آموزش نرم‌افزار CST – ماژول Microwave Studio

نرم‌افزار CST Microwave Studio یک ماژول تمام‌عیار برای آنالیز و طراحی مسایل الکترومغناطیس در فرکانس‌های بالاست. ایجاد ساختار با استفاده از مدل‌ساز گرافیکی قدرتمند آنکه بر پایه هسته مدل‌سازی ACIS است، بسیار راحت و جذاب است. بعد از ایجاد ساختار، عملیات مش‌بندی دقیق و کاملا خودکار قبل از شبیه‌سازی انجام می‌شود. موتور گرافیکی قدرتمند و سیستم پس-از-پردازش منعطف آن، این امکان را می‌دهد که هر ساختاری را به‌طور موثر آنالیز کرده و بهینه‌سازی کنید.

یکی از پارامترهای کلیدی Microwave Studio، پیشنهاد بهترین شبیه‌ساز و نوع مش‌بندی متناسب با هر مساله در قالب یک رابط کاربری است. ازآنجاکه هیچ روشی برای تمام کاربردها یکسان عمل نمی‌کند، این نرم‌افزار شامل چندین تکنیک شبیه‌سازی متفاوت (حوزه زمان، حوزه فرکانس، معادلات انتگرالی، چندلایه، نامتقارن و مقدار-ویژه) است تا بهترین پاسخ‌ها برای کاربردهای مختلف حاصل شود.

ویژگی‌های CST Microwave Studio

• • بیشترین انعطاف در شبیه‌سازی با Solver حوزه زمان وجود دارد که قابلیت بررسی رفتار پهن باند یک ساختار را تنها در یک‌بار اجرا دارد. این حل‌کننده برای بسیار از کاربردهای فرکانس بالا مانند کانکتورها، خطوط انتقال، ادوات موج‌بری، آنتن‌ها و… بسیار موثر عمل می‌کند. دو حل‌کننده حوزه زمان یکی بر پایه تکنیک انتگرال محدود (FIT) و دیگری بر پایه روش ماتریس خط انتقال (TLM) وجود دارد که هر دو از مش‌بندی Hexahedra استفاده می‌کنند. روش دوم خصوصا برای مسایل EMC/EMI/E3 مناسب است.

• • حل‌کننده حوزه زمان برای ساختارهای کوچک ازلحاظ الکتریکی کارایی کمتر دارد. در چنین مواردی بهتر است از solver حوزه فرکانس استفاده شود. همچنین این solver گزینه مناسبی برای مسایل باند باریک مانند فیلترها است. در شرایطی که نیاز به شبیه‌سازی در پهنای باند بیشتری باشد می‌توان از گزینه fast reduced order استفاده کرد. حل‌کننده حوزه فرکانس از هر دو حالت مش‌بندی hexahedral و tetrahedral پشتیبانی می‌کند.

• • برای ساختارهای بزرگ ازلحاظ الکتریکی، نرم‌افزار Microwave Studio یک solver‌ بانام integral equation پیشنهاد می‌دهد. این حل کننده از مش‌های منحنی مثلثی و مش سطحی چهاروجهی استفاده می‌کند که برای ساختارهای بزرگ،‌ بسیار موثر عمل می‌کند. تکنولوژی حل‌کننده MLFMM این اطمینان را می‌دهد که با افزایش فرکانس، زمان و حافظه موردنیاز برای شبیه‌سازی به بهترین حالت بهینه می‌شود. در فرکانس‌های پایین‌تر که روش MLFMM چندان کارایی ندارد، روش ممان مستقیم و تکرارشونده مهیا می‌شود. طراحی سیستماتیک آنتن‌ها با شکل‌های مختلف می‌تواند با استفاده از آنالیز مود مشخصه (CMA) آسان شود. ابزار CMA که درون Solverهای integral equation و multilayer قرارداد، پروسه محاسبه و آنالیز این مودهای مشخصه را به‌طور خودکار انجام می‌دهد.

• • باوجود توانایی عالی روش MLFMM در مقیاس کردن، ممکن است برای ساختارهای بسیار بزرگ کارایی لازم را نداشته باشد. این‌چنین ساختارهایی به بهترین نحو ممکن با استفاده از حل‌کننده نامتقارن (asymptotic) شبیه‌سازی می‌شوند.

• • برای ساختارهای مسطح مانند فیلترهای مایکرواستریپ یا بردهای مدار چاپی، حل‌کننده multilayer بر پایه روش ممان، نیازی به تفکیک لایه‌های دی‌الکتریک و فلز ندارد. بنابراین این حل‌کننده در این موارد خاص می‌تواند بسیار موثرتر از solverهای سه‌بعدی عمل کند.

نمایش و مدل‌سازی سیستم

• نمایش شماتیکی ساختار سه‌بعدی
• امکان اضافه کردن سیم بندی و قطعات اکتیو و پسیو با قابلیت تحلیل مجدد و مشاهده نتایج
• امکان شبیه‌سازی تزویجی (Co-Sim)
• ایجاد یک ساختار سه‌بعدی با اسمبل کردن قطعات مداری در محیط شماتیک
• بازترکیب میدان‌ها در محیط MWS برای شبیه‌سازی‌های انجام‌شده در CST DESIGN STUDIO
• اسمبل کردن المان‌ها در محیط شماتیک و ساخت یک پروژه
• شبیه‌سازی ترکیبی Multiphysics با استفاده از ترکیب‌های مختلفی از مدارات، EM، حرارت و مکانیک
• ویزارد آرایه آنتن

نمایش نتایج و محاسبه نتایج ثانوی

• نمایش نمودارهای ۱D چندگانه
• نمایش پارامترهای S در نمودارهای XY (خطی یا لگاریتمی) و نمودارهای اسمیت و قطبی
• قابلیت کپی/پیست نمودارها
• دسترسی سریع به داده‌های پارامتری از طریق اسلایدر تنظیم
• ذخیره خودکار نتایج پارامتری ۱D
• نمایش متحرک توزیع میدان
• نمایش مودها در پورت
• محاسبه و نمایش میدان-دور به‌صورت دوبعدی و سه‌بعدی
• نمایش اسکن استوانه میدان-نزدیک
• محاسبه نرخ جذب مخصوص (SAR)
• محاسبه تلفات سطح و ضریب کیفیت Q
• نمایش میدان‌های دوبعدی و سه‌بعدی در راستای یک منحنی دلخواه
• ترکیب نتایج از پورت‌های مختلف

منبع: RFplus