眾所周知,CST軟件在同一個用戶友好的設(shè)計環(huán)境中使用了幾種不同的求解器技術(shù),如T求解器、F求解器、I求解器......本期公眾號聚焦《CST Studio Suite Help》,對CST求解技術(shù)做個簡單的介紹。
(1)有限元素法(FEM)
概念:一種基于變分原理的差分法,可用于求解廣泛性偏微分方程的問題;
FEM網(wǎng)格技術(shù)
優(yōu)點:精度高、自適應(yīng)網(wǎng)格、可迭代法求解、適合周期性邊界;
缺點:內(nèi)存與CPU運算量大、適合小電尺度問題。
(2)時域有限差分法(Yee-Grid)
1966年K.S.Yee提出,將Maxwell方程的E場與B場以交錯式網(wǎng)格、模擬電磁波在空間中的傳播。其特色是矩形六面體,是克服中電尺度的三維網(wǎng)格演算法首選。除RF領(lǐng)域,不少光電領(lǐng)域的軟件采用Yee-Grid演算法。
(3)時域有限積分法(FIT)
CST的創(chuàng)辦人Thomas Weiland博士期間創(chuàng)造有限積分法,積分網(wǎng)格具有PBA與TST網(wǎng)格的優(yōu)勢。
FIT技術(shù)
(4)其他算法與混合求解法
矩量法(MOM)是目前最貼近全波法的中大尺度方案,采用2.5維表面網(wǎng)格,透過格林函數(shù)解面電流分布,再推出場值分布。
光學(xué)彈跳法(SBR)采用了多種光學(xué)近似法方案(GO/PO),是極大尺度的計算方案。目前混合求解方案是許多電磁分析軟件在求解大尺度問題,確保天線精度與計算效益的一個可行方案。
混合求解技術(shù)
對于T、F求解器,熟練使用CST的用戶都已經(jīng)非常清楚兩者的使用方法、各自的優(yōu)勢。本部分我們將重點引入混合求解技術(shù)的使用。
由于最小的細(xì)節(jié)和整個計算域的大小之間的高長比,在復(fù)雜的大電氣環(huán)境中散射的電磁場的預(yù)測通常是一項困難的任務(wù)。即使已經(jīng)開發(fā)了多種數(shù)值算法,類似這種大的高長比的問題也不能使用單獨的數(shù)值方法來解決,同時利用多種數(shù)值方法來獲取結(jié)果的能力是必須的。把復(fù)雜問題分成多部分,并用等價的near-或-far場源來鏈接,可以顯著提高求解速度。
混合求解技術(shù)可方便的通過基于System Assembly and Modeling(SAM)結(jié)構(gòu)的Hybrid Solver Task來實現(xiàn)。
Uni-Dir and Bi-Dir
Hybrid Solver Task — Uni-directional
首先計算源,耦合數(shù)據(jù)(近場或遠(yuǎn)場)被加載到平臺,并作為最終仿真的激勵;
支持所有求解器;
沒有考慮平臺到源頭的反向散射。
Hybrid Solver Task — Bi-directional
源—平臺—源交換數(shù)據(jù),直至滿足收斂標(biāo)準(zhǔn);
目前支持T和I求解器;
仿真時間HS Task-BiDir > HS Task-UniDir;
考慮平臺到源頭的反向散射。
反射面天線是一種使用拋物線反射器來引導(dǎo)無線電波的天線。拋物線天線的優(yōu)點是它具有高指向性。拋物面天線被用作點對點通信的高增益天線,用于數(shù)據(jù)通信的無線廣域網(wǎng)/局域網(wǎng)鏈接,衛(wèi)星通信和航天器通信天線。
每個仿真任務(wù)都是自動創(chuàng)建的,并且可以作為一個標(biāo)準(zhǔn)的3D project項目進行訪問。
混合求解技術(shù)用于反射面天線
END
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