前言
相信每一位使用過HFSS的工程師都有一個疑問或者曾經有一個疑問：我怎么才能使用HFSS計算的又快又準？對使用者而言，每個工程師遇到的工程問題不一樣，工程經驗不能夠直接復制；對軟件而言，隨著HFSS版本的更新，HFSS算法越來越多，針對不同的應用場景對應不同的算法。因此，只有實際工程問題切合合適的算法，才能做到速度和精度的平衡。工程師在了解軟件算法的基礎上，便能夠針對自己的需求進行很好的算法選擇。
由于當今世界計算機的飛速發展，讓計算電磁學這門學科也有了很大的發展，如圖1所示，從大的方面來看，我們將計算電磁學分為精確的全波算法和高頻近似算法，在每一類下面又分了很多種算法，結合到HFSS軟件，通過ANSYS公司40余年來堅持不懈的研發和戰略性的收購，到目前為止，HFSS有FEM、IE（MoM）、DGTD、PO、SBR+等算法，本文會針對每種算法和應用場景逐一介紹，相信你看完這篇文章應該對HFSS算法和應用場景會有更深的認識。
圖1、計算電磁學
算法介紹
全波算法-有限元算法（FEM）
有限元算法是ANSYS HFSS的核心算法，已有二十多年的商用歷史，也是目前業界最成熟穩定的三維電磁場求解器，有限元算法的優點是具有極好的結構適應性和材料適應性，充分考慮材料特性：趨膚效應、介質損耗、頻變材料；是精確求解復雜材料復雜結構問題的最佳利器，有限元算法采用四面體網格，對仿真物體能夠很好的進行還原。
FEM算法的支配方程見下圖：
圖2、FEM算法支配方程
HFSS有限元算法在網格劃分方面能夠支持自適應網格剖分、網格加密、曲線型網格，在求解時支持切向矢量基函數、混合階基函數和直接法、迭代法、區域分解法的強大的矩陣求解技術。
在應用領域，HFSS主要針對復雜結構進行求解，尤其是對于一些內部問題的求解，比高速信號完整性分析，陣列天線設計，腔體問題及電磁兼容等應用場景，非常適合有限元算法求解。
圖3、FEM算法應用場景
有限元算法結合ANSYS公司的HPC模塊，ANSYS HFSS有限元算法可以進行電大尺寸物體的計算，大幅度提升仿真工程師的工作效率。針對寬帶問題，FEM推出了寬帶自適應網格剖分，大大提升了仿真精度。
全波算法-積分方程算法（IE）
積分方程算法基于麥克斯維方程的積分形式，同時也基于格林函數，所以可自動滿足輻射邊界條件，對于簡單模型及材料的輻射問題，具有很大的優勢，但原始的積分方程法計算量太大，很難用于實際的數值計算中，針對此問題，HFSS 中的IE算法提供了兩種加速算法，一種是ACA 加速，一種是MLFMM，分布針對不同的應用類型。ACA 方法基于數值層面的加速技術，具有更好的普適性，但效率相比MLFMM 稍差，MLFMM 算法基于網格層面的加速，對金屬材料，松散結構，具有更高的效率。
IE算法的支配方程見下圖：
圖4、IE算法支配方程