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Empire 极速全波三维仿真分析

概述

Empire是一款公认的世界最快的通用3D电磁场仿真软件,是由德国电磁软件及咨询服务供应商IMST公司研发,它基于强大的时域有限差分方法(FDTD),该方法已经成为了射频(RF)器件和天线设计领域的一个工业标准。独一无二的自适应“按需完成”(on-the-fly)代码生成机制,结合智能多级时间步(SMTS)技术,使得EMPIRE拥有世界上最快速的三维电磁仿真引擎,覆盖了微波RF设计的所有3D场仿真领域。一次仿真计算就可以生成用户定义频段内的散射参数、辐射方向图和电磁场场值图。

 

EMPIRE的应用范围从分析平面结构、互连和多端口多层封装,到波导、天线和电磁兼容(EMC)问题。因此EMPIRE覆盖了微波/RF设计的所有3D场仿真领域。EMPIRE仿真器不仅覆盖了微波工程领域许多不同的任务,而且非常高效。它基于时域有限差分(FDTD)方法,该方法优于其他方法,特别是针对3D大规模问题(FDTD需要最少的内存、一次仿真获得整个频率范围响应)的时候,EMPIRE非常精确,并且简单,因为它直接求解Maxwell方程组。

 

Empire能够方便的进行各种电磁物理模型的建模,支持导入导出2D (AutoCAD, gerber等)和3D (STL等)模型文件,可以很容易地设置变量建立参数化的结构模型。

 

3D电磁仿真的前处理,计算仿真和后处理都在EMPIRE统一设计环境下进行。EMPIRE内核是针对现代计算机系统的全内存带宽使用作过速度优化的。精确的结果只需要很少的内存开销和仿真时间就可获得,同时,计算结果显示和动画功能可提供关于电磁波现象的物理洞察。

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SANTANA 三代LTCC模块图

 

功能特征

公认最快速的FDTD计算引擎

由于采用单指令集多数据流(SIMD)和智能多级时间步(SMTS)技术,在占用很少资源的同时,计算速度比普通FDTD算法快10-15倍,比其他算法的速度快50-100倍,处理大型、复杂问题得心应手。

 

特有的层概念

多层结构的建模在EMPIRE中实现起来非常的方便。我们可以按照逻辑、结构、材料、功能等随意地划分不同的层,在层中建立的模型自动继承所属层的属性,例如层厚度、材料、优先级、颜色、锁定等,省去了层内单元的繁琐操作,同时也便于模型的管理和检查。

 

方便的优先级设定

通过层属性或单元属性中优先级的设定,我们可以方便地完成不同层或不同单元结构相交情况的模型建立,如过孔、嵌入式结构等,省去布尔运算的繁琐操作,并为优化提供快捷的设置。

 

快捷的模型参数化

模型建立时,可以根据需求将结构的某些几何参数甚至平移参数或物理参数等设置为变量,EMPIRE会自动提示输入变量变化范围、步长,并生成变量滑动条,拉动滑动条就可以方便直观的改变模型的结构尺寸,方便我们进行参数化分析和使用优化器进行优化操作。

 

任意参数优化

可以实现任意几何、物理变量的优化。多目标同时优化时可以设置加权,从而指定优化目标的优先等级,以此来决定对最终结果的影响强弱。

 

独有的连通性检查

无需调用其它软件,便能方便快速的完成多层互连结构的连通性。

 

通用的模型导入功能

能够导入导出几种2D标准格式(dxf, gds, gerber,..),通过层设置,能够快速的生成3D结构。导入导出3D STL格式文件,实现模型导入的参数化,方便二次修改。并提供模型修复功能。

 

丰富的库支持

EMPIRE提供了常用的材料库、端口库和激励库,方便我们在设计时根据需求调用,极大的简化了建模。

 

谐振预估功能

在不降低计算精度的前提下,大幅度加速谐振结构计算结果的收敛,极大的减少仿真时间。

 

自适应工具条

根据用户的操作,自适应的将可执行的后续操作按钮显示出来,供用户选择。

 

远程并行计算

远程并行计算控制功能,允许动态地选择闲置资源加速计算进度。支持集群计算。

 

直观的结果显示

计算所得的结果可以通过2D, 3D图形进行显示,还可以得到时域内场的动态变化输出,易于对物理现象的直观理解,并且可以随时监控计算状态。

 

 


 

 

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