Ansoft HFSS在天线设计中的应用(3)

雷达天线方面的文章。

经典的Maxwell方程从诞生到现在的一百多年间，还没有出现更伟大的理论成果。与电磁场打交道的前辈们所做的工作都是在这四个方程的框架下进行的，这其中包括电磁场数值算法。随着计算机技术的发展，电磁场数值算法的应用范围越来越广，受关注的程度也越来越高，其解决问题能力也越来越强。开始的时候，人们都是为了解决特定了问题而自己动手编写程序数值计算程序，这样会花很多时间，而且结果正确与否还有待验证。对于工程设计人员来说，这个过程是极其痛苦的，它额外要求我们成为一个程序员甚至计算机专家。直到仿真软件的出现，我们才得以真正的解脱，它不仅把我们从繁复的编程工作中拯救出来，而且还大大减少了测试和调试的工作量，让我们把大部分精力集中到如何提高天线性能上去。这样看来，仿真软件之于天线设计的重要性就如同人类学会使用工具一样，它的出现是划时代的。至少我们要感谢它改善了天线设计人员的工作环境。如果没有它，你可能现在正在一间黑屋子（简称暗室）里反复调试测试，然后是再加工，再调试测试，重复很多次以后满头大汗、精疲力竭的你才可以得到一个满足指标要求的天线，而不是现在坐在这里听我喋喋不休。

因此，没有任何理由让我们的设计工作脱离仿真软件，即使你真的具有超强的理论基础和无与伦比的编程能力。时间对我们来说是一个奢侈品。

现在市面上已经有很多商业的电磁仿真软件，每种软件都与特定的电磁场数值算法相关。这些算法大致可分为两类，一类是低频算法（全波分析），这是严格的计算方法，主要包括有限元算法（FEM）、矩量法（MOM）、时域有限差分法（FDTD）以及有限积分法（FI）；另一类是高频算法，这是做了很多近似的计算方法，主要包括几何光学法（GO）、几何绕射理论（GTD）、一致性绕射理论（UTD）、物理光学法（PO）、物理绕射理论（PTD）等等。比较著名的几个软件及其对应的算法如表一所示。

表一几种电磁仿真软件及其对应的算法HFSSCSTFEKO

MOM，GO，

GO，UTD，PO，

FEMFIUTD，PO，PTD

及混合算法

其中Ansoft公司的HFSS(HighFrequencyStructureSimulator/高频结构仿真软件)是最早FDTDPTDXFDTDGRASP