Ansys HFSS网格技术介绍
电磁仿真网格的重要性 当电磁仿真软件计算时，它是通过将几何模型离散成为一个个单独的网格单元，再分别计算每个单元的电磁特性，从而推算出整体模型的电磁特性。换句话说，我们建立的几何模型并不是软件看到的模型，而网格剖分就是要让软件看到的模型尽量和我们建立的一致。网格质量直接影响到求解精度，通常做高频电磁场仿真会关心网格的以下几个方面：（1）网格剖分成功率，也就是会不会出现网格剖分错误，提示要模型简化和修复，此类问题通常会出现在外部导入模型情况下；（2）网格剖分效率，也就是剖分得快不快。这点对于求解大模型很重要。比如手机整机，大尺寸阵列天线等等；（3）网格剖分精度，直接影响求解精度，如电场梯度变化大的区域是否得到了更密集的网格剖分；（4）易用性，在满足以上3点的情况下，网格控制操作难易度和自动化程度； Ansys HFSS自适应网格剖分技术 在Ansys HFSS中，几何模型自动分成若干四面体，四面体的集 合形成了有限元网格。 波导合路器中的网格 ▲ //HFSS Classic Mesh和Tau Mesh//网格剖分质量的好坏与剖分方法直接相关。HFSS中默认有两种初始网格剖分方法，分别是classic mesh和tau mesh。classic mesh是先针对模型进行面网格剖分，再基于面网格进行体网格生成。而tau mesh则是直接生成体网格。默认设置是由HFSS自动选择网格剖分方法，但在某些特定的问题时，我们可以预先设置好相应的剖分方法，提高剖分的效率。比如薄层结构或小直径RF线圈模型，classic mesh更为适合。而当模型需要更为均匀的网格时，tau mesh则更为适合。 Tau mesh ▲ Classic mesh ▲在HFSS中，可对Initial Mesh Settings进行设定。Mesh Method推荐选择Auto，软件会根据几何图形的分析自动选择Tau或Classic mesh。 而针对曲面结构网格剖分，HFSS通过3个变量来控制。（1）Surface Deviation在Mesh过程中，曲面被多面化。平面和曲面之间有很小的距离，称为表面偏差。最大表面偏差是该距离的最大值。下图显示了HFSS中的网格圆柱体、圆柱体横截面和每个多面三角形中心附近出现的最大表面偏差。 （2）Normal Deviation最大 法线偏差是指曲面上近似于多面三角测量的任意两个法线之间的最大角偏差。 （3）Aspect Ratio最大长宽比控制三角形网格中最长边与最短边的比例。 同时，HFSS也提供了更为简单的Use Slider，通过滑块改变网格精细度的操作。//HFSS Phi Mesh和Flex Mesh//随着技术的发展，现在仿真的精细度要求越来越高，使得仿真模型的细节越来越多，模型结构也越来越复杂。比如手机的仿真，在验证手机天线和整机EMC时，需要对整机模型进行仿真，这种情况下传统的网格剖分方法已经力不从心。HFSS在最近的版本中增加了两种新的网格剖分方法，分别叫做phi mesh和flex mesh。Phi mesh特别适合于PCB类平面叠层结构模型，根据此类模型的特点即每一层的厚度相同的特点进行网格剖分，采用先进行面网格剖分，再取点生成体网格的方式，可以提升此类模型的网格剖分效率40-60倍。HFSS 3DLayout中默认采用Phi mesh方法。 电小且模型复杂无规律问题的难点在于剖分的成功率，由于模型往往是由第三方的CAD工具导入HFSS，经过了格式的转换，可能会存在模型误差或者错误的问题，从而导致网格剖分失败。HFSS新推出的Flex meshing技术，可以有效的识别模型的错误，并给出提示信息辅助判断。并且Flex meshing技术可以针对性的对模型关键区域提供完全保真度的网格而放宽用户定义非关键区域网格的要求，极大的提升网格剖分的成功率，网格剖分效率可提升5-10倍。 小结 常规仿真中，我们通常不需要关心网格剖分过程，让HFSS自动选择网格类型及自动化剖分即可。但碰到一些特殊仿真场景，如细小缝隙等三维结构尺寸差别大，利用HFSS Mesh Fusion功能进行CPS（Chip-Package-System）系统级仿真时，了解HFSS网格技术有助于我们进行更高精度更有效率的仿真。 来源：艾迪捷
