众所周知,CST软件在同一个用户友好的设计环境中使用了几种不同的求解器技术,如T求解器、F求解器、I求解器......本期公众号聚焦《CST Studio Suite Help》,对CST求解技术做个简单的介绍。
(1)有限元素法(FEM)
概念:一种基于变分原理的差分法,可用于求解广泛性偏微分方程的问题;
FEM网格技术
优点:精度高、自适应网格、可迭代法求解、适合周期性边界;
缺点:内存与CPU运算量大、适合小电尺度问题。
(2)时域有限差分法(Yee-Grid)
1966年K.S.Yee提出,将Maxwell方程的E场与B场以交错式网格、模拟电磁波在空间中的传播。其特色是矩形六面体,是克服中电尺度的三维网格演算法首选。除RF领域,不少光电领域的软件采用Yee-Grid演算法。
(3)时域有限积分法(FIT)
CST的创办人Thomas Weiland博士期间创造有限积分法,积分网格具有PBA与TST网格的优势。
FIT技术
(4)其他算法与混合求解法
矩量法(MOM)是目前最贴近全波法的中大尺度方案,采用2.5维表面网格,透过格林函数解面电流分布,再推出场值分布。
光学弹跳法(SBR)采用了多种光学近似法方案(GO/PO),是极大尺度的计算方案。目前混合求解方案是许多电磁分析软件在求解大尺度问题,确保天线精度与计算效益的一个可行方案。
混合求解技术
对于T、F求解器,熟练使用CST的用户都已经非常清楚两者的使用方法、各自的优势。本部分我们将重点引入混合求解技术的使用。
由于最小的细节和整个计算域的大小之间的高长比,在复杂的大电气环境中散射的电磁场的预测通常是一项困难的任务。即使已经开发了多种数值算法,类似这种大的高长比的问题也不能使用单独的数值方法来解决,同时利用多种数值方法来获取结果的能力是必须的。把复杂问题分成多部分,并用等价的near-或-far场源来链接,可以显著提高求解速度。
混合求解技术可方便的通过基于System Assembly and Modeling(SAM)结构的Hybrid Solver Task来实现。
Uni-Dir and Bi-Dir
Hybrid Solver Task — Uni-directional
首先计算源,耦合数据(近场或远场)被加载到平台,并作为最终仿真的激励;
支持所有求解器;
没有考虑平台到源头的反向散射。
Hybrid Solver Task — Bi-directional
源—平台—源交换数据,直至满足收敛标准;
目前支持T和I求解器;
仿真时间HS Task-BiDir > HS Task-UniDir;
考虑平台到源头的反向散射。
反射面天线是一种使用抛物线反射器来引导无线电波的天线。抛物线天线的优点是它具有高指向性。抛物面天线被用作点对点通信的高增益天线,用于数据通信的无线广域网/局域网链接,卫星通信和航天器通信天线。
每个仿真任务都是自动创建的,并且可以作为一个标准的3D project项目进行访问。
混合求解技术用于反射面天线
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