые линии хорошо подходят для реализации антенн, передатчиков и гибридных интегральных микросхем. Кроме того, элементы на основе микрополосковых линий хорошо сопрягаются с печатными платами низкочастотных узлов, устройств и средств связи. Такие конструкции используются для построения ответвителей мощности, частотных фильтров, делителей мощности и так далее. 

Видео 7. Monopole - антенна в среде ANSYS HFSS

Описание: В этом видео мы рассмотрим процесс создания антенны типа монополь в программном пакете ANSYS HFSS. Монополь по сути является пустейшим видом антенны, реализовать который можно в виде обычного куска провода длиной в четверть длины волны. Несмотря на свою простоту такие антенны находят широкое применение в беспроводных широкополосных средствах связи, таких как Wi-Fi. Также их устанавливают на автомобили для приема радиосигнала FM-диапазона.

Видео 8. Витая пара в HFSS - ANSYS Electronics Desktop 2019 R1

Описание: Витая пара представляет собой пару проводников, покрытых изоляцией и скрученных между собой для уменьшения помех и взаимных наводок. Проводники выполнены из меди, а в качестве изоляции используются такие материалы как поливинилхлорид, полиэтилен или тефлон. К основным характеристикам линии относятся: диаметр проводников, расстояние между проводниками и шаг скрутки. Эти параметры определяют такие характеристики линии как: сопротивление, коэффициент затухания и критическую мощность. Линия передачи типа «витая пара» в основном работает в Мегагерцовом диапазоне, однако все большее распространение получают кабели, работающие в диапазоне до 2 ГГц, предназначенные для Центров обработки данных.

Вебинары

Вебинар 1. ANSYS HFSS: Расчет антенны, размещенной на автомобиле

Описание: Комбинированные интегрированные беспроводные технологии и электрические системы являются важной частью систем 5G, автономных транспортных средств и Интернета вещей (IoT). Антенные системы и датчики являются ключевым компонентом, обеспечивающим безопасность на дорогах. Они обеспечивают передачу данных и обнаружение препятствий. Антенные системы, установленные на автомобиль должны обеспечивать хорошую производительности и энергоэффективность.

На вебинаре рассмотрен принцип расчета антенны-датчика, установленного в боковое зеркало автомобиля. Для решения этой задачи показаны:

• Принцип создания 3D-компонентов и их настройка для анализа;
• Импорт геометрии автомобиля в HFSS-проект;
• Порядок настройки проекта для расчета с использованием SBR+ решателя;
• Запуск проекта на расчет, построение графиков для анализа;

Вебинар 2. ANSYS HFSS: DERIVATIVES И DESIGN OF EXPERIMENTS. Решения задач согласования

Описание: В вебинаре кратко будет рассмотрена теоретическая часть по согласованию с обзором способов согласования высокочастотных линий передачи с нагрузкой. Затем подробно разобран пример решения задачи согласования в ANSYS HFSS с использованием функций Derivatives и Design of Experiments. Функция Derivatives в HFSS позволяет инженерам за одну расчетную итерацию проверить, как переменные проекта влияют на параметры антенны. Без этой функции количество расчетных итераций модели, необходимых для всестороннего исследования параметров антенны, может занимать слишком много времени и стать невыполнимой для большинства компьютеров. Design of Experiments (DOE) – разновидность параметрического анализа, которая позволяет уменьшить количество итераций при симуляции и оптимизации устройства. При использовании данного типа анализа может быть задано значение целевой функции (например, КСВ = 1), а алгоритмы, заложенные в DOE, будут автоматически определять оптимальные параметры модели для достижения наилучших результатов.

Вебинар 3. Новые возможности в обновлении ANSYS 2021R1 Электромагнетизм Часть 2

Описание: На вебинаре рассмотрены новые возможности продукта ANSYS HFSS - флагманского решения для высокочастотного анализа. По традиции внимание разработчиков продукта уделено ускорению расчетов, благодаря чему появился новый итерационный решатель и алгоритм работы с сеткой “Mesh Fusion”. Также рассмотрены нововведения, касающиеся работы с антенными решетками и решателем SBR+. В новой версии были внесены некоторые изменения в окно отображения данных с ходом расчетов, теперь данные из Profile имеют удобный каскадный сворачивающийся вид. При наложении полей на модель теперь могут быть выведены результаты в наклонных плоскостях. Продукт ANSYS HFSS работает в рамках оболочки ANSYS Electronics Desktop совместно с другими видами редакторов. На вебинаре рассмотрено, что нового появилось во вспомогательных продуктах по высокочастотному анализу: * В HFSS 3D Layout - инструменте для работы с печатными платами теперь могут быть использованы зашифрованные 3D-компоненты; * EMIT - инструмент для решения задач электромагнитной совместимости теперь интегрирован в Electronics Desktop и позволяет напрямую импортировать модели из HFSS.

Вебинар 4. Узнать за 60 минут. Новые возможности в обновлении ANSYS 2020 R1 Электромагнетизм. Часть 2

Описание: Вторая часть обзора новых возможностей релиза ANSYS 2020 R1: Электромагнетизм посвящена основным обновлениям в области высокочастотного анализа HF. ANSYS HFSS - это современное, высокопроизводительное программное обеспечение для моделирования электромагнитных полей, используемое для анализа беспроводных устройств, печатных плат, элементов силовой электроники и прочих электронных устройств различного применения. HFSS является отличным инструментом для решения задач радиолокации, расчета ЭПР объектов со сложной геометрией. На вебинаре рассмотрены следующие нововведения:

• Увеличена точность расчетов с использованием решателя SBR+ для анализа рассеяния излучения на электрически больших объектах;
• Интерфейс для работы с антенными решетками стал более удобен;
• Улучшенный итерационный матричный решатель;
• Работа с результатами на этапе Pre и Post-обработки;
• 3D-компоненты для моделирования задач EMI / EMC.

Вебинар 5. Запись вебинара. Точные вычисления в ANSYS HFSS

Описание: Вопрос точности волнует любого инженера, использующего в своей работе ANSYS HFSS. Поэтому данный вебинар мы решили посвятить именно этой теме.