معرفی نرم افزار Ansys HFSS و بر شمردن برخی از کاربردهای آن

نرم افزار High Frequency Structure Simulator یا به اختصار HFSS که در گذشته زیر مجموعه شرکت Ansoft و در حال حاضر زیر مجموعه شرکت Ansys است از جمله معروف ترین و قوی ترین شبیه ساز ها برای پیش بینی رفتار الکترومغناطیسی ساختارها در فرکانس های بالاست. این نرم افزار دارای دو بخش مجزای HFSS و IE3D است که هر کدام ویژگی های متفاوتی از جهت تحلیل ساختار و پیکر بندی حل مسئله دارد. در شکل زیر نمای کلی این نرم افزار را مشاهده می کنیم :

از ویژگی های این نرم افزار می توان به این موارد اشاره کرد :

محیط HFSS از روش Finite Element Method یا به اختصار FEM برای حل مسئله استفاده می کند که روشی عددی در حوزه زمان بر پایه گسسته سازی ساختار است. این روش دقت بالایی دارد اما برای ساختارهای تشعشعی باز مناسب نیست چرا که زمان شبیه سازی بالا خواهد بود.

محیط IE3D از روش Integral Equation یا به اختصار IE که بر پایه حل معادلات انتگرالی میدان های الکترومغناطیسی بر روی سطوح ساختار است. این روش دقت کمتری دارد اما برای ساختارهای تشعشعی باز مناسب است.

هر دو محیط HFSS و IE3D از محیط تقریبا یکسانی بهره می جویند اگر چه تفاوت هایی نیز در Option ها وجود دارد.

این نرم افزار در دو بخش یاد شده از حل وفقی برای همگرا شدن حل ساختار استفاده می کند. بدین معنا که با تعیین حداکثر تغییرات پارامتر s مجاز و حداکثر تعداد تکرار تعیین میکنیم که حل برنامه و دقت آن چگونه باشد. بدیهی است با بالا بردن دقت برنامه زمان شبیه سازی زیاد خواهد شد . قسمت مربوط به حل وفقی برنامه در شکل زیر نمایش داده شده است :

در این نرم افزار می توان حل پارامتری، بهینه سازی برای پارامترهای مختلف و حتی بررسی آماری را انجام داد . قسمت مربوط به حل پارامتری، بهینه سازی و بررسی های آماری در شکل زیر نمایش داده شده است :

روش های تحریک مختلف چه از بیرون ساختار و چه درون آن و حتی توسط امواج تابشی یا امواج تشعشعی ناشی از یک ساختار دیگر از نقاط قوت این نرم افزار است . قسمت مربوط به روش های مختلف اعمال تحریک در شکل زیر قابل مشاهده می باشد :

امکان حل ساختار های سری توسط این نرم افزار وجود دارد . حل سری یک ساختار نمونه در شکل زیر نمایش داده شده است :

این نرم افزار با داشتن بانک مواد حق انتخاب قابل توجه ای به طراحان می دهد. می توان ماده جدید تعریف کرده و وابستگی آنها به فرکانس را نیز اعمال کرد. بانک مواد نرم افزار HFSS در شکل زیر قابل مشاهده می باشد :

قسمت واسط گرافیکی این نرم افزار ضعیف تر از نرم افزارهای دیگر همچون CAD Feko است.

با این نرم افاز می توان پارامتر های مختلف همچون میدان های الکتریکی و مغناطیسی، پارامترهای S، امپدانس ورودی، بهره، جهت دهی، نسبت محوری و ... ، یا هر پارامتر تعریف شده توسط کاربر را به دست آورد.

از کاربردهای این نرم افزار نیز می توان به این موارد اشاره کرد :

مدارات مایکروویو

آنتن ها

بررسی تاثیر محیط اطراف بر روی آنتن

Radar cross section یا به اختصار RCS

تزویج بین مدارات و قطعات مختلف

این بررسی مختصری بود از این نرم افزار اگرچه نه ویژگی ها و نه کاربردها به موارد ذکر شده محدود می شوند. در واقع رسم است که قبل از پرداختن و آموزش نرم افزار به معرفی و شناخت آن اقدام کرد. در آینده سعی خواهیم کرد آموزش ها یا نکاتی در این گونه نرم افزار ها که به نظر مهم هستند رو در قالب آموزش خدمت دوستان ارائه بدیم. پاسخ دادن به سوالات همه دوستان در زمینه ای که بنده کار کرده ام نیز بنده رو خوشحال خواهد کرد.

موفق باشید .

نویسنده : ایمان اکبری

آدرس ایمیل :