Введение
Перед многими инженерами в области электромагнитного моделирования часто встают вопросы дальнейшей обработки и использования результатов моделирования задачи в других средах или, наоборот, передачи параметров из одной среды в другую. Казалось бы, нет никакой проблемы экспортировать результаты в понятную другой программе форму и пользоваться ими, либо ввести данные вручную. Однако часто встают задачи, требующие выполнения данной последовательности действий N раз и производительность выполнения данных действий устремляется к нулю. Если вам интересна тема обозначенная в заголовке, тогда прошу под кат.
Современные тенденции в обработке данных привели радиоинженеров к повсеместному использованию для достижения своих целей мощного инструмента Mathworks Matlab. Данный пакет позволяет решать задачи цифровой обработки сигналов, моделирования ПЛИС и систем связи в целом, проектирования радиолокационных моделей и многое другое. Всё это делает Matlab незаменимым помощником практически любого радиоинженера.
Обзор новых возможностей CST STUDIO SUITE 2015
Специалисты по высокоточному электродинамическому моделированию чаще оперируют другими специфическими пакетами программ, одним из которых является CST Microwave Studio. О данном продукте изложено множество статей на сайте компании «Евроинтех». Потому оспаривать его лидирующие аспекты нет необходимости.
Перед автором недавно встала задача по одновременному использованию упомянутых выше пакетов. В этой статье хотелось бы отразить возможный путь решения данной задачи, а также спектра задач подобных.
Стратегия
В общем случае необходимо было провести моделирование проекта в Microwave Studio в частотном диапазоне, задаваемом некоторой функцией, выполняющейся в Matlab, и последующем использованию результатов моделирования коэффициентов передачи Sij в других расчетах.
Способ ручного ввода и вывода данных пал сразу, так как описанная последовательность действий должна была быть выполнена от 1 до нескольких тысяч раз.
Было принято решение пытаться наладить управление параметрами моделирования Microwave Studio непосредственно из функций Matlab. Анализ доступной справки CST и Matlab, а также интернет-ресурсов показал, что обе программы поддерживают использование фреймворка ActiveX.
ActiveX — фреймворк для определения программных компонентов, пригодных к использованию из программ, написанных на разных языках программирования. Программное обеспечение может собираться из одного или более таких компонентов, чтобы использовать их функциональность.
Впервые эта технология была внедрена в 1996 году компанией Microsoft как развитие технологий Component Object Model (COM) и Object Linking and Embedding (OLE) и теперь она широко используется в операционных системах семейства Microsoft Windows, хотя сама технология и не привязана к операционной системе.
Из описания CST Studio следует, что любой ее компонент может выступать в качестве управляемого OLE сервера. OLE — технология связывания и внедрения объектов в другие документы и объекты, разработанная корпорацией Майкрософт. Тем самым вот оно решение Microsoft Windows, Matlab, CST Microwave Studio + технология OLE.
Взаимодействие программ Fest3D и CST Studio Suite
Теперь необходимо разобраться, как же все это реализовать в Matlab.
Базовые функции для управления CST из Matlab
Из [1] можно выделить несколько базовых функций, необходимых для работы с ActiveX интерфейсом:
actxserver
– создать локальный или удаленный сервер;
invoke
– вызвать метод для объекта ActiveX.
Проще говоря, суть команды actxserver сводится к инициализации (открытию) программы, выступающей в качестве управляемой, invoke – к обращению к тем или иным разделам управляемой программы.
сst = actxserver(‘CSTStudio.Application’)
– команда привязывает к переменной «cst» управляемый с помощью OLE объект «CSTStudio.Application». В данном случае название «CSTStudio.Application» является уникальным именем в среде ActiveX, позволяющим понять, к какой именно программе мы хотим обратиться.
mws = invoke(cst , ‘NewMWS’)
— позволяет перемещаться между основными меню программы, в данном случае отправляет команду в переменную «cst», связанную с приложением CST Studio, на создание нового пустого файла проекта;
invoke(mws, ‘OpenFile’, »)
– отправляет команду на открытие конкретного файла находящегося по адресу в только что созданной пустой вкладке, с которой связана переменная «mws»;
solver = invoke(mws, ‘Solver’)
–данная команда присваивает переменной solver обращение к вкладке решателя во вкладке проекта, связанного с переменной «mws» Microwave Studio;
invoke(solver, ‘start’)
– данная команда обратившись к CST Studio к открытому проекту войдет во вкладку решателя и запустит расчет модели.
Если обратиться к вкладке Workspace в Matlab и посмотреть значения(Value) переменных: cst, mws, solver, можно заметить следующее:
-
Переменная cst имеет значение . Это означает, что переменная cst связана с главным окном Microwave Studio, и в нем можно создавать файлы, закрывать его и т.д. Если создание файла происходит с помощью функции invoke(cst, ‘NewMWS’), то закрытие осуществляется командой
invoke(cst, ‘quit’)
invoke(mws, ‘save’)
– сохранить текущий проект;
invoke(mws, ‘quit’)
– закрыть текущий проект;
invoke(mws,’SelectTreeItem’,’1D ResultsS-ParametersS1,1’)
– выбрать файл в древе папок рабочего пространства, таким образом можно обратиться к любому файлу из «древа». Данная функция при задании пути к файла чувствительна к регистру.
brick = invoke(mws, ‘brick ‘)
– переходит к вкладке создания куба;
units = invoke(mws, ‘units’)
– переходит к окну изменения величин измерений проекта.
invoke(brick,’Reset’); invoke(brick,’name’,’matlab’); invoke(brick,’layer’,’PEC’); invoke(brick,’xrange’,’-10′,’10’); invoke(brick,’yrange’,’-10′,’10’); invoke(brick,’zrange’,’-10′,’10’); invoke(brick,’create’);
Иерархия управляемых объектов
На основе вышесказанного можно выделить некоторую иерархию управляемых элементов, которую придется соблюдать для доступа к CST Studio из Matlab.
Рисунок 1 – Иерархия управляемых элементов CST Studio
Как видно из рисунка 1, чтобы поменять какой-либо параметр в проекте необходимо: во-первых инициализировать главное окно CST Studio, во-вторых обратиться к конкретной вкладке проекта, в третьих обратиться к окну изменения свойств конкретного объекта интерфейса (вычислителя, геометрии, единиц измерения и т.д.).
Алгоритм поиска команд для управления
Если с инициализацией главного окна и вкладки проекта все просто, то набор окон для ввода и изменения параметров очень велик, и все способы обращения к ним привести в одной статье кажется невозможным. В полном объеме они доступны в справочных материалах, поставляемых с пакетом программ CST Studio Suite. Но более простым представляется следующий алгоритм поиска формата всех команд по обращению к любому месту CST Studio.
Рассмотрим предыдущий пример по созданию куба размерами 20x20x20. Создадим такой же куб, но с помощью графического интерфейса в CST Studio и найдем во вкладке Modeling кнопку History List.
Рисунок 2 – Окно вызова History List
Откроем пункт Define brick и обратимся к его содержимому и коду в Matlab, позволяющему повторить данную последовательность действий.
Рисунок 3 – Окно Define brick и код Matlab
Из рисунка 3 видно, что код в Matlab является практически копией пункта из History List. Таким образом понять к какому оконечному объекту следует обращаться после выбора вкладки проекта (после второй строки кода Matlab) можно, образовав связь между объектом интерфейса CST, в данном случае Brick, и последовательно отправить в этот объект команды прямо из History List.
Однако не все команды в History List имеют такой синтаксис. Например, задание частотного диапазона для расчета осуществляется с помощью следующей строки:
Рисунок 4 – Задание частотного диапазона в History List
Здесь опять же очевидным образом присутствует название объекта, которому следует отправлять команды – Solver. Тогда команда для изменения частотного диапазона из Matlab будет выглядеть следующим образом:
solver = invoke(mws,’Solver’); invoke(solver,’FrequencyRange’,’150′,’225′);
Сформулируем алгоритм поиска имен объектов и формата команд для управления CST Studio из Matlab:
- Необходимо выполнить все действия, которые хочется автоматизировать в Matlab, из графического интерфейса CST Studio;
- Открыть в ModelingHistory List текст требуемой операции («define brick», «define frequency range» и т.д.);
- С помощью команд, представленных ниже, связаться с CST Studio из Matlab и открыть требуемый файл:
сst = actxserver(‘CSTStudio.Application’) mws = invoke(cst , ‘NewMWS’) invoke(mws, ‘OpenFile’, »)
= invoke(mws, »)
invoke(, », », »)
Вывод результатов анализа
После написанного выше можно уже отправить читателя разбираться дальше самому, но в самом начале статьи задача была поставлена как ввод параметров частотного диапазона из Matlab в CST и импорт результатов моделирования в виде S-параметров передачи обратно в Matlab. К тому же операции экспорта результатов в History List не отображаются.
С помощью графического интерфейса это осуществляется следующим образом:
- После расчета выбираем файл в «древе» папок для его отображения;
- 2 Экспортируем его в ASCII файл через вкладку Post ProcessingImport/ExportPlot Data(ASCII).
Выше уже была упомянута команда
invoke(mws,’SelectTreeItem’,’1D Results/S-Parameters/S1,1′)
позволяющая выбрать необходимый файл в «древе» рабочего поля. Для вывода результатов в ASCII воспользуемся встроенной функцией CST «ASCIIExport».
Из справки к CST для выполнения данной функции необходимо послать CST следующие команды:
export = invoke(mws,’ASCIIExport’)
— инициализация функции экспорта с переменной export;
invoke(export,’reset’)
— сброс всех внутренних параметров на значения по умолчанию;
invoke(export,’FileName’,’C:/Result.txt’)
— задание пути сохранения и имени файла;
invoke(export,’Mode’,’FixedNumber’)
— выбор метода сохранения точек. FixedNumber – выводит строго заданное количество точек, FixedWidth – выводит точки через заданный шаг;
invoke(export,’step’,’1001′)
– число точек для вывода/ширина шага;
invoke(export,’execute’)
– команда на вывод.
Данный набор команд позволит вывести значения коэффициента отражения S11 в размере 1001 точки в файл расположенный на диске C с именем Results.txt
Тем самым поставленная изначально задача была полностью решена.
Используемая литература
[1] Потемкин, Валерий Георгиевич Введение в MATLAB / В.Г. Потемкин. — Москва: Диалог-МИФИ, 2000. — 247 с.: табл. — ISBN 5-86404-140-8
[2] Справочные материалы, поставляемые с пакетом программ CST Studio Suite
- Высокая производительность
- Разработка систем связи
- Matlab
Источник: habr.com
CST Studio Suite
CST Studio Suite – высокопроизводительный пакет программного обеспечения для ЭМ-анализа в 3D, предназначенный для проектирования, анализа и оптимизации электромагнитных компонентов и систем.
Решающие программы для всего спектра электромагнитных полей доступны в едином пользовательском интерфейсе пакета. Эти решающие программы можно объединять для гибридной симуляции, что дает инженерам возможность эффективно и быстро анализировать целые системы, состоящие из множества компонентов. Совместное проектирование с использованием других продуктов SIMULIA позволяет интегрировать ЭМ-симуляцию в процесс проектирования и управлять процессом разработки с самых ранних этапов.
К наиболее распространенным предметам ЭМ-анализа относятся производительность и эффективность антенн и фильтров, электромагнитная совместимость и помехи (ЭМС/ЭМП), воздействие человеческого тела на электромагнитные поля, электромеханические эффекты в двигателях и генераторах, а также тепловые эффекты в устройствах высокой мощности.
CST Studio Suite используется в ведущих технологических и инженерных компаниях по всему миру. Это решение обеспечивает значительные преимущества на рынке, сокращая циклы разработки и затраты. Симуляция позволяет использовать виртуальное прототипирование. Можно оптимизировать производительность устройства, выявлять потенциальные несоответствия нормативным требованиям и устранять их на ранних этапах процесса проектирования, уменьшить количество необходимых физических прототипов и свести к минимуму риск ошибок и отзывов продукции
Интерфейс пользователя
Среда разработки CST Studio Suite представляет собой интуитивно понятный пользовательский интерфейс, используемый всеми модулями. Он включает в себя инструмент интерактивного 3D-моделирования , инструмент компоновки схемы, препроцессор для электромагнитных решателей и инструменты постобработки, адаптированные к отраслевым потребностям.
Ленточный интерфейс использует вкладки для отображения всех инструментов и опций, необходимых для настройки, выполнения и анализа моделирования, сгруппированных в соответствии с их положением в рабочем процессе. Контекстные вкладки означают, что самые важные параметры задачи всегда находятся на расстоянии одного клика. Кроме того, мастер проектов и руководство по быстрому запуску предоставляют рекомендации для новых пользователей и предлагают доступ к широкому спектру функций.
Инструмент интерактивного 3D-моделирования, лежащий в основе интерфейса, использует ядро ACIS 3D CAD. Этот мощный инструмент позволяет создавать сложные модели в CST Studio Suite и параметрически редактировать их с помощью простого подхода WYSIWYG.
Обучение по CST Studio Suite
Наша компания является сертифицированным учебным центром Dassault Systemes. Мы оказываем консультационные услуги по эффективному использованию CST Studio Suite на базе нашего учебного центра или с выездом на территорию вашего предприятия. Наша компания имеет возможность провести обучение с выдачей диплома государственного образца, на базе ведущего института страны.
Источник: www.caecis.com
Эффективное проектирование фильтров с CST Studio Suite
CST Studio Suite – высокопроизводительный пакет программного обеспечения для ЭМ-анализа в 3D, предназначенный для проектирования, анализа и оптимизации электромагнитных компонентов и систем.
Эффективное проектирование фильтров SIW и ESIW с использованием CST Studio Suite
В этой статье мы покажем, как комбинировать различные инструменты и методы в среде SIMULIA CST Studio Suite для разработки микроволновых фильтров. Мы применяем эти рабочие процессы для проектирования фильтров на основе технологии интегрированного волновода с подложкой (SIW) и интегрированного волновода с пустой подложкой (ESIW).
Технологии SIW и ESIW
Большинству современных беспроводных систем требуются электромагнитные (ЭМ) фильтры: базовые станции сотовой связи, спутниковая связь, радарные системы и т. д. Функция такого устройства состоит в фильтрации спектра сигнала, как правило, при сохранении целостности и предотвращении теплового шума и нежелательных помех.
В течение последних двух десятилетий технология интегрированных в подложку волноводов (SIW) использовалась для разработки фильтров на высоких частотах. Эта технология является хорошим компромиссом между преимуществами волноводов, имеющих низкие потери и высокую мощность, и планарных схем, обеспечивающих тесную интеграцию и низкую стоимость.
Совсем недавно некоторые авторы предложили технологию, основанную на волноводной технологии, которая совместима с интегральными планарными схемами, так называемый интегрированный волновод с пустой подложкой (ESIW). Такой подход обеспечивает прямой доступ волновода к микрополосковой линии. Таким образом, может быть разработана схема с малыми потерями, полностью интегрированная в плоскую подложку.
С другой стороны, разработка фильтра часто является трудоемкой задачей, особенно если характеристики фильтра сложны. В этой статье мы покажем, как комбинировать различные инструменты и методы для эффективной разработки фильтров на основе технологий SIW и ESIW. В частности, мы представляем два конкретных рабочих процесса, которые разработчики фильтров также могут применять в своих разработках независимо от конкретной технологии.
Прежде чем описывать рабочие процессы проектирования микроволновых фильтров в среде CST Studio Suite, мы представим конкретные инструменты и решатели, которые нам понадобятся в процессе проектирования.
Технология моделирования фильтров SIMULIA
CST Studio Suite — это высокопроизводительный программный пакет для трехмерного электромагнитного (ЭМ) анализа, предназначенный для анализа/проектирования ЭМ-компонентов и систем. Он включает в себя несколько решателей электромагнитного поля, подходящих для различных приложений. В частности, для проектирования фильтров CST Studio Suite включает два подходящих 3D-решателя:
- Решатель в частотной области, который представляет собой мощный многоцелевой полноволновый 3D-решатель, основанный на методе конечных элементов (FEM). Он включает в себя функцию уменьшения порядка модели (MOR), которая ускоряет моделирование резонансных устройств, а также метод подвижной сетки, который важен для уменьшения шума сетки при моделировании высокочувствительных фильтров, что обеспечивает оптимизацию сходимости.
- Решатель Eigenmode , который является специальным решателем для моделирования резонансных компонентов. Общие области применения решателя собственных мод включают фильтры со связанными резонаторами, высокодобротные резонаторы ускорителей частиц и замедляющие волны, такие как лампы бегущей волны. Он также поддерживает задачи с открытыми границами, что очень важно для моделей, основанных на SIW или других планарных технологиях.
Filter Designer 3D (FD3D) — это инструмент синтеза и анализа матриц связи для проектирования полосовых фильтров и дуплексеров. Он также предлагает автоматизацию для создания 3D-моделей и оптимизации распределенных фильтров, реализованных в различных технологиях, таких как коаксиальный резонатор, волновод, планар и т. Д.
Fest3D — это программный инструмент, способный очень эффективно анализировать сложные пассивные микроволновые компоненты на основе волноводных и коаксиальных резонаторов. Это достигается с помощью подхода «разделяй и властвуй», при котором различные части компонента решаются наиболее эффективным методом и соединяются с другими элементами через модальное расширение EM на интерфейсах (портах). Кроме того, Fest3D предлагает передовые инструменты автоматического проектирования полосовых, двухрежимных и низкочастотных фильтров на основе волноводной технологии.
Рабочий процесс проектирования фильтра SIW
Общий, но автоматизированный рабочий процесс в среде CST Studio Suite описан в следующих шагах:
- Определите спецификации фильтра в FD3D и выберите из ряда топологий, которые обеспечат подходящую матрицу связи для синтеза.
- Выберите в библиотеке компонентов нужные 3D-модели, представляющие различные части фильтра, т. е. резонаторы и соединительные элементы.
- Анализ собственных мод резонаторов и муфт выполняется в среде FD3D по заданным параметрам конструкции.
- Модель 3D-фильтра создается в CST Studio Suite посредством сборки этих различных моделей компонентов в соответствии с топологической компоновкой. Окончательное определение размеров выполняется автоматически с помощью процедуры отображения пространства, основанной на матрице связи.
FD3D является центральным инструментом в этом общем рабочем процессе, контролируя необходимые ЭМ-решатели и моделирование сборки во время проектирования.
В следующем примере мы применяем этот рабочий процесс к разработке фильтра SIW. В частности, мы выбрали следующие электрические характеристики:
- Центральная частота: 5 ГГц
- Полоса пропускания: 400 МГц
- Обратные потери: 20 дБ
- Количество полюсов: 4
Используя эти спецификации в FD3D, мы получаем матрицу связи для этого отклика, как показано на рис. 1. Мы будем использовать эту матрицу связи в качестве цели во время полной процедуры проектирования.
Источник: dzen.ru
Эффективное проектирование фильтров с cst Studio Suite
CST Studio Suite – высокопроизводительный пакет программного обеспечения для ЭМ-анализа в 3D, предназначенный для проектирования, анализа и оптимизации электромагнитных компонентов и систем.
Эффективное проектирование фильтров SIW и ESIW с использованием CST Studio Suite
В этой статье мы покажем, как комбинировать различные инструменты и методы в среде SIMULIA CST Studio Suite для разработки микроволновых фильтров. Мы применяем эти рабочие процессы для проектирования фильтров на основе технологии интегрированного волновода с подложкой (SIW) и интегрированного волновода с пустой подложкой (ESIW).
Технологии SIW и ESIW
Большинству современных беспроводных систем требуются электромагнитные (ЭМ) фильтры: базовые станции сотовой связи, спутниковая связь, радарные системы и т. д. Функция такого устройства состоит в фильтрации спектра сигнала, как правило, при сохранении целостности и предотвращении теплового шума и нежелательных помех.
В течение последних двух десятилетий технология интегрированных в подложку волноводов (SIW) использовалась для разработки фильтров на высоких частотах. Эта технология является хорошим компромиссом между преимуществами волноводов, имеющих низкие потери и высокую мощность, и планарных схем, обеспечивающих тесную интеграцию и низкую стоимость.
Совсем недавно некоторые авторы предложили технологию, основанную на волноводной технологии, которая совместима с интегральными планарными схемами, так называемый интегрированный волновод с пустой подложкой (ESIW). Такой подход обеспечивает прямой доступ волновода к микрополосковой линии. Таким образом, может быть разработана схема с малыми потерями, полностью интегрированная в плоскую подложку.
С другой стороны, разработка фильтра часто является трудоемкой задачей, особенно если характеристики фильтра сложны. В этой статье мы покажем, как комбинировать различные инструменты и методы для эффективной разработки фильтров на основе технологий SIW и ESIW. В частности, мы представляем два конкретных рабочих процесса, которые разработчики фильтров также могут применять в своих разработках независимо от конкретной технологии.
Прежде чем описывать рабочие процессы проектирования микроволновых фильтров в среде CST Studio Suite, мы представим конкретные инструменты и решатели, которые нам понадобятся в процессе проектирования.
Технология моделирования фильтров SIMULIA
CST Studio Suite — это высокопроизводительный программный пакет для трехмерного электромагнитного (ЭМ) анализа, предназначенный для анализа/проектирования ЭМ-компонентов и систем. Он включает в себя несколько решателей электромагнитного поля, подходящих для различных приложений. В частности, для проектирования фильтров CST Studio Suite включает два подходящих 3D-решателя:
- Решатель в частотной области, который представляет собой мощный многоцелевой полноволновый 3D-решатель, основанный на методе конечных элементов (FEM). Он включает в себя функцию уменьшения порядка модели (MOR), которая ускоряет моделирование резонансных устройств, а также метод подвижной сетки, который важен для уменьшения шума сетки при моделировании высокочувствительных фильтров, что обеспечивает оптимизацию сходимости.
- Решатель Eigenmode , который является специальным решателем для моделирования резонансных компонентов. Общие области применения решателя собственных мод включают фильтры со связанными резонаторами, высокодобротные резонаторы ускорителей частиц и замедляющие волны, такие как лампы бегущей волны. Он также поддерживает задачи с открытыми границами, что очень важно для моделей, основанных на SIW или других планарных технологиях.
Filter Designer 3D (FD3D) — это инструмент синтеза и анализа матриц связи для проектирования полосовых фильтров и дуплексеров. Он также предлагает автоматизацию для создания 3D-моделей и оптимизации распределенных фильтров, реализованных в различных технологиях, таких как коаксиальный резонатор, волновод, планар и т. Д.
Fest3D — это программный инструмент, способный очень эффективно анализировать сложные пассивные микроволновые компоненты на основе волноводных и коаксиальных резонаторов. Это достигается с помощью подхода «разделяй и властвуй», при котором различные части компонента решаются наиболее эффективным методом и соединяются с другими элементами через модальное расширение EM на интерфейсах (портах). Кроме того, Fest3D предлагает передовые инструменты автоматического проектирования полосовых, двухрежимных и низкочастотных фильтров на основе волноводной технологии.
Рабочий процесс проектирования фильтра SIW
Общий, но автоматизированный рабочий процесс в среде CST Studio Suite описан в следующих шагах:
- Определите спецификации фильтра в FD3D и выберите из ряда топологий, которые обеспечат подходящую матрицу связи для синтеза.
- Выберите в библиотеке компонентов нужные 3D-модели, представляющие различные части фильтра, т. е. резонаторы и соединительные элементы.
- Анализ собственных мод резонаторов и муфт выполняется в среде FD3D по заданным параметрам конструкции.
- Модель 3D-фильтра создается в CST Studio Suite посредством сборки этих различных моделей компонентов в соответствии с топологической компоновкой. Окончательное определение размеров выполняется автоматически с помощью процедуры отображения пространства, основанной на матрице связи.
FD3D является центральным инструментом в этом общем рабочем процессе, контролируя необходимые ЭМ-решатели и моделирование сборки во время проектирования.
В следующем примере мы применяем этот рабочий процесс к разработке фильтра SIW. В частности, мы выбрали следующие электрические характеристики:
- Центральная частота: 5 ГГц
- Полоса пропускания: 400 МГц
- Обратные потери: 20 дБ
- Количество полюсов: 4
Используя эти спецификации в FD3D, мы получаем матрицу связи для этого отклика, как показано на рис. 1. Мы будем использовать эту матрицу связи в качестве цели во время полной процедуры проектирования.
Рис. 1: Матрица связи для фильтра SIW.
Мы выбрали следующие основные элементы для построения фильтра SIW, показанного на рис. 2:
- Резонаторы: прямоугольные резонаторы, в которых электрические стенки реализованы посредством сквозных отверстий.
- Внутренние соединения: прямоугольные диафрагмы, в которых электрические стенки выполнены с сквозными отверстиями.
- Внешние соединения: конический переход микрополоска-SIW.
Мы получили начальные размеры каждого компонента с помощью быстрого моделирования собственных мод. Затем мы назначили параметр конструкции для каждого компонента (обозначенный размерными линиями (синие) на рис. 2) для управления отдельными механизмами, связанными с матрицей связи:
- Длина прямоугольных резонаторов
- Ширина межполостных диафрагм
- Ширина входной/выходной диафрагмы на переходах микрополоска-SIW.
На рис. 3 показано изменение каждого элемента матрицы связи в пределах диапазона, заданного для физического параметра конструкции.
Рис. 3: (а) Значение матрицы связи компонента резонатора в зависимости от длины резонатора. (b) Значение матрицы взаимодействий межрезонаторных взаимодействий в зависимости от ширины диафрагмы. (c) Значение матрицы связи источник/нагрузка как функция ширины диафрагмы на переходе от микрополоски к SIW.
Для первоначального проектирования FD3D выбирает соответствующие размеры в соответствии с этими кривыми для отдельных элементов матрицы связи. Начальный отклик (обозначенный красной пунктирной линией на рис. 4) отклоняется от целевого из-за эффектов нагрузки, не учтенных при анализе собственных мод. Чтобы решить эту проблему, мы запускаем специальную оптимизацию картографирования пространства, включенную в FD3D.
Этот алгоритм извлекает матрицу связи из S-параметров и вычисляет новый набор значений параметров на основе кривых на рис. 3. Результат этой специальной процедуры показан сплошной зеленой кривой на рис. 4, где желаемая фильтрующая характеристика синтеза достигается.
Рис. 4: Коэффициент отражения фильтра. Красная пунктирная кривая представляет собой отклик после первоначальной процедуры проектирования. Зеленая сплошная кривая — это окончательный ответ фильтра после применения специального алгоритма оптимизации пространственного отображения.
Рабочий процесс проектирования фильтра ESIW
В случае фильтров ESIW мы можем воспользоваться специальными решателями для волноводной технологии, которые значительно ускоряют анализ. Затем рабочий процесс, который мы представляем для ESIW, включает в себя два дополнительных компонента: оптимизацию Fest3D и CST Studio Suite на основе извлечения матрицы связи из FD3D. Цель состоит в том, чтобы спроектировать фильтр, показанный на рис. 5. Фильтр состоит из внешних портовых муфт (переход микрополоска-ESIW) и объемных резонаторов, реализованных по технологии прямоугольных волноводов. Рабочий процесс описан в следующих шагах:
- Определите характеристики фильтра в FD3D и выберите из ряда топологий подходящую матрицу связи для синтеза и окончательной оптимизации.
- Сгенерируйте полосовой фильтр прямоугольного волновода с помощью мастера автоматизированного синтеза в Fest3D.
- Спроектируйте переход от микрополоски к ESIW с помощью CST Studio Suite, используя решатель Eigenmode.
- Соедините две части (переход + волноводный фильтр) в CST Studio Suite Circuits Systems , который может электромагнитно соединять обе части с помощью электромагнитных режимов на интерфейсах. Затем мы получаем результат, показанный красной кривой на рис.
9. Результат уже достаточно близок к золотому (идеальному) отклику, потому что мы спроектировали переход так, чтобы он имел очень хорошее согласование и, как уже было сказано, интерфейс переход и фильтр имеют одинаковые размеры (рассогласование не добавляется). Наконец, мы оптимизируем компонент с помощью оптимизатора CST Studio Suite, связанного с FD3D, т. е. вместо использования S-параметров в качестве целевой функции для оптимизатора мы используем идеальную матрицу связи (см. рис.
6). Кроме того, для окончательной оптимизации нам нужно настроить только волноводный фильтр, а не переход. Таким образом, процесс оптимизации очень эффективен, поскольку мы вычисляем волноводный фильтр с помощью модального решателя Fest3D EM, а переходный блок не пересчитывается от итерации к итерации. Окончательный отклик имеет идеальную равную пульсацию, как видно из зеленой кривой на рис. 9.
Рис. 9: Отклик полного фильтра до (Исходный) и после (Наилучший) оптимизации.
Резюме
В этой статье мы показали, как комбинировать различные инструменты и методы в среде CST Studio Suite для разработки микроволновых фильтров. Мы успешно применили эти рабочие процессы для разработки двух конкретных фильтров на основе технологий SIW и ESIW.
#cst #cst studio suite #наука #наука и образование #наука и технологии #электромагнитное моделирование #3д моделирование #simulia
Источник: enciklopediya-tehniki.ru
CST STUDIO SUITE 2023.01 SP1 + crack
CST STUDIO SUITE – представляет собой технически сложное и высокоинтеллектуальное программное обеспечение, которое позволит пользователям производить электромагнитный анализ в трехмерном пространстве. Софт предлагает широкий функционал, а так же профессиональный подход к своей деятельности, который учитывает все индивидуальные тонкости работы.
С помощью данного софта юзеры смогут заниматься проектированием, оптимизацией и анализом данных, полученных с ЭМ-систем и других отдельных компонентов. Вся техническая информация объединена в одном цифровом интерфейсе, что значительно упрощает работу, и делает ее более информативной.
Пароль ко всем архивам: 1progs
Разработчики приложения использовали самые передовые и ведущие технологии, которые обеспечивают высочайшее качество работы с современными показателями производительности. Подкрепляет все это гибкое и универсальное оформление, которое идеально подойдет как для опытных профессионалов, так и для простых любителей.
- Передовая платформа для ЭМ-анализа;
- Профессиональная работа в 3D-среде;
- Возможность высокоточного проектирования, оптимизации и анализа электромагнитных систем;
- Максимально информативный и практичный интерфейс;
- Высокая производительность работы;
Источник: 1progs.ru