HFSS常见问题深度剖析与解答

1. HFSS 是否支持GPU加速计算？

HFSS的时域算法模块HFSS-TR Solver支持GPU加速计算，若要启用GPU加速功能，需要进行如下设置：

Tools >> Options >> HPC and Analysis Options

GPU加速需要占用HPC License。ANSYS Electronics HPC高性能选项模块同时支持CPU加速和GPU加速，1个HPC pack可以启用1块GPU加速卡或8个CPU内核。

如果启用了GPU加速，可在Profile中查看到相关信息

2. 直接法矩阵求解器和迭代法矩阵求解器有何特点和应用范围？

很多电磁场问题的求解会归结为一个线性方程组的求解，HFSS提供了直接矩阵求解器和迭代矩阵求解器供客户选择。直接法矩阵求解器是采用LU分解或矩阵求逆的方法直接获得未知数的解，适于中等规模的问题进行求解，效率较高，但是对于更大规模的问题，直接法的内存消耗和计算量剧增，这种情况下就需要更高效的算法。迭代法矩阵求解器是求解真实解的一个近似解，采用各种算法（如共轭梯度法）使得近似解与真实解的误差不断减小直至满足收敛条件，这种矩阵求解算法可以解决更大规模的问题，值得注意的是，当迭代法求解满足不了收敛条件时，会自动跳到直接矩阵求解器进行求解。

在应用范围上，迭代法矩阵求解器的计算效率会随着端口数目的增加而降低，通常当端口数< 计算机核数*2 时，采用迭代法可降低对计算机内存的需求；当采用快速扫频时，如果未知量 > 30万，采用迭代法的计算效率较高。

3. 仿真电中小尺寸超宽带天线时如何避免辐射边界过大的问题？

辐射边界的设置与求解频率有关，一般建议辐射边界设置为求解频率下距离辐射体约1/4个波长，但是对于超宽带天线求解，由于扫频非常宽，辐射边界需要兼顾最低频点的波长，故容易导致辐射边界相对于天线尺寸过大的问题，这样容易在辐射边界上产生粗大的网格，反而会降低远场方向图的计算精度，解决此问题的方法是采用FEBI边界条件。FEBI边界条件相比ABC辐射边界条件，具有精度与辐射边界大小无关的优点，所以可将FEBI辐射边界设置为与辐射体1/10波长甚至1/20波长大小，甚至可以采用共形的方式进一步缩小辐射边界，从而减小求解区域。具体方法是建立与天线辐射结构接近的辐射边界，设置为Radiation边界的时候，勾选Model exterior as HFSS-IE domain。

4. 如何将天线增益、电场强度、自定义常量等作为优化目标？

首先，通过菜单HFSS—>Fields—>Calculator，打开场计算器，选择需要观测的点、或线等几何体，通过公式编辑设置自定义场量；

其次，通过菜单HFSS—>Optimetrics Analysis—>Add Optimization打开优化设置对话框，在“Goals”选项卡左下方“setup Calculations”打开后处理对话框，找到自定义常量，添加至优化目标，方法见下图。最后，如果要对后处理变量中已存在的天线增益等变量进行优化，直接添加即可。

5. 如何快速评估关键尺寸、材料特性等变化对端口S/Y/Z参数的影响，进行敏感度分析？

在HFSS中，可以利用伴随求导功能，进行快速敏感度分析，可评估关键尺寸、材料特性等变化对端口S/Y/Z参数的影响，具体操作步骤如下：

1. 在建模过程中需要对关键尺寸、材料特性等特征量进行参数化建模，可以是全局参数也可以是局部参数；
2. 在Solution Setup设置界面的Derivatives选项卡中，勾选需要进行快速敏感度分析的参数；
3. 正常执行Analyze求解，在求解过程中，会增加3D Sensitivity Analysis步骤，仅需要很短的耗时，就可以完成多个参数变量的快速敏感度分析；
4. 在结果后处理过程中，在Derivative中选择需要考察的变量，在Category中选择S/Y/Z参数，若在Quantity中选择partial*，即可查看该变量在频带内的敏感程度，若选择Tune*，即可进行变量的实时调谐，能查看变量在±10%范围内变化时，所对应的S/Y/Z结果。

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