ANSYS電磁分析解決方案

1、ANSYS電磁分析解決方案最完整的電磁分析技術(shù)產(chǎn)品關(guān)鍵字完整的電磁分析技術(shù)獨(dú)特的耦合場分析特性良好的易用性和統(tǒng)一的軟件結(jié)構(gòu)精確求解電大尺寸電磁輻射/散射問題系統(tǒng)級EMC/EMI概述自電子電氣產(chǎn)品進(jìn)入生活以來，產(chǎn)品設(shè)計師們就一致關(guān)心著能夠滿足用戶各種需求的指標(biāo)。對于產(chǎn)品性能的可靠性分析，由最初的經(jīng)驗預(yù)估、理論計算，發(fā)展到了如今的計算機(jī)仿真，產(chǎn)品設(shè)計朝著計算機(jī)實現(xiàn)虛擬設(shè)計、虛擬實驗的必然方向前進(jìn)。性能相對簡單、測試成本較低的電子電氣產(chǎn)品，可以通過原型或者簡化實驗完成性能評估。對于具有復(fù)雜性能和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的電子電氣產(chǎn)品，往往要求昂貴的測試設(shè)備，較長的實驗周期，并對周圍的測試環(huán)境有較強(qiáng)的依賴性。這樣條件

2、下要完成某種產(chǎn)品在多種狀態(tài)的性能評估，需要較高成本，并且難以滿足一致性標(biāo)準(zhǔn)。而現(xiàn)代電子電氣產(chǎn)品的復(fù)雜性，需要在產(chǎn)品設(shè)計階段就能給出指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計的原則和標(biāo)準(zhǔn)，并完成產(chǎn)品的優(yōu)化、更新設(shè)計。計算機(jī)硬件條件的飛速發(fā)展和工程實際的市場需求，促進(jìn)了計算機(jī)數(shù)值分析方法的不斷進(jìn)步，使計算機(jī)仿真對產(chǎn)品設(shè)計的指導(dǎo)意義愈加明顯。1970年，市場的廣泛需求促使了專業(yè)的仿真軟件公司一ANSYS成立，并開始向用戶提供在結(jié)構(gòu)場、溫度場、流體場和電磁場等領(lǐng)域的全面解決方案。C注：電尺寸是指結(jié)構(gòu)的幾何尺寸與電磁波波長的上比值，一般定義待分析結(jié)構(gòu)尺寸大于十個波長的問題為電大尺寸問題；高頻漸近方法和“低頻”數(shù)值方法最終都通過計算機(jī)

3、計算實現(xiàn)，區(qū)別在于高頻漸近方法通過對物理現(xiàn)象的分析，對麥克斯韋方程組推導(dǎo)后，采用了相應(yīng)的物理近似，因此可以處理遠(yuǎn)大于10個波長的電大尺寸問題。而“低頻”方法嚴(yán)格根據(jù)麥克斯韋方程組進(jìn)行計算，只存在數(shù)值技術(shù)上的誤差，故一般情況下，只能處理電尺寸不大的高J頻問題。復(fù)雜電子電氣產(chǎn)品中的電磁場往往具有結(jié)構(gòu)材料復(fù)雜、具有復(fù)雜的激勵和邊界條件等挑戰(zhàn)，因此在工程實踐和科學(xué)研究中出現(xiàn)了針對不同問題的分析方法：按照數(shù)學(xué)方程的不同，分為微分方程方法（代表性的如有限元FEM,時域有限差分方法FDTD等）和積分方程方法（代表性的如矩量法MOM等）；按照計算的電尺寸大小，分為高頻漸近方法（物理光學(xué)方法PO，一致漸近繞射理

4、論UTD等）和“低頻”數(shù)值方法（有限元FEM,矩量法MOM）。對于復(fù)雜的電磁問題，往往單一的方法不能完全解決問題，需要多種方法，多種工具混合使用。產(chǎn)品特色最完整的電磁分析技術(shù)ANSYS充分利用各種電磁計算方法的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展了多個適用于不同領(lǐng)域的電磁分析模塊，這些模塊優(yōu)勢互補(bǔ)、在統(tǒng)一的軟件界面（ANSYSPrepPost）下共同解決各種復(fù)雜的電磁分析問題。這些程序模塊的相關(guān)信息如下表及下圖所示：高分析對象的工作頻率低ANSYS提供的電磁產(chǎn)品模塊名稱EmagEmagHF，EmaxFEKO簡要描述低頻電磁分析有限元法高頻電磁分析矩量法及混合方法高頻電磁分析計算方法有限元(FEM)；邊界元(BEM)；有

5、限元(FEM)矩量法(MM)；快速多極子(FMM)物理光學(xué)方法(PO)；一致性幾何繞射理論(UTD)；MM/PO/UTD多種方法混合主要特色非線性磁場；場路耦合分析；元器件庫/高度自動化；復(fù)雜介質(zhì)/復(fù)雜結(jié)構(gòu)；計算精確，計算速度快；善于處理各種電大尺寸問題；主要應(yīng)用領(lǐng)域電動機(jī)/發(fā)電機(jī)；變壓器/高壓電器；電磁開關(guān)/電磁致動；電磁攪拌/電解漕；感應(yīng)加熱/感應(yīng)測試；MEMS/電參數(shù)提??；電磁力/力矩/發(fā)熱；波導(dǎo)/同軸線/微帶線；濾波器/功分器/諧振腔；電小天線輻射特性；雷達(dá)散射截面積RCS；微波電路和設(shè)備；轉(zhuǎn)接頭/數(shù)字電路；器件級EMC/EMI；電大尺寸雷達(dá)天線輻射特性多天線系統(tǒng)/天線陣列；載體上的天

6、線布局/干擾/耦合；大型目標(biāo)雷達(dá)散射截面積RCS；電磁輻射/散射的地面/水面效應(yīng)；同軸線/微帶線/電磁屏敝；系統(tǒng)級EMC/EMI分析；分析對象的規(guī)模/尺度ANSYS電磁產(chǎn)品及其應(yīng)用領(lǐng)域獨(dú)特的耦合場分析特性梳狀驅(qū)動器在靜電力作用下的結(jié)構(gòu)變形電磁場分析獲得的電磁力/電磁力矩、電磁發(fā)熱等對電子結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性、溫度分布等有直接的影響，ANSYS獨(dú)具特色的多場耦合分析功能可直接將電磁分析的結(jié)果作為結(jié)構(gòu)力學(xué)分析或溫度場/流場分析的載荷和邊界條件作進(jìn)一步的分析，也可以反過來考慮結(jié)構(gòu)變形、溫度分布等對電子結(jié)構(gòu)的電磁性能影響。這種耦合分析功能使得ANSYS電磁分析的意義得到更廣泛的拓展。詳情可參閱ANSYS多物

7、理場仿真良好的易用性和統(tǒng)一的軟件結(jié)構(gòu)ANSYS上述電磁分析模塊均可由著名的ANSYS前后處理和GUI界面程序“ANSYSPrepPost”來建立分析模型，用戶無需學(xué)習(xí)使用多個不同的軟件界面，且該前后處理程序也通用于ANSYS多物理場分析。經(jīng)歷數(shù)十年發(fā)展，ANSYSPrepPost的易用性在全球廣受贊揚(yáng)：輕松建立復(fù)雜幾何模型、智能化的網(wǎng)格劃分、與CAD/EDA等軟件良好的數(shù)據(jù)接口，詳情可參閱ANSYS相關(guān)技術(shù)文檔。精確求解電大尺寸電磁輻射/散射問題電大尺寸結(jié)構(gòu)的電磁輻射/散射問題歷來是高頻電磁場分析領(lǐng)域的難點(diǎn)、也是現(xiàn)今電磁計算技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)。ANSYS以矩量法、快速多極子方法等為主的精確算法，以

8、及這些算法的大規(guī)模并行計算技術(shù)，使得在現(xiàn)有的常用計算機(jī)條件下精確求解數(shù)十個波長甚至上百個波長的電大尺寸問題成為可能。再配上PO/UTD等高頻近似技術(shù)以及MM/FMM/PO/UTD等混合計算技術(shù)，可以很好地解決現(xiàn)代電磁設(shè)計中的各種大型電磁仿真計算問題。70X50個波長的大型飛機(jī)上9付天線共同工作下的三維輻射方向圖系統(tǒng)級EMC/EMI某彈載控制設(shè)備EMC性能分析車載天線EMC性能分析EMC/EMI特性是電子產(chǎn)品的關(guān)鍵指標(biāo)，受多種因素影響，分析難度很大，對于整個產(chǎn)品系統(tǒng)來說尤其如此。ANSYS完整的電磁仿真技術(shù)尤其是高頻精確算法和混合算法技術(shù)為系統(tǒng)級EMC/EMI分析提供了最完善和最有效的技術(shù)手段。

9、分析功能低頻電磁場分析ANSYS低頻電磁場分析由Emag模塊完成，主要包含下列具體功能：靜電場/H單元和P單元丁Trefftz區(qū)域遠(yuǎn)場/開放邊界丁電容計算和提取/電場力計算丁網(wǎng)格隨移和重劃電容計算梳齒結(jié)構(gòu)靜電場分析H單元主要通過增加網(wǎng)格密度來提高計算精度，P方法通過自動改變單元的階次來滿足設(shè)定的計算精度要求。對于具有大縱橫比的結(jié)構(gòu)（典型應(yīng)用領(lǐng)域為具有多薄層的IC和MEMS結(jié)構(gòu)），使用混合有限元一邊界元技術(shù)的Trefftz方法，可以實現(xiàn)用較少網(wǎng)格精確仿真靜電場問題，實現(xiàn)對分布式電容的提取。高壓開關(guān)管耐壓分析ANSYS具備先進(jìn)的靜電結(jié)構(gòu)耦合功能，從而可直接耦合計算電場力結(jié)構(gòu)變形。同時，結(jié)構(gòu)變形尤其

10、是大變形后會引起電場計算模型的尺度變化，ANSYS的網(wǎng)格隨移和重劃功能為這種耦合計算的精確性提供了技術(shù)上的保障。靜電場分析功能可以在高壓開關(guān)、高壓輸電設(shè)備、電子產(chǎn)品防擊穿、電子產(chǎn)品電容提取等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。電流傳導(dǎo)分析/復(fù)雜導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的電流分布丁焦耳熱生成/將計算出的分布電流作為磁場分析的激勵條件在微電子封裝領(lǐng)域，不同的封裝工藝要求對各種IC引腳的焊接方式、焊點(diǎn)形狀、材料進(jìn)行電流傳導(dǎo)模擬，并分析其周圍的磁場分布情況。用電磁方法進(jìn)行含雜質(zhì)金屬冶煉、分解、攪拌等過程中，大電流的具體分布、周圍感應(yīng)場的分析、能源損耗等需要進(jìn)行電流傳導(dǎo)和焦耳熱生成的計算分析。匯流排電流傳導(dǎo)溫度場結(jié)構(gòu)耦合分析金屬冶煉中

11、電流沿液流的分布靜磁場和低頻交流、瞬態(tài)磁場分析/基于節(jié)點(diǎn)解的二維和三維矢量位方法/基于棱邊元的三維矢量位方法/針對不同連通域和材料組成的三維標(biāo)量位方法（DSP、RSP、GSP方法）/線性材料和非線性材料（程序自帶/用戶輸入）/諧波分析和時變瞬態(tài)激勵分析/絞線圈和塊導(dǎo)體/速度效應(yīng)/電流和電壓激勵/麥克斯韋方法與虛功方法計算電磁力和力矩/線圈電阻、電感和磁鏈/儲能及共能/感生電流分布、渦流，啟動電流/功耗（銅損、鐵損）電機(jī)磁力線和磁密分布磁懸浮裝置的磁場分析在高電壓、大電流等操作人員難以到達(dá)的控制平臺中，以及自動控制發(fā)展的需要，往往采用電磁鐵等繼電設(shè)備開關(guān)，需要進(jìn)行電磁力等分析。在電機(jī)領(lǐng)域，需要根

12、據(jù)永磁體、靜態(tài)、交流等不同加載分析電機(jī)的力矩特性、材料飽和、極齒形狀等對電機(jī)性能的影響，也需要根據(jù)控制電路，對電機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行分析，并給出靜止、啟動和運(yùn)行狀態(tài)下的各種指標(biāo)。1210051015202530354045角度ANSYS磁場分析功能和控制電路功能可以進(jìn)行上述各種分析。在分析中充分考慮到磁性材料的復(fù)雜性，ANSYS材料庫在提供部分標(biāo)準(zhǔn)材料特性的基礎(chǔ)上，允許用戶輸入特殊非線性材料曲線并保存供下次分析調(diào)用。在三維矢量問專用機(jī)電式驅(qū)動電機(jī)矩角特性分析電解槽電流傳導(dǎo)和磁場分析變壓器場路耦合分析題中，針對鐵磁材料和永磁材料的連通情況，提供了基于不同簡化方法的差分標(biāo)量位方法（DSP）、減縮標(biāo)量位方

13、法（RSP）和通用標(biāo)量位方法（GSP），在相同分析精度的情況下，提高了分析速度。對于需要更高精度的分析計算時，除了采用基于節(jié)點(diǎn)的方法以外，還提供基于棱邊元的方法，可以更為準(zhǔn)確地處理諸如復(fù)雜形狀電流加載等問題。對采用絞線圈的加載情況，還提供絞線圈單元，通過說明實常數(shù)來描述不同的線圈形式。對于電機(jī)等分析對象中含用導(dǎo)條等塊導(dǎo)體的情況，采用塊導(dǎo)體單元進(jìn)行模擬。對于運(yùn)動部件切割磁力線產(chǎn)生的反電動勢，可以通過設(shè)置單元的速度效應(yīng)屬性來進(jìn)行控制。根據(jù)分析和工程實際的要求，提供基于電流和電壓的加載方式，還可以根據(jù)復(fù)雜的控制電路，耦合加載點(diǎn)到二維或三維有限元區(qū)域，進(jìn)行多相、多電路單元的控制電路加載。磁場求解后，可

14、以在后處理中得到使用麥克斯韋方法和虛功方法計算的電磁力和力矩；可以計算絞線圈等部件的線圈電阻、電感和磁鏈，可以得到不同部件的儲能及共能（非線性材料飽和會導(dǎo)致共能幾倍于儲能）；可以生成直接耦合到結(jié)構(gòu)和溫度場分析的力和焦耳熱；并得到感生電流的分布和渦流損耗、線圈損耗等。電路分析和“電磁場電路耦合（場路耦合）”分析/類似SPICE模式的電路單元/電阻、電容、電感、二極管等各種元器件/電壓和電流源（含受控源）丁機(jī)電耦合單元/鼠標(biāo)點(diǎn)擊的電路創(chuàng)建工具/任意復(fù)雜放置模擬電路/與有限元區(qū)域的絞線圈和塊導(dǎo)體耦合/靜態(tài)、諧波和瞬態(tài)分析通常，諸如電機(jī)、變壓器、電磁開關(guān)等分析對象的場特性是與其外部連接電路相關(guān)的，有限

15、元分析時需要考慮電路的一體化建模和分析。ANSYS提供類似SPICE模式的電路建模方式，模擬包括電阻、電容、電感、獨(dú)立源、受控源在內(nèi)的線性電路和包含二極管、齊納二極管在內(nèi)的非線性電路。ANSYS自帶的電路創(chuàng)建工具可以通過圖形化的電路示意圖，協(xié)助用戶方便的建立電路分析模型，直接對有限元場分析區(qū)域施加電壓、電流等激勵載荷，真正實現(xiàn)電路和有限元區(qū)電磁場分析的耦合由于基于計算機(jī)仿真，因此各個元器件可以任意放置，計算機(jī)自動判別其串連、并聯(lián)形式，并通過計算得到各個節(jié)點(diǎn)的電壓、電流值。在ANSYS中通過節(jié)點(diǎn)耦合，可以實現(xiàn)電路與包含了非線性材料在內(nèi)的絞線圈和塊導(dǎo)體有限元區(qū)域的耦合。另外，ANSYS電路分析還支

16、持獨(dú)特的機(jī)電轉(zhuǎn)換三相交流感應(yīng)電機(jī)場路耦合分析I弋弋jAJ魏怨蹲fc采用凝聚模式進(jìn)行電磁一結(jié)構(gòu)耦合分析結(jié)構(gòu)場之間進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換和儲存，為機(jī)電系統(tǒng)的電路單元（傳感器TRANS126單元），該單元能在電場分析提供獨(dú)一無二的模擬手段oANSYS還可通過結(jié)構(gòu)分析提取出機(jī)電結(jié)構(gòu)（尤其是MEMS系統(tǒng)）中相關(guān)部件的凝聚模型（力學(xué)響應(yīng)特性），用一個單元代替（ROM144單元），以方便快捷地進(jìn)行系統(tǒng)的電磁一結(jié)構(gòu)耦合分析。粒子跟蹤和其他/靜電場和靜磁場分析中的帶電粒子軌跡/用戶自定義單元、文件、宏命令、子程序/ANSYS參數(shù)化設(shè)計語言（APDL）/并行處理/優(yōu)化設(shè)計和靈敏度分析/隨機(jī)有限元分析（概率設(shè)計）/在進(jìn)行電場

17、和磁場分析后，ANSYS可以實現(xiàn)對帶有一定電荷、質(zhì)量和初速度的粒子的運(yùn)動軌跡進(jìn)行跟蹤。1場致發(fā)射器中的粒子軌跡綜上，ANSYS提供了一整套用于靜態(tài)、交流、瞬態(tài)低頻電磁場分析的完整工具，可以用于靜電場、靜磁場、電磁場、電路、電流傳導(dǎo)等各種分析領(lǐng)域，可以計算各種電磁結(jié)構(gòu)的電磁力、力矩、電感、電阻、電容和焦耳熱、場泄漏、飽和、電場強(qiáng)度、磁場強(qiáng)度等各種關(guān)心的參數(shù)。有限元法高頻電磁場分析電子機(jī)箱高頻電磁屏蔽計算在多種多樣的高頻電磁求解技術(shù)中，有限元方法（FEM）的優(yōu)勢在于：可以很好地處理由復(fù)雜材料構(gòu)成的、具有復(fù)雜幾何形狀的器件級結(jié)構(gòu)的高頻電磁問題。ANSYS基于有限元方法的高頻電磁求解技術(shù)具有如下主要的

18、功能特性：全波求解電磁波的傳播、輻射、散射、諧振采用高精度的切向邊界單元一階和二階單元（支持四、五、六面體混合單元計算）12.6GHz下的波導(dǎo)濾波器/完善的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)形式和激勵模式（同軸、矩形、平行板、圓形等）/可以處理各種復(fù)雜邊界條件（理想導(dǎo)電體PEC、理想導(dǎo)磁體PMC、遠(yuǎn)場輻射條件、導(dǎo)電體上涂敷介質(zhì)（吸波材料）、阻抗條件IBC、表面屏蔽、完全匹配層PML等）/靈活多樣的激勵模式（各種形式的波導(dǎo)端口激勵、體電流密度、面電流密度、線電流密度、點(diǎn)電流密度平面波、表面磁場、表面電場、線電壓源等）/能夠處理各種復(fù)雜材料：有耗材料和無耗材料、各向同性和各向異性材料、復(fù)數(shù)形式材料（復(fù)介電常數(shù)和導(dǎo)磁系數(shù)）、

19、帶頻響的材料等/獨(dú)具特色的快速掃頻計算（利用ANSYS獨(dú)有的級數(shù)展開技術(shù)，一次計算即可完成整個所關(guān)心頻率范圍的掃頻分析）/并行計算丁高頻分析能獲得所分析對象的如下主8GHz下的同軸一矩形波導(dǎo)適配器z下的貼片天線（同波導(dǎo)轉(zhuǎn)接頭性能射頻適配器微帶饋源）微帶線波導(dǎo)傳輸特性優(yōu)化要參數(shù)：節(jié)點(diǎn)電場強(qiáng)度、磁場強(qiáng)度單元單位體積生成的焦耳熱、能量損耗單元波印亭矢量近場特性（近區(qū)電場和磁場）遠(yuǎn)場特性（遠(yuǎn)區(qū)電場和磁場、雷達(dá)散射截面RCS、天線方向圖PATT）等效傳輸網(wǎng)絡(luò)的散射矩陣參數(shù)（S-參數(shù)）并以Touchstone格式輸出入射功率和傳輸/反射功率低通濾波器方向耦合器/電動勢、磁動勢和等效傳輸網(wǎng)絡(luò)的特征阻抗-/同

20、軸波導(dǎo)等效傳輸線參數(shù)UH/電磁場的共振頻率和共振模態(tài)（模式分析）-hinrr/諧振腔品質(zhì)因子（模式分析）ANSYS可以在兩個前后處理環(huán)境下進(jìn)行限元法高頻電磁分析,一個是ANSYS多物理場前后處理環(huán)境（ANSYSPrepPost,產(chǎn)品模塊為EmagHF）,個是高頻專用前后處理環(huán)境（ANSYSEmaxPrepPost，產(chǎn)品模塊為Emax），這兩個前后處理環(huán)境下的高頻求解功能是一致的，但后者提供了更便捷的處理手段：天線近場特性/簡潔易用、專門針對電子工程師的圖形用戶界面/全參數(shù)化實體建模，Undo功能/高級幾何原形庫：波導(dǎo)、微帶線、各種器件（拋物面天線、螺旋天線、環(huán)天線）/復(fù)雜幾何體全自動六面體網(wǎng)格

21、劃分、全自動混合網(wǎng)格劃分、自動確定單元尺寸丁自動創(chuàng)建完全匹配層單元（PMA）/與CAD的雙向全參數(shù)化模型傳遞/無需附加其它模塊，直接進(jìn)行高頻電磁一熱耦合分析（極其方便地模擬射頻/微波加熱）/在給定的范圍自動修改結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)進(jìn)行一系列運(yùn)算以獲取“設(shè)計空間”ANSYS獨(dú)特的快速掃頻技術(shù)極大地提高了高頻器件頻率相關(guān)參數(shù)的計算效率，其核心為變分技術(shù)（來源于ANSYS收購的CADOE公司的級數(shù)展開優(yōu)化技術(shù)），只需單次有限元計算即可獲得寬頻范圍內(nèi)的響應(yīng)特性。在耦合場分析方面ANSYS有限元高頻電磁仿真技術(shù)也獨(dú)具特色：直接耦合溫度場分析。AnazDEH他WJMat天線遠(yuǎn)場方向圖IBFAMMWter波導(dǎo)、微帶

22、線、各種天線結(jié)構(gòu)等的原形庫以及直觀的加載方式AANStSEMAXg71tgWuur*VMmDbPC3c胄倫N邑；|唱a生日ggp口曰Jjo匚快速掃頻功能準(zhǔn)確求解S參數(shù)波導(dǎo)溫度分布（高頻電磁熱耦合分析）UTD1MM/PO/UTD混合計算模型豐富的介質(zhì)體算法在損耗介質(zhì)和阻抗導(dǎo)體中，高頻電磁能量是以熱量的方式損耗的，溫度分布通常都是高頻電子器件所非常關(guān)心的性能。ANSYS的優(yōu)勢還體現(xiàn)在輔助電子器件結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，其“ModelExplorer”功能允許用戶針對特定的設(shè)計參數(shù)進(jìn)行“參數(shù)掃描”計算，也就是程序在一定范圍內(nèi)自動地多次改變設(shè)計參數(shù)（如結(jié)構(gòu)尺寸等）并完成整個分析過程（劃分網(wǎng)格、加載、求解等），使

23、用戶能很方便地獲取整個“設(shè)計空間”上產(chǎn)品的性能特性。矩量法和混合方法高頻電磁分析對于具有廣大市場需求的高頻電磁場領(lǐng)域，除了計算常規(guī)的電小尺寸的問題外，在雷達(dá)目標(biāo)識別、天線輻射、多天線及載體耦合等領(lǐng)域還需要能夠解決電大尺寸輻射、散射、傳播問題的電磁場分析工具?；谟邢拊椒ǖ腅magHF、Emax、以及其它基于差分法等的高頻電磁分析工具在處理這類開放域的問題時需要對傳播空間劃分網(wǎng)格，需要在距離分析對象周圍相當(dāng)距離的位置設(shè)置具有一定層數(shù)、一定厚度的吸收邊界條件，由于這些參數(shù)的設(shè)置對用戶有較高的工程經(jīng)驗要求，并難于在當(dāng)前計算機(jī)硬件條件下實現(xiàn)大規(guī)模問題的分析。因此，ANSYS公司推出了Emax的補(bǔ)充工

24、具，具有矩量法（MM）計算核心，能夠混合物理光學(xué)方法（P0）和一致性幾何繞射理論（UTD）等高頻方法的針對電大尺寸問題的計算模塊FEKO。由于FEKO基于嚴(yán)格的積分方程方法，用戶無需對傳播空間進(jìn)行網(wǎng)格劃分；由于積分方程基于格林函數(shù)構(gòu)建，用戶無需設(shè)置吸收邊界條件；只要硬件條件許可，矩量法（MM）可以求解任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)的電磁問題。對于超電大尺寸的問題，使用FEKO的混合方法來進(jìn)行仿真模擬：對于關(guān)鍵性的部位使用矩量法（MM），對其他重要的區(qū)域（一般都是大的平面或者曲面）使用PO或者UTD。另外，對PO方法，F(xiàn)EKO使用了棱邊修正項和模擬凸表面爬行波的?？穗娏鱽硖岣吣M精度。這樣，F(xiàn)EKO真正實現(xiàn)了MM

25、方法和PO/UTD的混合，可以根據(jù)不同的電磁問題，對混合方法進(jìn)行不同范圍的組合，可以根據(jù)用戶的需要進(jìn)行快速精確的電磁計算，得到滿意的精度和速度。FEKO中如下技術(shù)的運(yùn)用使矩量法能處理大范圍的各種復(fù)雜實際工程問題：/用于多層介質(zhì)的平面格林函數(shù)/用于處理介質(zhì)體的面積分方程（面等效原理SEP）和體積分方程（體等效原理VEP）/介質(zhì)涂敷線段、薄介質(zhì)基片、球格林函數(shù)等/用于模擬真實地面的集總反射系數(shù)近似/Sommerfeld積分/快速多極子（FMM）和多層快速多極子（MLFMM）解算方法使用FEKO的高頻方法，根據(jù)計算機(jī)硬件條件和典型的脈沖激勵待求解問題精度要求的不同，可以求解成百上千個波長的電磁問題。

26、同時，由于電磁波工程實用頻率總是在不斷攀升的，待分析的電磁問題的電尺寸也越來越大,FEKO提供了單機(jī)多CPU并行、多機(jī)網(wǎng)絡(luò)并行等程序版本以及支持大內(nèi)存（最大可達(dá)到16GB）運(yùn)行的UNIX版本等，以滿足工程實用需要。偶極子天線優(yōu)化設(shè)計（設(shè)計參數(shù)為和a，優(yōu)化目標(biāo)為增益最大），右圖中黃線表示的是單純形法尋優(yōu)歷程利用其獨(dú)特計算技術(shù)，F(xiàn)EKO可以處理各種復(fù)雜材料構(gòu)成的均勻背景介質(zhì)、分層介質(zhì)問題，可以考慮地面、海面的反射效果，可以考慮微帶電路、微帶天線等多層結(jié)構(gòu)問題，可以計算電磁場強(qiáng)度、S參數(shù)、電壓、輸入阻抗、雷達(dá)截面積（RCS）、遠(yuǎn)場和近場、天線方向圖、增益、極化、特殊吸收比（SAR）等，并做結(jié)果的云圖

27、、矢屏蔽箱體內(nèi)單極天線在10MHz至1.5GHz范圍內(nèi)的頻響特性利用量、動畫、切片顯示。在ANSYS統(tǒng)一的前后處理器（ANSYSPrepPost）中，可以方便地建立諸如飛機(jī)、艦船、導(dǎo)彈、坦克、汽車等復(fù)雜分析對象的高頻電磁計算模型（幾何模型和MM/PO/UTD網(wǎng)格模型）。也可以直接輸入各種高級CAD軟件（如UG、Pro/E、CATIA等）創(chuàng)建的幾何模型，然后再自動剖分網(wǎng)格，避免電磁分析人員在構(gòu)建幾何模型方面花費(fèi)過多時間。FEKO的時域電磁場分析功能通過傅氏變化和逆變換來實現(xiàn)時域和頻域的轉(zhuǎn)換，并提供了多種常用的電磁脈沖激AFS技術(shù)只需計算39個點(diǎn)即得準(zhǔn)勵模式（諸如高斯脈沖、三角脈沖、雙指數(shù)脈沖、斜

28、坡函數(shù)確結(jié)果，常規(guī)方法需算1500個點(diǎn)InputadmittanceofForkedMonopoleCcndustance;ADAPTFEKOSusGepignce;ADAFTFEKO口匸QnWuctignce:占ctaptivesampleSuscept$皿&剛?cè)瘴鞆昕谟汭i:ii:i150200250FrequencyMHz300等）。對于工程中的寬頻響應(yīng)分析，采用分段步進(jìn)或者自適應(yīng)頻率選擇，來得到頻帶內(nèi)響應(yīng)。FEKO具有良好的優(yōu)化設(shè)計能力，基于多種優(yōu)化算法（諸如單純形法、共扼梯度法、準(zhǔn)牛頓法等等），可針對增益、隔離、RCS、輻射方向圖、阻抗系數(shù)、反射系數(shù)、近場場值等指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化分析，達(dá)到

29、分析設(shè)計一體化的目的。FEKO獨(dú)具特色的自適應(yīng)頻率采樣（AFS）技術(shù)使其具有快速而精確的掃頻計算能力。該技術(shù)利用有理樣條函數(shù)來asf技術(shù)僅需9個采樣點(diǎn)即可準(zhǔn)確自動選擇掃頻計算的采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)的梳密分布與響應(yīng)曲線計算叉形單極天線整個頻段內(nèi)的直接相關(guān)（比如，在諧振頻率處會自動增加采樣點(diǎn)），在同頻響特性等精度下，該技術(shù)極大地減少了掃頻分析的計算時間。ANSYS矩量法和混合方法高頻電磁分析模塊FEKO在如下領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用：天線設(shè)計基于其獨(dú)特的高頻算法，F(xiàn)EKO廣泛應(yīng)用于包括線天線、面天線、喇叭天線、反射面天線、相控陣天線、微帶天線等各種天線結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，計算和優(yōu)化各種關(guān)心的天線性能參數(shù)。對數(shù)周期天線Far-FteklOatr)v*Anle線天線陣I