本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了使用HFSS软件在5G天线设计中的应用。首先，通过ACT插件和5G标准工具箱，实现了阵列天线的码本导入、功率密度计算和CDF计算等功能，提高了设计效率。其次，通过分布式直接求解器和混合IE区域求解器，优化了求解器的性能，提高了计算效率。最后，文章还介绍了HFSS 3D Layout的大量改进，包括在细长和大边款比模型上的改进、3D组件的支持以及易用性和性能改善等方面。这些改进使得HFSS软件在5G天线设计中更加灵活、高效和准确。

雁字回时，月满西楼。

3D 组件有限大阵:直接矩阵求解器选项 5G 标准工具箱微放电自动击穿计算，带电粒子的可视化 HFSS SBR+: 近场分析和场图绘制叠加显示改进的适用于复杂模型的分层阻抗边界条件分布式内存矩阵求解器的性能增强 IE求解域间的导体-介质接触改进 (Beta)
HFSS 3D 2020 R2 new

01

阵列天线分析方法增强：

矩阵直接求解，并行网格初始化，混合计算

3D 组件有限大阵方法是在原有限大阵列方法的基础上一个全新的突破，使得不同单元并行自适应网格快速剖分迭代，直接矩阵求解器适合弱耦合和端口数量较多的问题，可以考虑阵列边缘效应和不同单元间(包括寄生单元)耦合关系。

Ansys 2020 R2: 增加了矩阵直接求解器求解DDM阵列选项，模型求解没有任何“阵列近似”，精确计算阵列天线不同扫描角的方向图和完整的耦合S参数，这对于5G毫米波阵列天线非常重要。

所有3D组件和原生求解域都支持并行的网格初始化，实现接近线性的网格剖分加速比(不同组件复杂度接近)。设置网格装配 “Do Mesh Assembly”，自动 HPC 会默认参与组件的网格并行剖分，手动HPC需要在分布式计算中设置“网格装配”。

02

ACT插件

5G 标准工具箱

支持阵列天线的码本(Codebook)导入
支持功率密度(Power Density)计算
支持累积分布函数CDF(Cumulative Distribution Function)计算
全参化界面，易于操作

HFSS 5G标准工具箱自动提取功率密度，高效提取FCC认证流程需要的数据。

具备以下功能：峰值搜索和检测，面积平均，最坏波束情况的相位。

波束扫描码本

评估5G毫米波天线的空间覆盖能力

• 天线阵列的累积分布函数 (CDF)，远场统计分析，计算在整个辐射空间内远场值小于或等于某个值的百分比概率

• ANSYS 电子桌面 (AEDT) 中后处理计算CDF，5G标准工具箱 ACT 插件可以为具有多组激励加权的天线阵列自动提取CDF曲线

方便查看天线阵所有扫描角的辐射特性，深入了解天线系统的辐射盲区

评估人体对CDF的影响

03

求解器

分布式直接求解器 – 内存改进

Multi-package 264 端口模组

Multi-package 764 端口模组

在存在FEBI的情况下允许金属和介质IE求解域相接触

适用于汽车保险杠雷达布局的混计算求解选项，比FEBI更易用，计算效率更高，“混合 IE 区域求解器”。

SBR+求解器的近场分析

SBR+求解类型和混合算法下的SBR+求解域都支持近场求解，支持近场分布与模型的叠加显示。

军舰上的1 GHz 单极子天线，计算天线和舰桥之间的场分布，仿真驻波情况。

Ansys HFSS 微放电求解器

2020 R2 新增自动求解和带电粒子的可视化

壳单元(Shell Element )应用增强

在”脏”模型上的应用鲁棒性更好，能正常剖分2020R1版本中无法进行网格剖分的模型，当网格的完整性有问题时，求解器会反馈相应的信息。

示例：因为可能会形成较差的网格，T形位置被标记为检查对象。

HFSS 3D Layout大量改进

• ECAD 浏览器/大型 GDS 仿真流程 – 5G, 自动驾驶

HFSS 仿真设置中的“IC Mode” 选项，针对细长和大边款比模型的改进，自动错位处理，网格质量改进，极大提升了网格剖分成功率，成功实现了初始网格>10M 的芯片封装模型的网格初始化剖分。

正式的过孔层类型，模型转换的预处理选项，全新的Stackup预览窗口。

新增操作命令，移除未连接过孔，移除没有接触的金属片。

过孔捕捉的改进，初始网格的算法和质量改进，连接性检查。

改进了 net-tracing 性能，趋肤深度手动网格。

• HFSS 3D Layout 中的3D组件

参数化支持，性能增强，支持3D网格剖分，支持脚本

• UI改进

目录树，菜单集成，定义管理窗口

注: 2021R1版本支持3D组件加密功能

基于原理图定义的电路元器件

原理图定义的电路元件，在原理图对话框中定义元器件模型。仅支持R, L, C 网络，可转换为用于HFSS仿真的电路元件。

易用性和性能改善

HFSS 3D Layout的自动仿真设置，HFSS自动切割和外延功能改进，共形空气腔和切割模型的简化，介质和空气腔独立的外延类型。

基于点的电路元器件，模型可转换为焊盘类型，插值扫频的最低频点，宽带自适应网格中最大点数，Cross-section W-element utility。

04

前后处理

MCAD和图像显示

支持将场图数据导出为EnSight文件，利用EnSight进行后处理和渲染，场图叠加显示支持阴影效果，平坦光滑的阴影效果。

3D组件支持相关变量，目标设计中的只读属性。

桌面框架

面向对象的属性脚本，可提供访问完整数据模型的框架，实现查询和修改等功能，直观易用，可应用于3D建模，报告生成和优化。

支持Microsoft MPI。

基于关键词的材料库搜索，没有Granta许可的用户也可以在Granta库中进行搜索。