Ansys HFSS三种自适应网格如何选

新闻资讯 | 2025/7/26

HFSS的自适应剖分

•生成几何体共形的四面体网格,加密网格的尺寸小于用户设定值;

•采用迭代算法求解模型的场,并智能细化网格直到S参数收敛误差到小于用户规定的门限值即Max Delta S

–用户自定义频率即进行自适应网格剖分的频率;

–每步求解后,对四面体单元按满足麦氏方程组的精度等级进行“分级”;

–用户自定义每步进行自适应加密的网格比例(默认30%)。


如下为单频点的过程:

图1:单频率下的自动自适应网格划分

在大多数情况下,使用单一解频率就足以生成准确的结果。对于谐振结构,目标频率扫描通常定义为以谐振频率为中心的频带;正是在这个频率下,模型最适合进行网格划分,数字应用中的宽带模型,例如高速连接器,以大约 1/3 的最大频率进行建模是合适的,因为数字信号的频谱能量在频谱的这一部分占主导地位。


Multi-Frequencies多频自适应网格

多个频率下的自动自适应网格划分对于多频段、多谐振器件,执行 adaptive 非常有用在多个频率下进行网格划分。以前,这种多频自适应网格划分可以使用多个频率的一系列相关网格设置来执行。考虑到这一点,HFSS 中的自适应网格划分过程已得到增强,以高效使用多个频率的信息调整网格以获得更准确、更可靠的解决方案,涵盖广泛的频率范围。当不确定执行自适应网格划分过程的频率时,该技术也可以用于宽带数字设备。

多频自适应网格划分过程类似于单频自适应网格划定过程;不同之处在于,描述模型几何形状的单网格是在多个频率下并行求解的。对于每个频率,对解进行分析,ANSYS HFSS使用来自多个频率的信息自动确定在哪里细化网格,以自动减少解的误差。然后,在误差相对较大的位置,对网格进行局部细化,包括基函数的大小和顺序。这种细化产生了在自适应过程中使用的频率下更准确、更可靠的网格。如下为一个双频天线的求解案例,方便大家直观了解网格划分:

图2: 双频天线的求解

相关求解设置的求解过程

图3: 双频天线的求解网格划分过程

在每次自适应过程中,如果启用了HPC并且有足够的计算资源可用,则网格将在每个频率上并行求解。如果没有HPC,或者如果网格太大,无法在给定的计算资源上以多个频率并行求解,则将按解决方案设置中指定的每个频率顺序求解网格。


Broadband宽带自适应网格

利用图 4所示的宽带解决方案频率设置是提高宽带设备解决方案精度的好方法。当选择最佳频率来适应网格存在不确定性时,此功能特别有用。图 6 (b)显示了 ANSYS HFSS 3D Layout 中 BGA 封装的一部分。在 0 – 30 GHz 频率范围内提取两个差分对(以蓝色突出显示)。

图4: BGA差分对结构

使用宽带解决方案设置,ANSYS HFSS将自动选择哪些频率包含在宽带自适应网格划分过程中。宽带解决方案设置将在每次自适应过程中依次解决三个频率。使用HPC时,自动自适应网格划分过程中可以包含其他频率。有了足够的计算资源,每个自适应网格将以自动选择的频率并行求解网格。请注意,如果在指定宽带解决方案设置之前已经定义了频率扫描,则此解决方案设置中的低频和高频将根据频率扫描的限制自动填充。

图5: 宽带Brodband求解设置


总结

HFSS中引入的多频宽带自动自适应网格划分过程扩展了经过时间测试的单频自动自适应网格处理的能力。现在,在适应过程中可以考虑多个频率,而不是仅在单个频率上细化网格,从而提高了覆盖宽频率范围的结果的准确性。

多频率解决方案设置允许在自动自适应网格划分过程中使用频率的明确定义。因此,这种方法适用于多频带设备,在运行模拟之前,已知其谐振频率。

宽带解决方案设置只需要感兴趣的频率范围;HFSS将自动选择在自动自适应网格划分过程中包含哪些频率。这种方法是一种高效便捷的方法,可以自动获得适用于宽带频率模拟的网格。