仿真设计中的常用扫频方法解析

高级仿真设计：常用扫频方式在信号完整性仿真中的应用与优化策略

在信号完整性（SI）仿真过程中，扫描频率是构建频域模型的关键步骤。正确选择扫频方式能够优化计算效率，且保证所需求解的频带范围准确无误。本文针对常用的三种扫频方式：离散扫频、插值扫频以及快速扫频进行了详细解析，并提出了在实践中推荐的应用策略和调整参数的建议。

一、离散扫频

离散扫频在特定频率点上精确计算S参数和场解。这一方法的工作机制在于用户设定的频带范围内选择关键频率点，通过逐一计算这些点处的解来进行信号分析。例如，设定从1GHz到2GHz的频率范围，每增加0.25GHz则是目标频率点。默认情况下，它仅保存计算最后一个指定频率的场解。若用户希望获得整个频带的详细场解信息，需手动勾选“Save Fields”以保存所有频率点的场解数据。

二、插值扫频

插值扫频利用二分法选择适当的频率点进行计算，自动适配于求解器的计算效率。该方法通过计算相邻频率点的误差来决定是否达到收敛标准或达到预先设定的最大采样点数。此方式下，对于不在预选点的频率，其S参数和场解以内插形式获得，有效实现了频段内连续且足够准确的数据获取。




三、快速扫频

快速扫频采用自适应网格剖分，并聚焦于中心频率点的计算，以此为基础利用外推算法来求解其他频率范围内的S参数和场解。其特性在于消耗计算数据仅为中心频率点的场解，而在后处理阶段，用户则能灵活查看整个频域内的数据。这种方法特别适用于追求效率的大型模型仿真。

其他设置策略：

精度调整参数：一般情况下，设置这个参数到默认的0.02或0.01可达到工程所需的精度。然而，对于包含谐振结构的情况，将最少收敛次数设置为2，则表示连续两次解达到收敛标准定义的精度才被认定为收敛，这保证了模拟过程的稳定性和准确性。

有限元基函数阶数设置：ANSYS HFSS提供的选项包括从0阶到2阶（及混合阶）的基函数选择，用户依据问题的特性和尺寸进行选择。对于通常的状况，使用默认的1阶基函数，是有效的平衡了计算时间和精度。对于结构复杂、电尺寸较小的问题（如连接器、芯片上的电感等），特别是在选择对良好导体内部进行场求解的情况下（即Solve Inside），推荐选择0阶基函数，并调整Lambda Refinement 的值较小。对于电尺寸较大的问题（如抛物面天线等），2阶基函数能提供更好的精度，而在此情况下，Lambda Refinement 的值相应调整得较大。

Solve Inside 参数：默认情况下，对于良导体材料，HFSS不会对内部电场进行求解，而是计算趋肤深度并修正损耗。但如果导体厚度接近或小于趋肤深度，并且需要精确计算损耗时，应开启Solve Inside选项。

武汉格发信息技术有限公司，格发许可优化管理系统可以帮你评估贵公司软件许可的真实需求，再低成本合规性管理软件许可,帮助贵司提高软件投资回报率，为软件采购、使用提供科学决策依据。支持的软件有: CAD,CAE,PDM,PLM,Catia,Ugnx, AutoCAD, Pro/E, Solidworks ,Hyperworks, Protel,CAXA,OpenWorks LandMark,MATLAB,Enovia,Winchill,TeamCenter,MathCAD,Ansys, Abaqus,ls-dyna, Fluent, MSC,Bentley,License,UG,ug,catia,Dassault Systèmes,AutoDesk,Altair,autocad,PTC,SolidWorks,Ansys,Siemens PLM Software,Paradigm,Mathworks,Borland,AVEVA,ESRI,hP,Solibri,Progman,Leica,Cadence,IBM,SIMULIA,Citrix,Sybase,Schlumberger,MSC Products...