HFSS中的常用求解器介绍

HFSS是作为行业标准的三维全波电磁场仿真工具，对于高频和高速器件的设计工作必不可少。HFSS提供多种基于有限元(FEM)算法的求解技术，用户可根据需要执行的仿真模型来选择合适的求解器。

● 频域求解器

● 时域求解器

● 积分方程法求解器

● FE-IE混合求解器

● HFSS按需求解技术

        每种HFSS求解器都基于强大的自动求解流程，即用户只需要指定器件的几何模型、材料特性和希望得到的输出量，HFSS便能够根据以上信息使用有限元算法 自动地剖分产生合适、高效、精确的网格来求解问题。对于HFSS而言，是物理特性决定网格剖分，而不是网格剖分决定物理特性。

        HFSS频域求解器
HFSS 利用基于有限元算法的三维全波电磁场仿真求解器来计算器件的电磁特性。工程师可以通过使用HFSS来提取寄生参数（S、Y、Z）、可视化三维电磁场（近场 和远场），生成全波SPICE模型以有效的评估信号质量，包括传输路径损耗、阻抗失配引起的反射损耗、寄生耦合和辐射。

        HFSS时域瞬态求解器(HFSS Transient)
        HFSS时域求解是基于间断伽略金法（discontinuous Galerkin method, DGTD）的三维全波电磁场仿真求解器，采用基于四面体有限元技术，能得到和HFSS频域求解器一样的自适应网格剖分精度，该技术使得HFSS的求精精度 成为电磁场行业标准。工程师可利用短脉冲激励对探地雷达、静电放电、电磁干扰和雷击等应用问题开展研究。其它的应用包括时域反射阻抗以及短时激励下的瞬态 场显示也可以借助它来完成。这项技术完善了HFSS的频域求解器技术，帮助工程师对更加深入详细了解其所设计器件的电磁性能。

        积分方程求解器(HFSS-IE)
        HFSS-IE是可选的附加求解器，采用矩量法对开区域的导体表面电流源以及介质体进行计算。HFSS-IE适用于对电大尺寸结构的辐射以及散射特性研 究。其集成于HFSS界面中，可与HFSS共享几何模型、材料以及某些关键的求解器技术。与HFSS一样，该求解器使用改良的自适应算法进行最适宜的网格 剖分，使用户对计算结果更加信任。该求解器采用自适应交叉近似（ACA）方法结合迭代矩阵求解来降低内存消耗和复杂的计算请求，使其可以求解超大规模的问 题。
        用户可以在HFSS-IE中通过数据链接的方式将HFSS中的工程设计作为激励源。这样馈源可以在HFSS中创建，之后只需点击鼠标即可以将仿真的场结果 导入HFSS-IE的工程设计中去。作为一个选项功能，用户也可以将源仿真的馈源结构包含到HFSS-IE的设计模型中去，从而得到包含其散射特性的最终 结果。
        工程师可以结合HFSS建立一个联合工程，并选择最佳的求解器来仿真不同的待求问题，从而充分发挥各自求解器的优势。

        混合有限单元-边界积分法（Hybrid Finite Element-Integral Equation Method, FE-BI）
        FEBI技术是基于HFSS的区域分解以及三维积分方程技术开发的求解技术。这项技术在开边界上使用积分方程法，为FEM仿真提供一个理想的空间截断。 FE-BI技术结合了有限元和积分方程法的优点：用有限元法解决复几何结构问题，并用MOM直接计算自由空间格林函数来精确求解辐射以及散射特性。通过这 项新技术，天线设计人员可实现对远场辐射特性更理想、更精确的求解，从而使设计工作更加从容。对于包含天线平台的整体仿真，可以设置呈凹形且完全共形于物 体的辐射边界来减少有限元方法的求解空间，从而有效的减小问题规模。

        HFSS按需求解技术（HFSS Solver on Demand）
        HFSS按需求解技术使用户可以在Ansoft Designer直观的层结构版图界面中直接调用HFSS，为电子CAD软件（ECAD）的导入，绘图以及电磁设计的参数化提供了一个理想的设计流程。这 个接口为需要将传统基于二维层结构的设计转化为更加严谨、准确、可靠的HFSS三维模型的工程师提供了解决之道。使用按需求解技术，HFSS中的建模、材 料特性、端口设置和边界条件都可以在Ansoft Designer的版图界面中自动完成。Cadence Design Systems、Mentor Graphics以及Zuken软件中的RFIC版图、IC封装和印刷电路板模型均可直接导入Ansoft Designer并调用HFSS求解而不需要任何进一步的设置。还可将封装版图参数化来计算谐振和敏感度，得到电路运行中的阻抗变化。Ansoft Designer界面还支持传统ECAD原型，如封装焊盘、走线、焊丝、锡球等，为数字和射频工程师提供了最先进的解决方案。