前言

SPDM（Simulation Process and Data Management）在數字化轉型和數字孿生中發揮著關鍵的作用，通過集成、協作、數據管理和優化等功能，提高工程仿真的效率和準確性，支持數字孿生的構建和應用，幫助企業實現更高效、更可靠的產品設計和運營。

在 SPDM 領域，ROM（Reduced Order Model）是一種常用的技術，用于降低高維度仿真模型的計算復雜性，同時保持較高的準確性。降階模型 ROM 在實際工程仿真中具有廣泛的應用，但也有一些要求和限制，其中一些主要要求包括：準確性，計算效率，泛化能力，可擴展性等等。

對于相控陣天線來說，仿真數據通常較大，這使得建立并存儲數據變得十分困難。如果僅保存仿真模型數據，后續需要調整陣列天線的幅相以獲取新的輻射方向圖則需要重新仿真，耗費大量時間和精力。

那么，還有沒有其他的方法可以實現遠場的存檔呢？

其實是有的，做法是導出陣列天線的每個單元方向圖，后期需要哪組幅相，就通過對應的哪些單元方向圖和陣因子進行合成即可，實現的途徑也有很多，最常見的方法就是通過 matlab 或者 python 代碼進行合成即可。

那么，有沒有更簡單和直觀的方法實現呢，答案就是 HFSS SBR+ Solver。

HFSS SBR+求解類型

在把陣列的所有單元方向圖導出后，可以再分別導入 HFSS SBR 設計中，利用 SBR 求解器進行遠場的合成計算。

當然這里也有一些操作技巧需要大家注意：

首先在導出單元方向圖的時候，需要根據每一個單元設置自己的相位中心，建議的做法是在每個單元的中心位置建立相對坐標，并設置該坐標為相位中心。在 HFSS2023R1及以后的版本，支持直接設置單元的端口位置為單元的相位中心。

設置單元遠場的相位中心

設置端口位置為相位中心

另外，在導出單元方向圖的時候，既可以導出單頻點的遠場數據，也支持多頻點導出，可以在導出界面中進行選擇。

這里在導出的時候，可以按照子陣的 source group 進行導出，也可以全陣一起導出。

一鍵導出所有單元方向圖

導出的單元方向圖數據為*.ffd 文件。

導出單元方向圖的數據文件

另外還包含一個頭文件，描述了每個單元方向圖數據文件名稱和與之對應的相位中心在 Gobal 坐標系下的位置坐標。

單元遠場方向圖的頭文件信息

完成單元方向圖的導出后，接下來就需要將單元方向圖導入到 SBR 設計中了。在這一步中，每一個單元的方向圖位置需要按照原始陣列的相對位置進行放置，這樣的空間分布相當于描述了陣因子的空間關系部分。

實際模型的單元相對位置

當單元方向圖導入后，SBR 會自動渲染單元方向圖的形狀。當然，陣列的單元數比較多的情況下，手動導入比較繁瑣，腳本自動化導入就是一個更好的選擇了。

自動化的思路大致如下：

HFSS SBR單元方向圖導入自動化思路

代碼詳見文末。

單元方向圖導入后自動渲染

完成了這樣的數據導入后，可以根據自己的需求，通過 SBR 求解器進行快速的方向圖合成。通常單頻點的合成計算在1分鐘以內。整個計算的時間隨著遠場數據的頻點數線性增加。

設置遠場求解頻點

HFSS SBR求解信息

在 SBR 中也支持 Edit Source 進行幅相的調整，從而獲取不同幅相權值下的方向圖波束賦形。

HFSS SBR中設置各單元的幅相權值

方向圖的后處理效果

結論

綜上，通過HFSS進行數值仿真后導出各單元的遠場方向圖，然后利用HFSS SBR進行遠場綜合的方法，可以在保留遠場數據的前提下實現陣列天線模型的降階存檔。

審核編輯：劉清