Ansoft HFSS在天线设计中的应用(8)

雷达天线方面的文章。

Maxwell方程有积分和差分两种形式，因此也各有算法相对应。矩量法（MOM）是求解积分方程的一种算法，它通过求得散射体上的电流从而推出整个空间的场，因此它只需在散射体上划分网格。而时域有限差分法（FDTD）和有限元是求解差分方程的算法。它们直接求解整个空间的场从而得到整个空间的场。直接求解整个空间的场？Areyoucrazy?好吧，我承认求解整个空间的场是不可能的，但不代表这种算法只存在于想像中。总有聪明的人想出聪明的办法来，他们人为的在散射体周围放置一种吸收边界，类似于暗室的吸波材料，来波入射到上面就被吸收，因此不会有反射干扰到吸收边界之内的场，由求得的近场则可以推得整个空间的场。

还有一个分支是图上没有表达出来的，那就是时域、频域之分。时域有限差分法顾名思义是时域算法，与之类似的还有CST采用的有限积分法。而矩量法和有限元法则属于频域算法。至于具体的原理就不多说了，我们只要知道时域算法适用于宽频带，而频域算法适用于窄频带就好。

另外，我们还要知道为什么这几种算法为什么称为低频算法。称为低频算法并不意味只能计算很低的频率。这主要是因为这种算法假设工作波长远远大于结构体的尺寸，所以在对结构离散化的时候就不能忽略细节问题，是一种严格的分析方法。而与之对应的高频算法，则是假设工作波长远远小于结构体的尺寸，这样就可以在计算的时候做一些近似。比如一个球面上的散射问题，由于有上面的假设，则可以把球面的某个区域等效为一个平面来求解。

既然是讲HFSS的，那我们还是主要来了解一下有限元这种算法的几个主要术语吧。

FEM－finiteelementmethod有限元;Element－单元指有限元法中对整体问题细分后的小个体。HFSS中采

用”tetrahedral”（四面体）elements;

Meshing－网格剖分，即对求解空间细分、然后定义所有四面体单元顶点位置的过

程。我们必须给予HFSS的自适应网格剖分技术充分的肯定。我认为在电磁仿真软件中最重要的不是算法，而是网格剖分。模型易建，算法成熟，直接决定最后的计算精度的是网格对模型离散化的效果。可以把网格看作模型和算法之间的桥梁，它使算法得以实用化，而不是只存在于文献中的大量让人头痛的公式。HFSS初始网格（将几何子分为四面体单元）的产生是以几何结构形状为基础的，利用初始网格可以快速解计算并提供场解信息，以区分出高场强或大梯度的场分布区域。然后只在需要的区域将网格加密细化，其迭代法求解技术节省计算资源并获得最大精确