计算机模拟技术分析：霍莱沃研究报告

计算机模拟技术分析：霍莱沃研究报告20 世纪 70 年代之前，数字技术、锁相技术、频率合成技术、采样技术等的发 展，促进了电子测量技术的发展。组成自动测试系统的仪器都是程控化的，能够受 控，具有听和讲的功能，它们极大地提高了测量效率，在完成庞大的测量任务的同 时还能对测量数据进行处理、运算、存储，将测试结果转换成所需要的参数，并显 示和打印出来。此外，它还能进行误差修正、自动校准，极大地提高了测量精度。 近年来发展了以通用计算机为中心，由一些测量模块共同组成一个测试系统，即一 个通用仪器平台加上一定的测试软件，比如 PXI 总线仪器等。电磁测量系统作为电子测量领域的重要构成，应用于现代科技各个领域。电子 测量是电子工业的基础，也是一般工业不可或缺的重要测量手段。人类借助现代科 学知识认识电现象并加以利用才只有短短一百多年的历史，在 1931 年诞生了世界上 第一台用电子管制作的示波器，使人类对电的认知迈上了一个崭新的台阶。

（报告出品方/作者：海通证券，郑宏达，杨林）

1、霍莱沃：从CAE软件仿真到电子测试测量系统，覆盖仿真测量全流程

公司是业内极少数同时从事电磁仿真和电磁测量业务的企业，仿真和校准测量 算法技术可相互验证，工程经验可有效复用，从而相互印证并促进产品技术升级。 公司业务基于电磁场与微波，覆盖研发测试和产品日常使用全流程，分为 CAE 软件 业务、电子测量系统业务和相控阵产品业务。在产品研发阶段，公司 CAE 软件产品 RDSim 可以为客户提供天线仿真、微波电路仿真、大尺寸 RCS 仿真等仿真功能；产 品研发实物生产完成后，公司在测试阶段可以提供电子测量系统用来对实物/半实物 进行测量和校准，包括相控阵雷达校准测量系统、雷达目标散射截面测量系统和射 频测量系统等；在产品日常使用阶段所需要的测量系统公司也有所布局。同时，针 对实物产品，公司布局了相控阵相关产品线。

1.1、霍莱沃三维电磁仿真软件RDSim

2021 年底，公司发布三维电磁仿真软件 RDSim1.0 版。RDSim1.0 应用改进的矩 量法及其快速算法，可实现任意三维结构的电磁场问题的仿真分析，应用领域包括 天线/天线阵列、微波器件和雷达散射等，帮助相关领域的产品设计人员快速仿真产 品电磁性能，包括计算辐射性能及散射性能等参数。

算法优势。1. 高速矩阵填充技术，可快速完成各类电磁问题的全波仿真计算； 2. 针对电大尺寸目标可采用双稳定多层快速多极子算法，具有高精度、快速收敛的 特点；3. 配备高频算法模块，可对千倍波长及以上量级的目标进行快速计算，且具 有较高的精度；4. 具有多种并行计算技术，可极大提高电磁算力。 应用领域。1. 天线及天线阵列：用于各种天线仿真设计，包括线天线、微带天 线、喇叭天线、孔径天线、反射面天线、共形天线和其他各种阵列天线。2.微波器 件：用于各种微波器件仿真设计，包括滤波器、微波传输线、功分器。3. 散射问 题：用于分析各类散射问题，帮助解决隐身设计、目标特性分析等实际问题。

目前，公司电磁仿真软件产品系列覆盖天线/微波器件辐射问题求解、目标散射 问题求解、单元天线/相控阵的快速设计优化、平台布局仿真/EMC 仿真问题求解、 复杂电磁环境仿真等领域，从而可为用户提供高频电磁场仿真问题的全套解决方 案。

1.2、我国电磁测量的行业领导者

电磁测量系统作为电子测量领域的重要构成，应用于现代科技各个领域。电子 测量是电子工业的基础，也是一般工业不可或缺的重要测量手段。人类借助现代科 学知识认识电现象并加以利用才只有短短一百多年的历史，在 1931 年诞生了世界上 第一台用电子管制作的示波器，使人类对电的认知迈上了一个崭新的台阶。第二次 世界大战以后，电子测量技术和测量仪器如雨后春笋般蓬勃发展，电子测量技术在 电子领域开始成为一门独立的学科，电子测量仪器的研制和生产也成为一个独立的 行业。我国的电子测量产业从无到有，不断发展壮大，已经成为一个具有科研、生 产、经营能力的较完整的体系。

20 世纪 70 年代之前，数字技术、锁相技术、频率合成技术、采样技术等的发 展，促进了电子测量技术的发展。组成自动测试系统的仪器都是程控化的，能够受 控，具有听和讲的功能，它们极大地提高了测量效率，在完成庞大的测量任务的同 时还能对测量数据进行处理、运算、存储，将测试结果转换成所需要的参数，并显 示和打印出来。此外，它还能进行误差修正、自动校准，极大地提高了测量精度。 近年来发展了以通用计算机为中心，由一些测量模块共同组成一个测试系统，即一 个通用仪器平台加上一定的测试软件，比如 PXI 总线仪器等。

公司电磁测量系统包括相控阵雷达校准测量系统、雷达目标散射面测量系统和 射频测量系统等。 公司具有解决系统级复杂电磁环境仿真分析的能力。

公司自主研发的复杂电磁 环境仿真分析软件，基于复杂电磁环境系统级仿真技术、相控阵快速设计与优化技 术等核心技术，实现了基于真实物理环境和复杂电磁环境的仿真分析，突破了三维 复杂电磁环境系统级仿真技术，解决了各种装备平台在实际电磁环境的电磁效应特 性仿真分析问题。公司复杂电磁环境仿真技术已经先后应用于嫦娥探月工程着陆器 与巡视器通信链路仿真、机载天线布局仿真、大型舰载相控阵系统仿真等多个系统 级复杂电磁环境仿真分析项目，为多个国家重大工程提供了仿真分析与半实物验证 手段。通过算法技术实现的间接测量和校准显著提升了测量及优化的精度和效率， 为各类高端装备的全生命周期提供了坚实的测试保障，充分满足了在其高复杂度、 小批量、多品种等特征背景下的测试测量需求。

高精度多通道相控阵测量系统处于国际先进水平。公司自主研发的高精度多通 道相控阵测量系统基于平面近场多探头测试技术、多探头中场校准技术及多通道有 源参数测试技术等核心技术，利用自主研发的多通道一致性实时补偿算法、多探头 方向图补偿算法、高精度近远场变换算法、测算融合的旋转矢量算法等核心算法， 能够实现相控阵天线及系统通道一致性校准测试和波束性能测试，加速相控阵雷达 的研发和生产调试测试效率，为航空航天、相控阵天线的研制做出了贡献。在相控 阵测试领域，传统的单探头近场测试系统已无法满足大型相控阵测试对效率的要 求。公司高精度多通道相控阵测量系统应用了多波位、多频点、多通道同时测量技 术，实现了高精度、高效率和场景化测试要求，解决了大型相控阵高精度测试及快 速评估困难的问题，具备多波束相控阵性能指标测量、效能评估及故障诊断等功 能，处于国际先进水平。

制定国家测试标准，占据先发优势，彰显测试领域领导地位。公司作为起草单 位参与制定了三项国家标准，分别为《GB/T 6113.105-2018 无线电骚扰和抗扰度测 量设备和测量方法规范第 1-5 部分：无线电骚扰和抗扰度测量设备 5MHz~18GHz 天 线校准场地和参考试验场地》、《GB/T 6113.106-2018 第 1-6 部分无线电骚扰和抗扰 度测量设备和测量方法规范：无线电骚扰和抗扰度测量设备 EMC 天线校准》和 《GB/T 38889-2020 天线及接收系统的无线电干扰天线测量车载天线及系统》。我们 认为公司作为起草单位参与制定国家测试标准，彰显了公司在测试领域的领导地 位，并为公司在无线测试包括车载天线系统等领域取得先发优势。

2、CAE软件架构复杂，核心是利用算法求解方程

CAE 软件的核心思想是结构的离散化，即将实际结构离散为有限数目的规则单 元组合体，实际结构的物理性能可以通过对离散体进行分析，得出满足工程精度的 近似结果来替代对实际结构的分析，这样可以解决很多实际工程需要解决而理论分 析又无法解决的复杂问题。

基本过程：将一个形状复杂的连续体的求解区域分解为有限的形状简单的子区 域，即将一个连续体简化为由有限个单元组合的等效组合体；通过将连续体离散 化，把求解连续体的场变量（应力、位移、压力和温度等）问题简化为求解有限的 单元节点上的场变量值。此时得到的基本方程是一个代数方程组，而不是原来描述 真实连续体场变量的微分方程组。求解后得到近似的数值解，其近似程度取决于所 采用的单元类型、数量以及对单元的插值函数。针对这种情况，表示应力、温度、 压力分布的彩色明暗图，称这一过程为 CAE 的后处理。

拆解 CAE 软件架构，CAE 按照功能可以分为 9 大模块：输入输出、几何、求解 算法（有限元算法、时域差分算法等）、后处理器、求解器、图形、公共模块、高 性能计算（HC）、参数优化设计。

2.1、输入/输出模块

输入/输出，即文件的读入与写出。 在数据输入阶段，通常需要输入的数据有：（1）控制数据：如结点总数、单 元总数、约束条件总数等（2）结点数据：如结点编号、结点坐标、约束条件等 （3）单元数据：如单元编号、单元结点序号、单元的材料特性、几何特性等（4） 载荷数据：包括集中载荷、分布载荷等 文件类型包括：（1）软件自定义的工程文件（2）标准的 CAD 文件（3）标准 有限元模型文件（4）标准的行业 CAD 文件。 外部接口：通常 CAE 软件能够供其他软件调用，或者作为其中一个模块，也能 够实现参数化命令行调用。

2.2、几何模块

这里的几何指广义上的 CAD，包含了几何的创建，编辑，管理等。一般的商 业 CAE软件提供了 CAD功能，都比较简单。ANSYS、HYPERMESH、PRTRAN、ABAQUS 等常用 CAE 软件均具有相关的几何建模和模型编辑功能，这些功能大多适用于处理 简单几何模型。对于复杂几何模型，特别是异形结构件、大型装配体，需要运用 Solidworks、UG、Pro/E 等专业 CAD 软件对几何模型进行简化处理，然后再将处理好 的模型导入到 CAE 软件中进行后续操作。

CAD 与解方程组数值算法一样，也是基础性学科领域。这里不涉及通用的 CAD 建模，重点在建立 CAD 模板。所谓的模板是指可反复使用，用户输入参数或者导入 模板参数文件，即可建立所需的 CAD 模型，不需要用户手工去生成。这也是专业 CAD 软件的优势所在。CAD 建模首先需要内核，目前商业的 3D CAD 内核有 Parasolid 和 ACIS，Granite，开源的 OCC。 通常情况下，CAE 前处理时需要对几何实体模型进行简化处理，否则即便是最 简单的物理问题，也很难仿真出满意的结果。

结合工程实战经验，需要进行简化处理的几何特征大致有：（1）对于杆、 梁、棒、带等长度尺寸远大于截面尺寸的实体零件，经常将它们处理成一维线单 元。（2）对于筋、板、壳、管、套、筒等具有明显薄壁特征的实体零件，经常将 它们处理成二维面单元（片体）。（3）对于无关紧要的细节特征，如凸台、凹 槽、沉孔、螺孔、退刀槽、越程槽、注胶槽、倒角、圆角等，经常需要做清除处 理。（4）对于无相对运动的几何单元，进行合并、修剪等。（5）将不重要的非线 性曲线修改成线性直线。（6）消除零部件之间的缝隙等。 Armstrong 在 20 世纪 90 年代讨论了有限元分析对几何建模的要求。到目前为 止，学者们围绕细节抑制、降维、对称简化等方向开展了大量的研究，以期实现几 何模型的自动简化，提高 CAE 分析的效率。

常见的几何模型简化方法如下： 细节抑制：网格是产品连续几何区域的离散表示。为了降低离散误差 网格应 尽可能逼近实体模型的边界。此外，好的网格还要求单元形状规则，尺寸过渡平 缓。复杂模型中往往包含一些细节区域，这些区域会导致尺寸过小、形状不规则的 网格单元出现，进而影响网格的质量和规模。很多时候，这些区域对分析结果的贡 献并不大，实际分析时可以通过移除这些细节对模型进行简化，这一过程被称为细 节抑制。

降维：针对的是模型中较薄或狭长的区域 这些区域在某一个或某两个维度的 尺寸远小于其余维度的尺寸 这正符合板壳和梁杆的几何特点。在工程分析中 板壳 和梁杆结构可以分别用二维的面和一维的线取代三维实体进行分析 从而大大 降低 网格模型的规模 提高分析效率。当被降维区域的几何和物理特点都符合板壳和梁壳 假设时 降维所引起的误差可以忽略不计。

对称简化：工程分析中主要利用精确的全局对称性来降低问题的规模。当几 何与边界条件都呈现某种对称形式时 其对应物理场通常也具有同样的对称形式。这 时可以只取模型的一个基本子区域（本文称为对称单元）进行求解，再利用对称性 得到模型 整体的解。相对于整个模型，由对称单元所生成的网格规模要小得多，因 而计算效率更高。

2.3、求解算法

电磁 CAE 仿真主流算法分为时域和频域两类。求解算法的准确性直接影响最终 仿真结果的准确性。 常见的时域算法有：时域有限差分法（FDTD）、时域有限积分法（FITD）、矩量 法 （MoM）、 有 限 元 法 （FE）、 边 界 元 法 （BEM）、 谱 域 法 （SM）、 传 输 线 法 （TLM）、模式匹配法（MM）、横向谐振法（TRM）、线方法（ML）和解析法等等。 时域算法的计算特点：线性加速比高、高度多线程，支持多核 CPU，支持大型 GPU，内存要求不高，回写很少。

频域分析：频域分析法是研究控制系统的一种工程方法。控制系统中的信号可 以表示为不同频率的正弦信号的合成。描述控制系统在不同频率的正弦函数作用时 的稳态输出和输入信号之间关系的数学模型称为频率特性，它反映了正弦信号作用 下系统响应的性能。应用频率特性研究线性系统的经典方法称为频域分析法。 频域数值算法有：有限元法（FEM）、矩量法（MoM），差分法（FDM），边界 元法（BEM），和传输线法（TLM） 频域算法的计算特点：多线程、线性加速有限，支持多核 CPU 并行求解，内存 要求高，回写有。

有限元算法

有限元分析是工程计算领域的一种主要的数值计算方法，其基本思想就是将连 续区域上的物理力学关系近似地转化为离散规则区域上的物理力学方程。在有限元 分析中，使用到的是几何模型经过离散化以后得到的抽象化的有限元模型，我们需 要的无一例外都是有限元网格的数据（如节点的坐标和单元的节点构成），所有的 边界条件（如载荷和位移约束）最终也都必须反映到节点上来。采用这种方法，模 型转换前后不存在任何信息的丢失，可以达到 100%的模型拷贝，做到真正意义上的 “零失真”转换。

有限元方法通过将结构离散化，用有限个容易分析的单元来表示复杂的对象， 单元之间通过有限个节点相互连接，然后根据变形协调条件综合求解。由于单元的 数目是有限的，节点的数目也是有限的，所以称为有限元法。这种方法灵活性很 大，只要改变单元的数目，就可以使解的精确度改变，得到与真实情况无限接近的 解。基于有限元方法的 CAE 系统，其核心思想是结构的离散化。根据经验，CAE 各 阶段所用的时间为：40%～45%用于模型的建立和数据输入，50%～55%用于分析结 果的判读和评定，而真正的分析计算时间只占 5%左右。

矩量法

矩量法是一种将连续方程离散化为代数方程组的方法，对求解微分方程和积分 方程均适用。矩量法的求解过程中需要计算广义矩量，故得名。矩量法包括如下三 个基本过程：（1）离散化过程：主要目的是将算子方程化为代数方程；（2）取样检 测过程：主要目的是将求解代数方程的问题转化为求解矩阵方程的问题；（3）矩阵 求逆过程：它所做的工作是将积分方程化为差分方程，或将积分方程中积分化为有 限求和，从而建立代数方程组。和有限元算法一样，矩量法同样使用了加权余量 法，将线性算子离散为矩阵方程求解。不同的是，有限元法求解的是麦克斯韦方程 组的微分形式，而矩量法求解的是麦克斯韦方程组的积分形式。

在矩量法中，亥姆霍兹方程中的位函数被表示成多介质层的格林函数和表面电 流密度的积分。由此将微分问题转换成了积分问题。同时，仅仅利用表面电流就可 以表示全部区域的电磁场，因此在矩量法中 Mesh 的数量大大减少，仿真时间也相 应变快。矩量法是 3D 电磁算法。但由于在叠层结构中 z 轴方向的电流密度可以被忽 略，在损失很少精度的情况下速度更快，这也被称为 2.5D 算法。

尽管都使用了加权余量法，微分和积分的不同造成了有限元法和矩量法本质的 不同。若函数在某点可微分，则函数在该点必连续。故在介质变化的边界处，麦克 斯韦方程组的微分形式不成立。因此，在有限元仿真软件中我们需要设置复杂的边 界条件。工程师需要掌握多达十数种边界条件的设置，这造成了很多不便。相反 地，由于矩量法求解积分算子，麦克斯韦方程组恒成立，冗余的边界条件参数设置 过程就被规避了。

2.4、后处理器

后处理器是对仿真结果的处理，包括可视化，归纳分析，导出报告，与实验数 据对比等。 可视化主要包括等值线，云图，XYplot，动画等；归纳分析是指对仿真的原始 数据进行加工，得到所需要的参数，比如 VonMises 应力，S 参数；与实验数据对比 也是以后 CAE 仿真的一个发展方向，即如何将仿真得出的数据与实验数据，保证仿 真数据具有实际参考价值。 后处理主要用到图形显示模块。目前市场上比较通用的商业后处理器： Ensight，HyperView，Femap。

2.5、求解器

有限元分析软件的核心是它的求解器模块，它常用来做静态和类似静态问题的 分析，如静力学分析，稳态问题分析，热力耦合问题分析等问题，包括很多非结构 问题。求解器核心是求解偏微分方程，开发求解器主要在稳定性，扩展性，效率以 及定制化等方面还有很多改进余地。

稀疏求解器：（1）为矩阵提供直接求解。（2）带宽未进行优化，因此节省了 执行此运算所花的时间。（3）仅存储非零项，而非整个矩阵。（4）尽管要存储的 刚度矩阵项更少，但需要更多变量才能存储非零项的位置。因此，稀疏求解器比其 他求解器需要更多内存。（5）对于中小型模型，稀疏求解器的求解速度通常最 快。

迭代求解器：（1）为矩阵提供间接求解。因此，用户必须指定要执行的最大 迭代次数，必须指定决定何时收敛解的收敛准则。不能保证在指定的迭代次数内求 出矩阵解。（2）由于迭代求解器需要从初始猜测开始，因此某些处理器具有预调 节器。这为提高模型求解效率提供了更多选项。（3）带宽未进行优化，因此节省 了执行此运算所花的时间。（4）迭代求解器所需的内存比稀疏求解器更少。（5） 对于大型模型，如果能够收敛，则迭代求解器的求解速度最快。大小取决于分析类 型。

两个求解器可以进行集成，一般有两种集成方式：顺序集成和协同仿真。顺序 集成，即 Standard 计算完成的结果作为 Explicit 的初始状态继续进行计算。协同仿 真，在同一个模型中，可以将一部分做成 Standard 的模型，一部分做成 Explicit 模 型，求解过程中两部分同时进行，适时进行交互数据。

2.6、图形

该模块包括以下几部分：（1）几何模型、有限元模型、结果的可视化（2）几 何、有限元模型的图形化编辑（3）GUI 设计 几何模型、有限元模型、结果的可视化：可视化开发工具首选 OpengGL，使用 OpenGL 需要较深的图形学功底。目前绝大部分可视化工具都是基于 OpengGL。也有 些公司在 OpengGL 之上做了封装，提供了更高层次的调用接口。

几何、有限元模型的图形化编辑：涉及到编辑几何，编辑网格。允许用户通过 鼠标，输入等方式编辑几何和网格，支持更复杂的功能（比如装配体的网格组合） CAE 软件通常采用卡片式编辑，即在一个 ListView 中按 Index 显示所有内容，提供编 辑，删除，添加等，在新的窗口中实现功能。 GUI：图形化用户接口开发工具有 MFC，QT，WPF 等。最近十年 QT 的发展已有 超过 MFC 的势头。作为 GUI 开发工具，QT 具有使用简单，不依赖平台，开发资源 丰富等特点，可作为开发的首选。

2.7、公共模块

公共库主要包括：字符操作，数值计算，基本数据结构，错误返回代码定义， 图形算法，常用算法，矩阵类等。 公共模块没有太多核心技术，实现也没有难点，但在 CAE 开发中相当重要，尤 其到开发的中后期，公共模块的重要性更加突出。一个好的公共模块能大大提高开 发测试效率。

2.8、高性能计算（HPC）

高性能计算指通常使用很多处理器（作为单个机器的一部分）或者某一集群中 组织的几台计算机（作为单个计 算资源操作）的计算系统和环境。目前，高性能计 算作为计算机科学的一个分支，主要是指从体系结构、并行算法和软件开发等方面 研究开发高性能计算机的技术。 有限元计算中，稍大的模型自由度通常可以达到十万/百万，这就往往需要极 强的算力。以百万自由度隐式分析问题为例，有如下瓶颈会影响求解器性能： （1）读取文件耗时长（2）多份拷贝影响内存，会严重影响性能。普通 PC 的内存可 能会一次性装不下所有数据（3）单元矩阵的生成（4）整体刚度矩阵的生成（5） 方程求解。

一般来讲，利用并行计算的方法是将程序分解为子任务，将每个子任务分配到 不同的设备上。实现涉及到任务的分解，资源调度，进程间通信等。由于并行计算 受限于应用程序的串行部分，应用程序的加速部分会有限。因此合理的设计程序算 法和分配资源是实现并行计算的核心。

2.9、参数优化设计

当涉及变量过多时，枚举法已不再适用优化，优化算法可以减少设计阶段的工 作量。借助优化算法，可以大大减少仿真次数。尤其是发展起来的智能算法，如遗 传，神经网络，蚁群，粒子等算法在解决多目标优化领域有很多成功应用，非常适 合仿真方面的优化。 目前比较常用的商业优化软件有 Optimus，Isight，Tosca 等，不仅能直接提供优 化算法，还提供了很多 CAE 软件的接口，能直接调用 CAE 软件。有些仿真软件里也 提供了优化功能。开源的就不计其数了如 Tao，Petsc，Alglib，dlib 等。

3、CAE仿真软件RDSim：基于矩量法，通用可扩展

矩量法是一种将连续方程离散化为代数方程组的方法，对求解微分方程和积分 方程均适用。矩量法的求解过程中需要计算广义矩量，故得名。矩量法包括如下三 个基本过程：（1）离散化过程：主要目的是将算子方程化为代数方程；（2）取样检 测过程：主要目的是将求解代数方程的问题转化为求解矩阵方程的问题；（3）矩阵 求逆过程：它所做的工作是将积分方程化为差分方程，或将积分方程中积分化为有 限求和，从而建立代数方程组。和有限元算法一样，矩量法同样使用了加权余量 法，将线性算子离散为矩阵方程求解。不同的是，有限元法求解的是麦克斯韦方程 组的微分形式，而矩量法求解的是麦克斯韦方程组的积分形式。

以矩量法为主要算法的微波软件有 FEKO 等。FEKO：针对天线设计、天线布局 与电磁兼容性分析而开发的专业电磁场分析软件。从严格的电磁场积分方程出发， 以经典的矩量法为基础，采用了多层快速多级子算法在保持精度的前提下大大提高 了计算效率，并将矩量法与经典的高频分析方法无缝结合，从而非常适合于分析天 线设计、雷达散射截面(RCS)、开域辐射、电磁兼容中的各类电磁场分析问题。

主要应用：对于电小结构的天线等电磁场问题，FEKO 采用完全的矩量法进行分 析，保证了结果的高精度。对于具有电小与电大尺寸混合的结构，FEKO 既可以采用 高效的基于矩量法的多层快速多极子法，又可以将问题分解后选用合适的混合方法 (如用矩量法、多层快速多级子分析电小结构部分，而用高频方法分析电大结构部 分)，从而保证了高精度和高效率的完美结合，因此在处理电大尺寸问题如天线设 计、RCS 计算等方面，其速度和精度均无以伦比。

3.1、RDSim可实现任意三维结构的电磁场问题的仿真分析

公司 CAE 软件：RDSim。 公司应用改进的矩量法、快速算法及高频算法实现高 精度、高效率的电磁仿真，覆盖天线、大尺寸 RCS、微波器件及天线布局等应用方 向，为高频电磁问题分析提供全方位的支持。公司 2022 年 8 月发布新版本 2022R1， 新版本的 RDSim 中开启了“云平台”线上仿真、CMA 特征模分析及阵列综合优化模 块，并对算法、网格剖分、材料设置等功能进行了全方位的升级。

RDSim2022R1：从单机版到云平台。用户将不再受硬件和软件条件的制约，只 需接入网络，便可以通过账号登录云平台，随时随地线上仿真。在网页中，用户可 以直接进行数据分析，更好的满足数据共享与调用的需求。云平台分为用户界面与 管理界面：用户界面面向于工程师，管理界面面向于系统管理员，形成系统的分级 化管理。仿真团队可以线上建立协作工程，指派分工并共享结果数据，实现团队间 高效的在线协同设计。

3.2、RDSim2022R1全方位升级

（1） 高精度全波仿真算法升级 - 新增体等效（VEP）积分方程求解，适用于不均匀介质、薄介质及各向异 性材料 - 支持分层介质结构快速求解 - 提升了双稳定多层快速多极子算法收敛性，大幅度提高迭代求解效率 - 快速算法可实现亿级网格求解。

（2） 网格剖分功能升级。高精度三角网格划分。（1）剖分网格属性设置：可自定义网格尺寸、密度； （2）自适应网格剖分：软件通过迭代在需要的区域自动 加密，为计算提供一个最 精确高效的网格；（3）局部网格优化：可自定义部分模型网格加密。RDSim2022R1 新增高精度体网格剖分，适用于各类复杂体结构的精确计算，新增网格导入与网格 模型材料设置。

4、电磁测量系统：全球行业领导者

公司电磁测量系统业务从相控阵校准测量系统逐步拓展，目前包括相控阵雷达 校准测量系统、雷达目标散射截面测量系统和射频测量系统等。

4.1、相控阵校准测量系统

相控阵校准测试是保证相控阵雷达性能的必要步骤。相控阵雷达由数百至数万 个的相控阵通道组成，每个相控阵通道由天线单元、信号发射/接收组件和馈电网络 组成。相控阵的整体波束性能由各天线单元的辐射性能决定，但由于各天线单元之 间的耦合影响以及机械加工、安装的不一致性，各天线单元的辐射特性不一致，因 此，需要对各天线单元的辐射性能进行一致性校准、优化及波束性能测试，确保相 控阵性能。相控阵校准测试系统是公司根据客户需求进行定制化开发，形成的由软 件和硬件集成的系统产品。该系统用于对相控阵波束性能进行校准、优化及测试， 为相控阵雷达与通信设备在研发、生产及应用阶段提供校准调试与性能测试，以保 障设计性能的实现与优化。 自研核心技术支撑相控阵校准测试。

公司通过自主研发多项关键技术保证相控 阵校准测试的准确性和可靠性，其中主要包括：平面近场多探头测试技术，主要用于相控阵的电磁波束扫描性能和抗干扰性能 的校准测试。以提高相控阵的扫描探测性能和抗干扰能力； 多探头中场校准测试技术，通过算法将远场校准在中场实现，能够有效减少客 户暗室的建设规模，并可通过算法实现自动校准； 多通道有源参数测试技术，主要用于相控阵的扫描盲区检测； - 微秒级实时控制技术，主要用于对相控阵校准测试系统的实时控制，可大幅提 高客户的测试效率；在轨校准技术，主要应用于已经发射运行的星载相控阵的校准测试。得到星载 相控阵单元辐射特性的补偿数据，完成单元辐射性能一致性校准。

4.2、雷达散射截面测量系统

雷达散射截面测量系统是验证雷达目标散射截面积的有效手段。雷达横截面 （RCS）是一个物体的电磁特征。它是雷达信号对雷达源的反射，决定了该物体的 可探测程度。在军事应用中很重要，RCS 测试允许开发低可探测性的飞机，或协助 提高探测目标的能力。公司自主研发雷达散射截面测量系统，测量并验证雷达目标 的散射截面积，从而验证装备隐身性能。

4.3、射频测量系统（卫星）

弘捷电子专注于系统射频特性测量技术，面向卫星等下游领域技术实力较强， 客户资源丰富。2021 年 10 月，公司收购西安弘捷电子 51%股权。弘捷电子主要面 向卫星、雷达、通信及电子对抗等系统的研发与生产提供测量与应用试验技术保 障，凭借自主研发的射频测量系统软件平台以及测试数据管理软件平台，为用户提 供元器件、模块、组件、分系统、系统级的射频特性测量系统，在射频微波部组件 测量、微放电测量（用于航天微波部件的功率耐受性验证）等方面拥有国内领先的 技术优势。弘捷电子主要客户包括中国航天科技集团有限公司、中国航天科工集团 有限公司、中国电子科技集团有限公司、中国航空工业集团有限公司、中国兵器工 业集团有限公司、中国科学院、成都亚光电子股份有限公司等。

我国卫星产业链快速发展，电子测量需求旺盛。近年来，全球商业航天发展迅 猛、低轨卫星网络建设如火如荼，国外已推出 Starlink、OneWeb 等庞大的互联网星 座计划，我国 2021 年新成立的中国卫星网络集团有限公司或将承担统筹、规划及运 营我国低轨卫星互联网的重任，我国低轨卫星产业有望迎来快速发展。全球范围 内，现已发布的低轨卫星网络少则几百颗卫星，多则上万颗卫星，而射频特性及微 放电测量系统作为卫星及其载荷不可或缺的研发生产保障条件，电子测量需求日益 旺盛。

电磁测量系统业务：积极开拓民用市场。公司不断开拓民用测量市场，在 5G基 站天线测试系统方面，通过对基站天线的辐射性能进行一致性校准、优化及波束性 能测试，确保基站天线性能。在汽车毫米波雷达测量系统领域，公司产品可以通过 对汽车毫米波雷达的辐射性能进行一致性校准、优化及波束性能测试，确保雷达性 能。

5、公司经营稳健，业绩快速增长

公司营收和利润保持高速增长态势。2017-2021 年，公司营业收入整体呈现快 速增长的态势，分别为 0.98 亿元、1.55 亿元、1.69 亿元、2.29 亿元和 3.30 亿元， 2017-2021 年 CAGR 为 35.46%。2022 年前一季度，公司实现营收 0.54 亿元，同比增 长 20%。公司归属母公司所有者净利润分别为 0.18 亿元、0.30 亿元、0.35 亿元、 0.45 亿元和 0.61 亿元，2017-2021 年 CAGR 达到 35.68%。我们认为，公司营业收入 与归母净利润均维持高速增长，说明公司整体业务处于蓬勃发展的状态。

分业务来看，2017-2021 年，公司电磁场仿真分析验证业务分别实现收入 0.39 亿元、0.25 亿元、0.25 亿元、0.29 亿元和 0.32 亿元，分别占总收入比例为 39.80%、 16.13%、14.79%、12.66%、9.70%；公司通用测试业务分别实现收入 0.26 亿元、0.14 亿元、0.20 亿元、0.23 亿元和 0.31 亿元，分别占总收入比例为 26.53%、9.03%、 11.83%、10.04%、9.39%；电磁测量系统业务 2021 年正式开始，收入为 2.62 亿元， 占当年总收入比例为 79.39%，同年其他业务收入为 0.03 亿元，占总收入比例为 0.91%。2018-2020 年，相控阵校准测试系统业务和相控阵相关业务分别实现收入 1.09/1.01/1.45 亿元和 0.07/0.22/0.31 亿元，分别占总收入比例为 70.32%/59.76%/ 63.32%和 4.52%/13.02%/13.54%。

利润率方面，公司毛利率与净利率整体保持平稳。2017-2021 年，公司的毛利 率分别为 43.80%、38.79%、40.04%、39.10%和 42.57%。2017-2021 年，公司的归母 净利率分别为 18.28%、19.18%、20.49%、19.56 和 18.49%。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】系统发生错误