Ein leistungsstarkes Portfolio an Solvern für elektromagnetische Felder

Die CST Studio Suite® bietet Kunden Zugriff auf mehrere Solver für elektromagnetische Simulationen (EM). Die Palette umfasst Methoden wie die Finite-Elemente-Methode (FEM), die Finite-Integrationstechnik (FIT) und die Transmission-Line-Matrix-Methode (TLM). Die genannten drei Methoden stellen die leistungsstärksten Allzweck-Solver für elektromagnetische Simulationsaufgaben dar. CST Studio Suite bietet Lösungsmethoden im Zeitbereich und Frequenzbereich. Der Anwendbarkeitsbereich der CST Studio Suite-Lösung reicht von statischen bis zu optischen Frequenzen.

Elektromagnetische Solver nach Frequenzbereich und Anwendung

Solver für die elektromagnetische Simulation im Hochfrequenzbereich

Mit den FIT-, FEM- und TLM-Methoden bietet CST Studio Suite Solver, die sich ideal für Hochfrequenzsimulationen eignen. FIT und TLM als klassische Zeitbereichsmethoden spielen ihre Vorteile insbesondere bei Breitband-, Antennen- und komplexen Anwendungen mit vielen Details aus. Mit diesen Solvern lässt sich auch die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) von Geräten sowie die Signal- und Leistungsintegrität analysieren. Zusätzliche Solver für spezielle Hochfrequenzanwendungen, wie elektrisch große oder stark resonante Strukturen, ergänzen die allgemeinen Solver.

Solver für die elektromagnetische Simulation im Niederfrequenzbereich

CST Studio Suite umfasst FEM-Solver, die für statische und niederfrequente Anwendungen wie elektromechanische Geräte, Motoren, Generatoren, Transformatoren oder Sensoren vorgesehen sind. Die Opera Technologie ergänzt diesen Solver-Satz für eine umfassende und hochgenaue Lösung.

Solver für die Dynamik geladener Teilchen

Die Simulation von Teilchen in elektromagnetischen Feldern stellt eine besondere Stärke der CST Studio Suite dar. Es gibt eine Vielzahl von Anwendungen, von Elektronenkanonen bis hin zu Mikrowellenröhren, von Magnetron-Sputtern bis hin zu Teilchenbeschleunigerkomponenten. Wir können geeignete Solver für die effiziente Simulation von teilchenbasierten Geräten liefern.

Multiphysik mit CST Studio Suite

Elektromagnetische Felder wirken sich auf andere physikalische Effekte aus. Die Materialverluste führen zu Temperaturanstiegen. Die erhöhte Temperatur kann Verformungen an den Komponenten hervorrufen, die ihre Leistung beeinträchtigen. CST Studio Suite bietet eine Multiphysik-Simulation zur Analyse dieser Effekte. Das Spektrum der Anwendungen umfasst die Kühlung der Elektronik sowie die Berücksichtigung von Biowärme bei medizinischen Geräten. Die 3DEXPERIENCE Plattform bietet eine noch weit größere Auswahl an Multiphysikanwendungen.

Elektromagnetische Analyse mit dem besten Solver für Ihre Anwendung

Die nahtlose Integration der Solver in eine Benutzeroberfläche in CST Studio Suite ermöglicht die einfache Auswahl der am besten geeigneten Simulationsmethode für eine bestimmte Problemklasse. Die Auswahl zwischen verschiedenen Simulationsansätzen ermöglicht die Kreuzvalidierung und sorgt so für eine verbesserte Simulationsleistung und beispiellose Simulationszuverlässigkeit.

Zeitbereich-Solver

Der Zeitbereich-Solver ist ein leistungsstarker und vielseitiger transienter 3D-Vollwellen-Allzweck-Solver, der sowohl Implementierungen für die Finite-Integrationstechnik (FIT) als auch für die Transmission-Line-Matrix (TLM) in einem einzigen Paket umfasst. Er kann Breitbandsimulationen in einem einzigen Lauf durchführen. Durch die Unterstützung für Hardwarebeschleunigung und MPI-Cluster-Computing ist der Solver auch für extrem große, komplexe und detailreiche Simulationen geeignet.

Anwendungsbereiche für Zeitbereich-Solver:

  • Allgemeine Hochfrequenzanwendungen mit mittelgroßen bis großen Modellen
  • Transiente Effekte
  • 3D-Elektronik

Frequenzbereich-Solver

Der Frequenzbereich-Solver ist ein leistungsstarker 3D-Vollwellen-Allzweck-Solver, der auf der Finite-Elemente-Methode (FEM) basiert und eine ausgezeichnete Simulationsleistung für viele Komponententypen bietet. Da der Frequenzbereich-Solver alle Ports gleichzeitig berechnen kann, ist er auch eine sehr effiziente Möglichkeit, Mehrportsysteme wie Verbindungsglieder und Arrays zu simulieren. Der Frequenzbereich-Solver enthält eine MOR-Funktion (Modellordnungsreduktion), die die Simulation von Resonanzstrukturen wie Filtern beschleunigen kann.

Anwendungsbereiche des Frequenzbereich-Solvers:

  • Allgemeine Hochfrequenzanwendungen mit kleinen bis mittleren Modellen
  • Resonanzstrukturen
  • Multi-Port-Systeme
  • 3D-Elektronik

Asymptotischer Solver

Der Asymptotic Solver ist ein Ray-Tracing-Solver, der für extrem große Strukturen geeignet ist, bei denen ein Vollwellen-Solver unnötig ist. Der Asymptotic Solver basiert auf der SBR-Methode (Shooting Bouncing Ray). SBR ist eine Erweiterung der physischen Optik und kann Simulationen mit einer elektrischen Größe von vielen Tausenden von Wellenlängen bewältigen.

Anwendungen des Asymptotic Solver:

  • Elektrisch sehr große Strukturen
  • Installierte Leistung von Antennen
  • Streuungsanalyse

Eigenmode Solver

Der Eigenmode Solver ist ein 3D-Solver zur Simulation von Resonanzstrukturen, der die Advanced Krylov Subspace-Methode (AKS) und die Jacobi-Davidson-Methode (JDM) umfasst. Der Eigenmode Solver wird häufig in stark resonanten Filterstrukturen, Hohlräumen von High-Q-Teilchenbeschleunigern und langsamen Wellenstrukturen wie beispielsweise bei Wanderfeldröhren eingesetzt. Der Eigenmode Solver unterstützt die Empfindlichkeitsanalyse und ermöglicht die direkte Berechnung des Verstimmungseffekts der Strukturverformung.

Anwendungen des Eigenmode Solver:

  • Filter
  • Hohlräume
  • Metallmaterialien und periodische Strukturen

Filter Designer 3D

Filter Designer 3D ist ein Synthesetool zur Entwicklung von Bandpass- und Diplexerfiltern, das eine Reihe von Kopplungsmatrix-Topologien für Anwendungen in arbiträrer gekoppelter, resonatorbasierter Technologie erzeugt. Darüber hinaus bietet es eine Auswahl an Bausteinen, um 3D-Filter durch Baugruppenmodellierung zu realisieren. In der Komponentenbibliothek kann der Anwender zwischen Combline-/interdigital koaxialen Hohlräumen und rechteckigen Wellenleitern wählen. Alternativ kann der Anwender benutzerdefinierte Bausteine jeder Art von Einzelmodus-Technologie (z. B. SIW oder nichtleitende Pucks) definieren.
Die bereitgestellte Funktion umfasst die Extraktion der Kopplungsmatrix. Sie kann direkt als Ziel für die Optimierung eines Simulationsmodells oder zur Unterstützung bei der Abstimmung komplexer Hardware durch Echtzeitmessungen mit einem Netzwerkanalysator verwendet werden.

Anwendungsbereiche für Filter Designer 3D:

  • Kreuzgekuppelte Filter für verschiedene elektromagnetische Technologien (z. B. Hohlräume, Mikrostreifen, Dielektrika)
  • Unterstützende Abstimmung für Filterhardware (mit Vektor-Netzwerkanalysator-Verknüpfung)

Integral Equation Solver

Der Integral Equation Solver ist ein 3D-Vollwellen-Solver, der auf der Momentenmethode (MoM) mit der schnellen mehrstufigen Multipolmethode (MLFMM) basiert. Der Integral Equation Solver verwendet eine Oberflächenintegrationstechnik, die ihn bei der Simulation großer Modelle mit viel Leerraum wesentlich effizienter macht als Vollvolumenmethoden. Der Integral Equation Solver enthält eine Charakteristikmodusanalyse (CMA), die die von einer Struktur unterstützten Modi berechnet.

Anwendungsbereiche des Integral Equation Solver:

  • Hochfrequenzanwendungen mit elektrisch großen Modellen
  • Installierte Leistung
  • Charakteristikmodusanalyse

Multilayer Solver

Der Multilayer Solver ist ein 3D-Vollwellen-Solver, der auf der Momentenmethode (MoM) basiert. Der Multilayer Solver verwendet eine Oberflächenintegrationstechnik und ist für die Simulation planarer Mikrowellenstrukturen optimiert. Der Multilayer Solver enthält eine Funktion zur Charakteristikmodusanalyse (CMA), mit der die von einer Struktur unterstützten Modi berechnet werden.

Anwendungsbereiche des Multilayer Solver:

  • MMIC
  • Einspeisungsnetzwerke
  • Planarantennen

Hybrid Solver Task

Mit der Hybrid Solver Task können der Zeitbereich, der Frequenzbereich, die Integralgleichung und Asymptotic Solver für die Hybrid-Simulation verknüpft werden. Bei Simulationsprojekten, die sehr große Frequenzbänder oder elektrisch große Strukturen mit sehr feinen Details umfassen, können Berechnungen durch die Verwendung verschiedener Solver an verschiedenen Teilen viel effizienter durchgeführt werden. Simulierte Felder werden über Feldquellen zwischen Solvern übertragen, wobei eine bidirektionale Verbindung zwischen den Solvern für eine genauere Simulation besteht.

Anwendungsbereiche von Hybrid Solver Task:

  • Kleine Antennen für sehr große Strukturen
  • EMV-Simulation
  • Simulation des menschlichen Körpers in komplexen Umgebungen

Häufig gestellte Fragen zu EM-Solvern

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