CST学习报告

8.1.2 端口的设置:

8.1.2.1 端口概述:

CST中有三种端口:波导端口,离散端口,平面波。

8.1.2.2 波导端口:

两个作用:激发微波模式,吸收微波功率,默认计算S-参量。端口可被纵向简谐波替代,至少需要一个激发信号,可以是三种端口中的一种

8.1.2.2.1 波导端口设置及技巧:

输入功率被归一化为1W。

端口面必平行于计算域某表面,打开框架可以看到激发方向。注意不要弄反

iii. 端口如选择full plane,则计算域该平面全部为端口,主要用于微带线

情况,

iv. 必须选择free normal position后才能在计算域内部定义端口。 v. Reference Plane将波导沿参考面进行移动,来拓展或压缩端口。由于

前三个网格必须连续,因此通过延伸,可以保证连续,还有一个用途是将平面波调到所需相位上。

vi. 模式设置: vii. 多重端口,默认设置中,端口只包含两个导体,如果导体数目大于该

数目,则选中该选项,进行定义

viii. single-ended ports:单独考虑多重端口中的某一内部导体作用 ix. impedance and calibration:???

8.1.2.2.2 波导端口建模方法:

i. ii.

可以直接点击solve? waveguide port建模,也可选择斜面再点击,这样方向自动确定

8.1.2.3 平面波(主要用于天线)

平面波将激发平面波从一个源中,但不能计算S-参量

8.1.2.3.1 平面波设置:

i. ii.

输入功率被归一化为用户定义的电场向量。

Polarization极化框:可选择Linear直线/Circular圆/Elliptical椭圆 如果选择圆或椭圆,是用两个有相差的向量振荡实现的,在这里输入平面波激励的参考频率Ref.,同一幅度的两个互相垂直,相位相差90度的电场向量叠加实现圆,其他情况为椭圆。

如果选择是椭圆,输入相差phase,椭圆能变斜。 如果选择为圆:选择 左/右 波激励。 Axial两个电场向量的幅度比率,椭圆有效

Propagation normal:激发向量,即平面波传播方向,

iii.

iv. Electric field vector:电场向量,必须与激发向量垂直,如不满足,自动校正。 注意:输入信号根据绝对值进行归一化,就确定了功率 电场长度定义了信号的幅度。对于椭圆极化,电场的长度和方向定义了大轴定义,另一轴由用户给定的Axial计算。

8.1.2.3.2 平面波建模方法:

可以直接点击solve?planar wave建模,也可选择斜面再点击,这样方向自动确定

8.1.2.4 离散端口

可以激励,也可以观察输出场。分为离散边端口(两边直接)和离散面端口(两面之间)。离散面端口只支持积分方程求解器和时域求解器,也可按用途进行分类,激励电压源,激励电流源或者吸收功率的阻抗。注意端口线只能位于Mesh边缘。

8.1.2.4.1 离散端口设置:

端口类型:

S-parameter:输入功率1W,可以监视电压和电流

Voltage电压:有恒定电压激励,当没有激励时,电压设置为0 Current电流:有恒定电流激励。

特性框架:

阻抗/电压/电流:分别对应三种端口类型,可自己设定 注意 谱线幅度归一化到参考信号幅度

8.1.2.4.2 离散端口建模方法:

离散边端口:

1. Pick two points,或在pick lists中将所需两点设为最后两点。然后solve?discrete ports 建模 2.设置端口类型和参数

特别注意,如果有对称面穿过离散端口,电壁必须垂直端口线,磁壁必须平行端口线 离散面端口:

1.Pick two edges 或pich two edges chains,可以形成一个面,或者选择一个edge chain和一个面,然后solve?discrete ports 建模 2.设置端口类型和参数

3.特别注意,如果有对称面穿过离散端口,电壁必须垂直端口线,磁壁必

须平行端口线

8.1.3 算法的选择

在CST中包含三个求解器,分别是时域求解器,频域求解器,积分方程求解器。

时域求解器:激励信号为时域脉冲信号,包含多频信息。

频域求解器:一般采用四面体网格,求解方程为简谐Maxwell方程,计算每个频点,再将结果连线,多次计算完成,如果品质因数很高,推荐使用Resonant: Fast S-Parameter,Resonant: S-Parameter, fields也都是不错的选择。其中第一种速度较快,但只有S-参量,而第二种速度较快且还有电磁场。

积分方程求解器:多层快速多极子算法,和矩量法(MoM)处理远场计算问题,电大尺寸问题

故一般处理宽带问题用时域求解器,处理窄带问题用频域求解器,处理Q值较低问题用时域求解器,处理Q值很大问题用频域求解器。开始仿真时,可采用时域并用自回溯滤波器来进行仿真一般问题。当Q值极大时,选择频域求解器中Resonat进行计算。

8.1.4 时域求解器

8.1.4.1.1 时域求解器设置

accuracy精度:

计算域中能量经过傅里叶变换,得到能量,等总能量衰减到-30dB时仿真结束 stimulation setting frame:

8.1.4.1.2 时域求解器使用技巧:

i. 宽带激励节省仿真时间,带越快,时域信号时间越短,故能节省仿真时间。 ii. 激励能量大都集中在中频到带宽的0.7附近,因此在这个范围内,结果是可信

的,设置频带一般*1.3倍。

iii. 一般选择终止条件:计算区域能量下降至最高能量的-30dB时停止。

iv. 当考虑低频问题时,可将最低频率设为0,这样中频为0,带宽为2倍,这样

能够节省一半时间。

v. 激励信号决定总计算时间T,最小网格长度决定最小时间步长t,两者之比为

总迭代次数。

8.2 粒子跟踪求解器

8.2.1 粒子源设置

a) Particle Properties粒子种类:默认有质子和电子,其他粒子可load进来,也可

自己定义粒子电量和静止质量,保存到library库中。

b) Particle density粒子密度设置:表面三角形数量,三角形中心发射粒子。 c) adjust density to mesh:保证每个mesh中至少有4个宏粒子。

8.2.2 Tracking Emission Model发射模式设置:

在该时刻,粒子发射出物体表面的方式,需要按照实际情况进行设置,描述了粒子表面出来的方式。

8.2.2.1 固定发射模式:

可设置如下量为固定量:速度,beta(较高速),洛仑兹系数,动量。

i.

能散:假设为20% 均匀分布在[0.9a,1.1a]之间。

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