复杂电磁环境中天线布局与互扰分析的挑战与方法.pdf

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8/16/2016

1 ©2016ANSYS,Inc. August16,2016 ANSYSUGM2016

HFSS混合算法求解器研发历程与展望

赵克钟博士

ANSYS首席研发专家

2 ©2016ANSYS,Inc. August16,2016 ANSYSUGM2016

基于区域分解的混合算法求解器

FE-BI

IE Region

PO Region Dielectric PO Dielectric IE Region

Dielectric Cavity

Linked Region

HFSS算法体系与混合算法求解器

3 ©2016ANSYS,Inc. August16,2016 ANSYSUGM2016

FE‐PML

混合 FE‐BI

分离 FE‐BIs

混合 FE‐BI和 IERegion

N=7.7M,137GB,136min

N=777K,18GB,29min

N=5.0M,78GB,101min

N=127K,5GB,6min

混合 FE‐BI和 PORegion

N=127K,1.6GB,1.5min

HFSS求解器演化历程

4 ©2016ANSYS,Inc. August16,2016 ANSYSUGM2016

基于区域分解的混合算法求解器

FE-BI

IE Region

PO Region Dielectric PO Dielectric IE Region

Dielectric Cavity

Linked Region

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5 ©2016ANSYS,Inc. August16,2016 ANSYSUGM2016

FE‐BI:FiniteElement– BoundaryIntegral有限元‐边界积分

无最近距离限制

◦

推荐最近 /10

无反射边界条件

◦

能理想吸收入射场，与辐射角度无关

任意形状的边界

◦

能包含分离区域

◦

边界与辐射体共形，减小了空气体积

FE‐BI计算消耗少

◦

空气盒子比 ABC或 PML小，能显著减小运算量

*注:ABC（AbsorbingBoundaryCondition）即常说的 Radiation边界

IE（积分方程法）

求解表面

FEM（有限元法）

求解空间区域

设置方法:

•

选择 Objects

•

AssignHybrid FE‐BI

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FE‐BI与 ABC对比

FE‐BI

ABC

FE‐BI

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FE‐BI与 ABC对比

• FE‐BI的内存占用仅有共形

ABC的 60%左右

◦

共形 ABC边界并不理想，

因为对边界表面的斜入射

波吸收不好

◦

PML边界尽管吸收良好，

但空气盒子体积大很多，

增加了仿真运算量

Method RAM ElapsedTime

ABC 15GB 70min

共形 ABC

11GB 40min

FE‐BI 7GB 30min

共形 ABC

FE‐BI

50cm

ABC

PML

FE‐BI与 PML对比

• FEM‐IE混合法可显著减少计算资源需求

◦

FEM 无需计算极耗资源的罩内空气区域

 若使用ABC或PML则需求解完整的空气区域

◦

使用两个相互分离的FEM‐IE区域

 与天线罩完美共形

 与喇叭天线 (26GHz

)共形

 两个区域间的耦合自动计算

26GHz

占用内存消耗时间

PML 259G(DDM) 840min

FE‐BI 64G 205min

19143λ³

使用FEBI边界后获得4.1倍的提速并节省75%的内存

FE‐BI

FE‐BI表面

2860λ³

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