作者 | Magicfmm 仿真秀科普作者
导读：新冠病毒依然在全球肆虐，各国经济都受到了重创，不少企业甚至面临破产的窘况。然而就在全球经济下行之下，中国的一些企业却开始了逆势反弹。
三一重工3月销售12800台挖掘机，销售量创历史新高，市场已出现明显的“供不应求”的现象。而这背后的推手就是目前非常火热的5G。单就江苏省的统计，第一季度江苏新建并使用5G基站7302个，可见此次5G建设带来的市场推力。
相对于挖掘机的“供不应求”，5G相关人才的需求更是明显。据权威机构的统计，春节以来5G相关工程师的需求有大幅增加，特别是光传输工程师、无线射频工程师、CAE（计算机辅助工程）工程师，需求上涨超过80%。笔者今天就来分析一下仿真技术在5G中的地位及应用。
说起5G很多人其实都在问，5G到底与4G有什么区别呢？为何网络传输速度会有如此大的区别呢？两者的关键其实就在于天线系统，传统4G蜂窝网络使用的是多天线技术，而5G使用的是最先进的大规模天线阵列系统。其中的差别有兴趣的小伙伴可以自行查阅。
天线作为通信系统最为关键的一部分，它的好坏直接决定了未来的通信质量，所以对天线的理论分析和实际应用成为了电子信息工程、通信工程等专业学生必须具备的能力。而在天线的优化和设计中，仿真技术无疑是最为关键的计算机辅助技术。特别是在5G时代，大规模阵列天线结构复杂，阵元数量巨大、无线互耦及相关性影响更为明显，这些因素更加决定了仿真技术的重要性。
而且使用单一的仿真软件已经无法满足需求，目前行业中主要使用Ansys HFSS，Altair FEKO,以及DS CST这三款仿真软件。HFSS在天线仿真领域毋庸置疑地占据统治地位，在几何建模和有限元（FEM）算法上极具优势。FEKO采用积分方程方法（矩量法MoM、多层快速多极子MLFMM）在大规模电磁仿真计算上优势突出。CST以有限积分方法（FIT）为算法核在时域、宽带仿真上具备天然优势。
为了让更多的学员可以学习到这一热门的仿真知识，我们成功邀请到了北京航空航天大学信息与通信工程硕士，拥有9年电磁散射辐射仿真分析从业经验的高老师做客仿真秀。
高老师将于4月29日20：00在仿真秀直播平台为大家分享《HFSS模型FEKO工程转化方法要点》，高老师将用FEKO为大家实时演示阵列天线仿真分析的方法，而且这一切都是免费的。大家可以扫描下方二维码提前进入高老师微信群提问，同时也可以扫描下方直播间二维码订阅直播提醒业务。
为了让大家更好理解《Altair FEKO电磁仿真基础与进阶20讲》让复杂结构模型散射、天线辐射仿真建模无处遁形的精品课程，Magicfmm老师也提前给大家简要说明两者之间的转换方法，为熟悉FEKO工程计算软件的仿真工作者提供一个参考。在使用中我们经常会遇到，单单使用HFSS已经无法完全解决问题，软件之间模型通用问题一直是很多学员关注的焦点问题。
HFSS模型转化为FEKO可以计算的工程文件，主要分为以下三个步骤：
1）分析HFSS天线模型的边界条件；
2）导入FEKO中，简化天线模型；
3）选择求解器，计算天线辐射特性。在HFSS中天线建模不是本文的重点，这里我们不在赘述。
一、HFSS模型边界条件分析
在这里，我们以裂缝阵天线为例加以说明，如图1所示。打开模型树（Model），可以看到整个裂缝阵天线由3种不同物理属性的结构组成。点击不同部位，即可确定每个部位的物理特性，如图2-4所示。天线模型上方为辐射边界，不是天线组成部分。图5所示的是天线激励设置。
图1 裂缝阵天线
图2 金属边界
图3 介质边界
图4 空气盒子
图5 激励设置
在HFSS中对上述天线开展电磁仿真计算，2D和3D增益如图6和图7所示。
图6 2D增益
图7 3D增益
最后在HFSS中导出天线的几何模型，如图8所示。可以选择sat、stp、igs等典型格式导出。
图8 模型导出
二、导入FEKO中，简化天线模型
首先将天线模型导入FEKO中，如图9所示。图10显示了导入的模型。删除辐射边界，天线模型如图11所示。
图9 导入方法
图10 导入模型
图11 天线模型
根据HFSS边界条件，简化天线模型（具体过程参考视频），设置介电常数，如图12所示。天线激励如图13所示。
图12 设置介电常数
图13 设置天线激励
三、选择求解器，计算天线辐射特性
FEKO仿真计算以积分方程方法（矩量法MoM、多层快速多极子MLFMM）为主。对于电小尺寸问题，选择MoM。对于电大尺寸问题，选择MLFMM，对于难以收敛的电大尺寸问题，选择Stabilisation MLFMM，如图14所示。
图14 求解器选择
计算获取天线2D和3D增益，如图15-16所示。至此，完成HFSS模型向FEKO工程转化。
图15 2D增益
图16 3D增益
四、Altair Feko电磁仿真基础进阶20讲
本文以缝隙天线为例，开展了HFSS模型向FEKO工程的转化方法实践，为大规模天线仿真奠定了基础。希望对大家有所帮助，诚邀大家关注我在仿真秀平台独家首发精品系列课-Altair Feko电磁仿真基础进阶20讲
本课程旨在解决工程应用中复杂结构模型的仿真计算难题。Altair FEKO为用户提供了详尽的电磁计算方法，其中以最高效的积分方程求解算法为主。积分方法计算效率最高的代价就是前处理相对麻烦。ANSYS HFSS在计算天线辐射问题时，基本不需要用户对几何模型做任何处理。
本课程针对工程应用中的难点逐一抽丝剥茧、化繁为简 ，使你能够在Altair FEKO中得心应手地解决工程问题。
以下是几何处理后的Boeing737模型，以及相应的表面电流。
(a)模型处理
(b)表面电流分布
总之，课程内容主要选择用户关心的散射辐射问题详尽展开，由浅入深，同时结合高水平论文中的算例对比仿真。不仅让你学会软件的使用方法，也对其物理意义有深入理解。本课程分为三个主题：
- 软件基础操作
- 电磁散射问题
- 天线辐射问题
相信一定能够让你在本课程中有所获益，下是我们的课程大纲
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