Имитационное моделирование электродинамических структур на основе гибридных способов

Введение 4
1 Программы электродинамического моделирования 5
1.1 FEKO 5
1.2 CST Microwave Studio 13
1.3 HFSS 18
2 Гибридные подходы для моделирования 26
2.1 Существующие гибридные подходы 26
2.2 Декомпозиция задачи 28
3 Представление и анализ результатов 33
3.1 Объединение результатов в проекте 33
3.2 Анализ результатов 37
Заключение 45
Список литературы 46

Весь текст будет доступен после покупки

Свойства антенных систем в существенной степени определяют энергетическую и спектральную эффективность современных систем беспроводной связи. Залогом успешной разработки любой антенны является ее проектирование на основе существующих методик расчетов и проверка ее характеристик с помощью программ для численного моделирования. Однако, большинство современных программных пакетов имеют очень высокую стоимость, кроме того, процесс создания самой модели антенны часто занимает достаточно большое количество времени.[1]
На помощь приходит система CST Studio Suite - это высокопроизводительный пакет программного обеспечения для ЭМ-анализа в 3D, предназначенный для проектирования, анализа и оптимизации электродинамических компонентов и систем.[2]
Электродинамическое моделирование применяется для исследования электромагнитных и электромеханических процессов в электрических системах.[1]
Электродинамическая модель представляет собой копию ,в определённом масштабе, натуральной электрической системы с сохранением физической природы основных её элементов.[3]
В большинстве случаев расчёт распространения ЭМ полей в сложном и электрически крупном окружении является трудновыполнимой задачей по причине существенного различия размеров малых деталей изделий и всей расчётной области. Даже при наличии целого ряда численных методов, разработанных за последнее время, такие задачи не могут быть решены одним вычислителем. Возможность одновременного задействования более одного численного метода для получения решения крайне актуальна, и относится такой подход к классу гибридных способов моделирования. Разделение задачи на несколько частей и дальнейшее объединение их посредством эквивалентных источников поля в ближней или дальней зоне сможет значительно ускорить расчёт параметров антенн на носителе, расчёт развязки между излучателями, а также позволит получить решение задач недоступное ранее.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Программы электродинамического моделирования
1.1 FEKO

Главные вопросы, решаемые САПР РЭА занимают задачи рассеяния а так же излучения электромагнитных волн. Различаются такие задачи от задач анализа печатных или волноводных схем тем, что необходимо определение поля в области крупных электрических размеров (под электрическим размером понимается отношение габаритного размера объекта к длине волны в свободном пространстве). Дискретизация крупных областей приводит к созданию задачч большой размерности. Из за этого использование таких методов, как МКИ и FDTD тут заранее малоэффективно. Довольно часто оказывается неэффективным значительно экономичный МОМ. В таких случаях строгие методы электродинамики необходимо расширять, так называемыми, асимптотическими методами: физической оптики (ФО), геометрической теории дифракции (ГТД) и т.д. Гибридные подходы, использующие ФО и ГТД, реализованы в системе FEKO.[4]
Программа FEKO предназначен для решения крупного круга задач, связанных с проектированием СВЧ устройств а так же антенн, распространением радиоволн в городских условиях, рассеянием электромагнитных волн на сложных объектах, и так далее.
Программа FEKO обладает сильной системой построения сложных 3D СВЧ конструкций и решения их разными методами. Это базовый – методы геометрической и физической оптики, метод моментов, метод конечных элементов, а кроме того новейший мультипольный способ расчета, в котором используются последние достижения в решении систем линейных уравнений с помощью выделения блоков. FEKO – это универсальная программка, которая решает задачи так, что отдельные части структуры могут быть рассчитаны разными методами. Это разрешает FEKO решать большой круг задач и моделировать объекты с габаритными размерами на много больше длины волны.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Запрягаев С.А. Электродинамика: курс лекций и практических занятий: учебное пособие/ С.А. Запрягаев - Воронеж, Воронежский государственный университет, 2005, 537с.
2. Курушин А.А. Проектирование СВЧ устройств в среде CST Microwave Studio/ А.А. Курушин, А.Н. Пластиков - Москва.:МЭИ, 2011, 155с.
3. Константинов О.В. Лекции по классической электродинамике/ О.В. Константинов, В.Е. Бугров, А.Л. Колесников - Санкт-Петербург, 2021,140с.
4. Банков С.Е. Электродинамическое моделирование антенных и СВЧ структур с использованием FEKO/ С.Е. Банков, А.Н. Грибанов, А.А. Курушин. - Москва.: One-Book, 2013, 423с.
5. Банков С.Е. Решение оптических и СВЧ задач с помощью HFSS/ С.Е. Банков, Э.М. Гутцайт, А.А. Курушин. - Москва, ООО “Оркада”, 2012, 250с.
6. CST MICROWAVE STUDIO - система моделирования СВЧ трехмерных структур [электронный ресурс] URL: http://www.eurointech.ru/eda/microwave_design/cst/CST-MICROWAVE-STUDIO.phtml
7. CST STUDIO SUITE Программное обеспечение для моделирования электродинамических и мультифизических задач/- Москва, ООО “Евроинтех,2017,32с.
8. Бузова М.А. Методы Электродинамического моделирования эклектичных антенных систем/ М.А. Бузова - Самара, журнал радиоэлектроники,2012, 18с.
9. Муравьев А.Н. Основы моделирования электронных схем/
А.Н. Муравьев.- Самара,Самарский университет, 2019, 60с.
10. Звонарев С.В. Основы математического моделирования/ С.В. Муравьев.- Екатеринбург - Уральский университет, 2019,112с.

Весь текст будет доступен после покупки