电磁仿真概述.ppt

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1、课程目的了解电磁软件仿真领域及典型软件的特点了解基本的算法原理掌握FEKO和HFSS等软件仿真基本问题的方法掌握利用AnsysAIE软件进行模型修补和网格划分的方法具备利用软件仿真解决工程问题的能力电子系统仿真设计方法第一讲电磁仿真概述科学研究的三大方法理论研究数学方法、公式等物理理论、定理等实验研究化学实验生物实验……数值模拟第三大科学研究方法发展迅速，逐渐替代了部分实验研究基于飞速发展的计算机技术各种工程、理论计算GuassFaraday仿真的特点和优势灵活性方便的调整几何结构、材料属性、放置位置等关键参数针对某一环节进行单独分析

2、全面、深入可以根据用户要求分析任意部件、得到系统的任意电磁特性提供比测试丰富得多的信息效果在虚拟原型上改进设计，确保设计一次成功DevelopmentprocessConceptphaseTestphaseProductionphaseNumberofpossiblefixesCostofmakingfixes电磁场仿真的现状和前景电磁场仿真已经广泛地、成功地应用于电磁性能预测、设计的多个方面。在理解待分析的问题、合理设置仿真模型和求解参数的前提下，仿真完全可以代替测试。仿真所具有的高效费比、灵活性可以大幅提高设计效率。电磁仿真应用领

3、域EMC/EMIandSystemDesignVerificationRCS/ATRMicrowaveEngineeringHigh-speedCircuitsRelatedConnectorsbiomedicalWirelessComm.Laser&OptoelectronicsAntennasRFComponentsFASTESTgrowingmarketandnewchallengesMAXWELL方程组电磁理论的基础所有电磁仿真软件的最终目的即为求解麦克斯维方程组Maxwell不同问题的特点麦氏方程近似频率分析方法0稳态或静

4、态分析低准稳态或低频分析高全波高频分析是否忽略位移电流决定了问题的类型！电磁分析方法发展及分类解析方法（19世纪前）MIE理论WKB法高频方法GO,POGTD,UTDCT(复射线法),SBR（弹跳射线法）低频方法积分方程方法矩量法（MoM）多层快速多极子（MLFMM）微分方程方法有限元方法（FEM）有限差分法（FDM）混合方法高频/低频混合方法微分/积分混合方法电磁算法比较FieldmethodSourcemethodBaseElectromagneticfieldsCurrentsandchargesEquationsDiffere

5、ntialequationsIntegralequationsDiscretisation3-dimensional2-dimensionalInfinityofspace(openproblem)SpecialABC’smustbeintroducedExacttreatmentMethodsFiniteDifferencemethods(FD)FiniteElementmethods(FEM)MethodofMoments(MoM)AvailablecodeXFDTD,Empire,SEMCAD,HFSS,CSTFEKO,IE3D

6、,WIPL-D不同类型算法的特点积分算法在目标表面剖分二维网格，减少未知量考虑了所有网格单元之间的耦合相互作用矩阵为满阵，求解困难同等网格剖分尺度前提下，算法精度最高适合处理辐射、散射、电磁兼容等开域问题微分算法稀疏矩阵，求解容易三维体网格剖分，未知量多必须对开放边界进行近似处理（ABC、PML等）可计算规模较小适用于电小问题、波导器件问题时域软件适合处理系统的时域响应、宽带响应高频算法基于射线方法，考虑局部性效应、不考虑二次源的作用适合处理电大、平滑结构问题混合算法结合高频/精确方法的优点，在精度、速度、计算规模间取得平衡方程/基/

7、权函数优点缺点FDM有限差分基于麦克斯韦方程的微分形式Base:QuadraticpolynomsWeights:Diracfunctions-稀疏、对角矩阵-适用于不均匀介质-编程实现简单-需要全空间划分网格-处理无边界开域问题麻烦边界条件数值色散大FEM有限元基于麦克斯韦方程的微分形式Base:LinearpolynomsWeights:Linearpolynoms--稀疏、对角矩阵-适用于不均匀介质-适用于复杂结构-需要全空间划分网格处理无边界开域问题麻烦编程实现算法较难MOM/BEM矩量法和边界元基于麦克斯韦方程的积分形式Ba

8、se:ConstantpolynomsWeights:Green’sfunctions-只对边界划分网格，无需全空间网格划分-适用于复杂结构-适用于无边界的开域问题-稀疏矩阵是满阵-处理非均匀介质较难主流电磁算法比较电磁