개요
Ansys HFSS 2025 R2의 업데이트된 새로운 기능에 대해 알아보겠습니다.
주요 신규 기능
1. Large Array Postprocessing (Beam-steering) Enhancements
수많은 안테나 요소로 구성된 배열 안테나 시스템에서, 후처리 계산을 속도와 효율을 높이기 위해 Weighted Element Pattern mode를 새롭게 적용하였습니다. 전체 과정은 두 단계로 진행됩니다.
첫번째 단계에서는 각 배열 소자의 원거리장 패턴을 미리 정의된 Exciatation 조건으로 계산한 후, 그 결과를 메모리나 디스크에 저장합니다. 동일한 계산을 반복하지 않기 위해 초기 패턴 결과를 미리 확보하는 과정입니다.
두번째 단계에서는 빔 스티어링 시 모든 것을 처음부터 다시 계산하는 대신, 미리 계산된 원거리장 데이터를 불러와 필요한 Excitation Weight를 적용함으로써 최종 방사 패턴을 효율적으로 생성합니다. 전체 배열을 다시 계산하지 않고 저장된 요소별 패턴에 진폭 및 위상 가중치만 적용하므로, 수십에서 수천개의 요소를 가진 위상 배열 안테나의 빔 스티어링 후처리에서 시뮬레이션 시간을 획기적으로 단축시키는 데 매우 효과적입니다.
그림 1. Weighted Element Pattern Post Processing Mode 활성화
아래 이미지는 10×10 패치 안테나 배열에 대해 180개의 스캔 각도에서의 방사 패턴을 보여주는 예시입니다. 2025 R1 대비하여 17배는 더 빠르게 수행되었습니다.
그림 2. Faster Array Beam-Steering 예시
- Snapping support for virtual cells in 3D component array
– 3D 컴포넌트 배열 구조 내에서 가상 셀을 다른 셀이나 기준 위치에 맞춰 정렬하거나 배치 할 수 있도록 스냅 기능 지원
– 내부 셀과 외부 배열 경계 모두에 대한 스냅 기능 지원 통해 안테나 배열 배치 정확도 및 주변 구조물 정렬 품질 향상
그림 3. 스냅 기능 지원 예시
- Triangular lattice visualization in antenna arrays
– 기존 HFSS에서 Rectangular lattice 기반의 안테나 배열 배치만을 기본으로 제공하던 방식에서, 2025 R2에서는 Triangular 및 Hexagonal 격자 형태에 대한 직관적인 시각화 및 설정 기능 지원
– Phased Array 및 삼각형 셀 구조 기반 안테나 설계를 위한 활용성 증대, 시각적 혼란 감소를 통한 설계 정확도 및 생산성 향상
그림 4. 삼각 격자 안테나 배열 시각화 예시
- Non-uniform unit cell for 3D component array
– 크기 또는 형태가 다른 유닛 셀도 배열 내에서 사용 가능 지원
– 완전한 타일 기반 배열 구성 유지 조건, 직교 격자 벡터 사용 및 인덱스별 벡터 길이 일관성 요구. 셀 크기의 유연성 제공과 함께 벡터 구조 내 정렬성 및 반복성 유지
그림 5. Non-uniform unit cell array 예시
2. GPU-Accelerated Direct Solver [Beta]
NVIDIA cuDSS는 NVIDA의 CUDA-X 라이브러리를 기반으로 하는 GPU 최적화 Sparse Direct Slover이며, Grace CPU + NVLink-C2C 메모리 연결을 통해 초대형 행렬도 빠르게 계산이 가능합니다.
또한, GPU 메모리에 못 들어가는 큰 문제도 처리할 수 있도록 Grace CPU 메모리를 공유하여 GPU 단독보다 최대 4배 또는 CPU 기반 대비 최대 11배 빠른 계산 성능이 가능합니다.
Ansys HFSS 2025 R2에서 NVIDIA cuDSS를 통합함으로써 대규모 전자기 시뮬레이션에서 최대 11배 속도 향상이 가능해졌습니다. 해당 기능은 HFSS와 HFSS 3D Layout에서 Direct Matrix Slover 이용 시, Adaptive pass 단계에서만 적용 가능합니다.
그림 6. NVIDIA cuDSS 기능 및 저장 파일 기반 가속 활성화
그림 7. GPU-Accelerated Direct Solver 사용 예시
- Acceleration of solver during sweep using saved file data
– Sweep 시 동일 Mesh 재사용을 통한 메시 및 경계 정보의 디스크 캐싱 기반 반복 활용으로 시뮬레이션 시간 절감
– Frequency Sweep Acceleration via Solver Data Caching on Disk 기능 활성화를 통한 적용 가능
– 1.08x ~ 2.27x의 해석 시간 절감 효과 입증
그림 8. 해석 시간 절감 효과
3. SBR+ Update
- VRT (Visual Ray Tracing) Footprint Field Visualizaiton
– SBR (Shooting and Bouncing Rays) 및 CW (Continuous Wave) 광선에 대한 각 반사(반사 횟수) 지점의 전류 밀도 기반 스케일 적용을 통한 VRT 광선 반사 Footprint 생성
– Parametric animation 지원
그림 9. VRT Plot 설정
그림 10. VRT Footprint Field Visualization 예시
- Advanced Hybrid Simulation Links
– SBR+ 설계 형식 또는 SBR 영역 포함 소스를 기반으로 한 SBR+ 솔루션 타입 간 원거리장 연결 및 안테나 간 차폐 효과를 포함한 하이브리드 시뮬레이션 기능 지원
– 다수의 안테나, 장애물, 플랫폼 요소들 간의 상호 작용의 정확한 표현 가능
그림 11. 향상된 하이브리드 시뮬레이션 링크 예시
4. Mesh Fusion & Layout Component
– 컴포넌트 (안테나)와 다른 컴포넌트 (EMI챔버)의 경계 내에 포함될 때의 메시 처리 사례
안테나와 챔버가 서로 겹치는 영역을 가지지만, 메시는 충돌하지 않고 자동으로 연결됩니다.
그림 12. 두 컴포넌트 간 중첩 메시 통합 처리 사례1
– 복잡한 3D 시스템에서 하나의 컴포넌트 안에 다른 컴포넌트를 포함시켜도 정밀한 메시 생성 가능 사례
중첩된 형상이라도, 우선순위를 기반으로 정확하고 효율적인 메시 분할이 자동으로 수행됩니다.
그림 13.두 컴포넌트 간 중첩 메시 통합 처리 사례2
- Mesh Region Option for Layout Components
– 레이아웃 컴포넌트 (PCB 등)의 메시 영역을 Bounding Box 외 Conformal, Convex Hull 방식으로 정의 가능
– 복잡한 PCB 레이아웃을 포함한 고주파 회로 및 고밀도 설계에 대한 메시 효율성 극대화 및 시뮬레이션 정확도와 속도 개선
그림 14. 메시 영역 옵션
- Selected Net Visualization for Layout Components
– HFSS 내 레이아웃 컴포넌트에 포함 넷 (Net)을 3D Layout처럼 시각적 하이라이트로 확인 가능
– 레이아웃 내 특정 신호(Net) 빠른 파악, 시뮬레이션 전 신호 연결 상태 확인의 용이성으로 디버깅 측면 효율성 향상
그림 15. Net Visualization 사용 예시
- Layout Component Usability Enhancements
– HFSS 디자인 내 Layout Component 수월해진 삽입, Model 리본 메뉴 통한 Browse Layout Components & Show/Hide All Component Layouts 사용 가능
그림 16. Layout Component의 Model 리본 메뉴
– Mesh Envelope Padding 설정을 통해 메시 영역의 여유 공간 지정, 비율 또는 절대값, 방향별로 개별 설정이 가능하여 컴포넌트 간 간섭 방지 및 메싱 품질 향상 가능
그림 17. Mesh Envelop Padding 설정
– 각 레이아웃 컴포넌트에 대한 메시 기술 옵션 선택 기능 제공
– 지원 옵션: Volume – Auto, Volume – Classic, Volume – TAU, Volume – Phi, Phi+등
5. Wave port without PEC backing
Modal Wave Port는 사용자가 직접 전파 방향을 설정해야 하지만, Terminal Wave Port는 전파 방향이 자동으로 설정되어서 사용자가 따로 방향을 지정할 필요가 없습니다. Modal Wave Port의 설정 또는 Properties에서 Specify Direction을 체크하여 설정할 수 있으며, Flip Direction 옵션을 통해 반대 방향으로 설정도 가능합니다.
그림 19. Modal Wave Port 전파 방향 설정
모아소프트에서는 빔 스티어링, GPU-Accelerated Direct Solver, SBR+ 업데이트등 Ansys HFSS 2025 R2에서 업데이트 된 기능의 제품을 제공하고 있습니다.
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출처: Ansys HFSS 2025 R2 What’s New
