HFSS-IE反射面仿真

反射面天线设计新方法

向胜昭

ANSYS高级应用工程师天线设计指标

①天线扫描方式

②天线工作频率

③天线增益

④天线尺寸限制

⑤天线重量要求

⑥天线波束覆盖

⑦天线副瓣电平

⑧天线极化形式

⑨天线驻波

……

决定天

线采用

什么样

的形式

具体

实现

反射

面？

反射面天线应用分类反射面天线解决方案

•“高增益、低副瓣、相控阵”反射面天线

•难点：

–Electrically Large

–High Accuracy (Low sidelobe, shelter)

–High complexity(Active match, complicated shelter)

Electrically Large

高阶有限元＋

迭代法矩阵求解器

场到场链接(Data Link )

混合阶网格剖分

(Mixed Element Order)

区域分解法(Domain

Decomposition Method) 曲面共形网格剖分（Curvilinear Meshing ）

…

HFIE （高频积分方程法）

混合全波分析

PO 混合……Dish antenna

Single Cell-ADK

High Accuracy

Unit Cell-Floquet

System-cosimulation

Finite Array-HPC……

High complexity

------Variety of methods

High complexity

•解决策略：

–HFSS

–HPC (DDM –domain decomposition method)–HFSS-IE

–HFSS + HFSS-IE (Datalink)–FE-BI (Hybrid Method)

–PO (Might as well add HFSS-IE)

1. 反射面天线的HFSS仿真

2 meter (40λ)

精确可靠，快速易用

•成熟可靠的有限元电磁场求解技术

（适应性好，编程难度大）

•自动化的共形网格生成，保持结构的细节特性

•独有的自适应网格剖分

•自动迭代给出满足精度要求的结果

初始网格自适应加密后的网格

三

维

高

频

结

构

全

波

仿

真

工

具

HFSS

HFSS 1. 反射面天线HFSS仿真

●6GHz solve frequency

●2 meter dish (40λ)

●11,280 cubic λvolume

●CP circular horn feed

●Ran two cases:

Single 128GB, 8 core

2 meter (40λ)

1. 反射面天线HFSS仿真

6 hours 53

minutes to

complete

adaptive pass 1

94GB of RAM

Fell back to the direct solver!

2. HPC仿真反射面天线

2 meter (40λ)

•

Distributes mesh sub-domains to network of processors

•Distributed memory parallel technique •

Significantly increases simulation capacity

–64-bit meshing

•Highly scalable to large numbers of processors •

Multi-processor nodes can be utilized

HPC distributes mesh subdomains to networked processors and memory

HPC for HFSS

HPC 的使用

1

2

3

4

5

6

7

8

2. HPC 仿真反射面天线

•6GHz solve frequency •2 meter dish (40λ)•11,280 cubic λvolume •CP circular horn feed

•Ran two cases:

Seven mixed machines, 28

cores, 72GB

2 meter (40λ)

ANSYS Test Computers Used

1) 4 cores, 8GB (sjc01)2) 4 cores, 8GB (sjc02)3) 4 cores, 8GB (sjc03)4) 4 cores, 8GB (sjc05)5) 4 cores, 8GB (sjc11)6) 4 cores, 16GB (sjc09)7) 4 cores, 16GB (falcon)Total of 7 computers.28 cores, 72GB of RAM.

Assembled list of standard workstations to be used for HPC

2. HPC 仿真反射面天线