如何成为创新力强的HFSS高频电磁应用工程师？(附学习资料)

一、电磁仿真概述

1、科学研究的三大方法

① 理论研究

• 数学方法、公式等

• 物理理论、定理等

② 实验研究

• 化学实验
• 生物实验

• ……

③ 数值模拟

• 第三大科学研究方法
• 发展迅速，逐渐替代了部分 实验研究
• 基于飞速发展的计算机技术

• 各种工程、理论计算

2、仿真的价值

仿真软件也被称为CAE（计算机辅助工程）软件，在结构、流体、电磁领域大量应用。可以起到分析、预估产品性能，进而提高产品性能的作用。

为什么要采用CAE仿真？

• 节省成本

• 降低风险

• 推动创新

在以上场景中都存在一个共同特点，需要推动创新，保证质量，成本管控，产品稳定性要求，企业可持续发展，都需要有预先分析产品的能力，否则存在巨大的试错成本。

3、电磁场仿真的现状和前景

电磁场仿真已经广泛地、成功地应用于电磁性能预测、设计的多个方面；在理解待分析的问题、合理设置仿真模型和求解参数的前提下，仿真完全可以代替测试；总之，仿真所具有的高效费比、灵活性可以大幅提高设计效率。

4、仿真面临的挑战

以上应用场景在仿真模拟技术中都有一下共同特点：

（4）小型化与热设计

需要在仿真技术领域能够解决行业难点也是一个越来越棘手的问题，需要我们广大的工程师群体的不但努力，才能攻坚克难。

5、ANSYS EBU产品体系介绍

以上为ANSYS电磁仿真体系平台，可以解决行业中几乎全部电磁仿真领域，而高频电磁就是其中方向之一，主要使用软件HFSS, designer(现叫circuit),emit,simplorer,Q3D, SIWAVE

二、行业电磁仿真技术水平标准

根据人的学习规律和本身的特点，可对电磁应用工程师分为六个层级：

等级一

在实际工程问题中，工程师是把理论应用于实际中的过程，但电磁本身比较抽象，大多数对电磁本身并不理解，对于理论更是抽象难懂。

而MAXWELL方程的理论来求解实际问题时，因为实际情况中，大多数研究目标的形状是非规则的，无法得到解析解，从而无法求解实际的电磁场分布问题，而求解不规则形状的电磁问题，必须应用数值解的方式来求解，而数值解的得到，必须要应用专业的仿真软件，所以第一个要对接工程的关卡就是工程师必须了解仿真软件。至少具备能对软件进行操作，得到一些结果的能力。

这个基本是需要涉及到仿真软件，能照猫画虎做一些实例就算达到了。首先需对电磁软件就一些了解，可以跟着相应工程案例进行一些建模仿真，也可以参加一些软件培训，在做工程应用时，软件操作是关键的基础，当然这个也是日积月累的过程。

等级二

在明白软件操作的基础上，能够通过软件仿真落地某一个行业，能够通过软件设计一些可以和测试比拟的产品，通过仿真指导某一行业的研发实践。这样加了软件到应用落地的过度能力。

这个级别与等级一的差别就在于能用到实际的工程项目上去。比如可能学服装设计的工程师需要解决屏蔽服的技术指标问题，学飞行器设计的工程师需要解决电磁隐身的问题，刚开始，都属于这一类。需要掌握相关行业产品的关键电磁特性，通过仿真得到相关性能，加工样品测试对比，不但深入感知客观存在的电磁规律，还有项目实际相关的体会和经验。

等级三

与等级二相比，该层级需要深耕相应行业的电磁产品设计理论及要素，能够理解该行业理论，并通过理论，仿真，实践，再到理论环节形成在该行业的生态闭环，可以由理论到设计到仿真最终完成产品设计，可以包含该行业的创新产品，具备一定的创新能力。

该层级相比等级二，侧重于深入研究相应行业的理论，如何通过设计达到相关性能，掌握设计规律，并通过理论设计出一款测试和仿真结果一致的样品，验证自己对理论的理解深度不但循环往复，如果测试和仿真结果无法吻合，能够找到问题所在，加深对相应行业电磁的理解。

等级四

通过某一行业局部理论和实践的理解升华，逐步理解任意电磁问题的统一理论，并深入理解统一理论和局部理论的关系，让自己对电磁理解更深入。

基于等级三的理解，对通用理论的学习，通过某一行业的经验在理解学习通用理论，使通用理论能够具有创造力，形成思维和现实的良好互动。

等级五

能够通过对统一理论的理解，把统一理论应用于任意行业的电磁仿真及设计，具备电磁全行业的深入理解及技能，可以仿真任意行业的电磁产品，仿真结果具备一定权威性，可以和实测结果比对一致。

通过深入理解通用理论，能够解决任意行业的电磁问题，并得到一些不同行业的创新性实际产品的验证和证明，这样可以使工程师在行业内形成一个自身对电磁理解及对外界互动的良性生态。

等级六

可以做任意行业中电磁产品设计的技术顾问，看到全行业电磁的轮廓和重点，及电磁行业的难点和挑战，能辅助企业做相应产品设计和攻关方案，真正形成理论仿真与实践的全面融合，等级六到了电磁应用工程师的技术发展瓶颈，可以选择做相应的全行业电磁专家，也可以考虑做技术性管理岗位。

到这个级别，最重要的还是工作经验的积累和不断的自我学习，可以对不同行业的客户进行技术支持，或在行业内多年的深入技术研究和积累，形成自我的技术体系，成为真正的某电磁领域专家。

三、如何提高电磁仿真水平

在中国体制内，几乎大多数工程师从成长道路看，都是从家庭到学校最后到社会的过程，在目前中国环境的仿真工程师群体中，仿真水平参差不齐，有的在学校的时候就是电磁专业的，而有的在工作后才开始接触，而有的已经具备了大量电磁仿真模拟项目经验，但大多数发展都没一个系统的成长过程，都是针对某一些点上存在一定经验。

有的工程师知道这么做，但是不知道为什么，这类工程师适合解决固定类问题，但创新性比较弱，仅具备一定工程经验，换到新的产品行业内，则无法解决实际问题。

有的工程师曾经具备一些理论，或者学校就学习本专业，这类工程师虽然不具备工程经验，但是具备一定潜能，一旦在项目中经过历练，他们能够举一反三，在没有经历实际项目时存在一定困惑，对理论理解无法深入，但是值得培养的，

有的工程师遇到一个曾经没见过的工程问题，但依据自己的力论水平和工程经验，就能提出解决方案，并顺利解决问题，这类工程师创新能力强，同时具备力量和工程经验，显然我们最终都要变为第三类工程师，这样我们在仿真领域才能如鱼得水，来去自由。

当然，我们如何变为第三类工程师，也需要从理论，项目经验，软件操作几个维度来说明：

1、假如你是具备理论的工程师

主要问题是项目经验的欠缺，无法深入理解电磁理论，这个时候自己可以做一些相关电磁项目，结合测试积累经验，并在项目中不但反思曾经的理论用于何处，并经常性反思“为什么”,然后自己在项目和曾经学习的理论中基本都能找到答案，并最终理解。

2、假如你是具备软件操作的工程师

主要要从理论层面进行突破，当然这类工程师要突破理论难度大于依据具备理论的工程师，这部分工程师可以积极参加行业内的一些基础培训，高校相关公开课程，或者行业收费课程，并结合自己项目理解，这样可以增强自身行业创新性

3、假如你已经达到第一对理论理解，第二具备丰富的行业经验，第三对电磁行业的大多数问题都理解深入，那么恭喜你，你已经具备一个创新工程师的能力，但是这个时候需要提升的就是行业交流，客户培训方法，行业技术支持能力，最终才能成长为行业专家。

以上仅个人经历的一些心得体会，诚邀大家关注12月3日笔者的直播公开课。

四、我的公开课

12月3日19时30分，受仿真秀平台邀请，我将在《自学仿真第一课》系列报告的第八期公开课带来《如何自学ANSYS HFSS 高频电磁软件》，详情见后文，诚邀专家学者、老师同学和工程师朋友们莅临交流。

本期直播详细介绍高频电磁应用行业及Ansys高频电磁场软件功能，并分享学习软件的经验和合理化建议，最后通过典型案例讨论学习软件遇到问题的解决方法。以下是课程安排：

自学仿真第一课（八）：如何自学ANSYS HFSS 高频电磁软件-仿真秀直播

以下是仿真秀平台用户推荐的HFSS学习资料包，请直接在本文附件下载，或者在CAE仿真入门学习包领取方式。

以上学习资料，版权归原作者，旨在永久免费分享。它们也已经收藏到仿真秀-CAE仿真入门学习包，大家按需下载，持续更新且永久有效，下载方法见后文。

(完)

作者：张宗兵   仿真秀优秀讲师