Modellierung elektromagnetischer Systeme

Mit System Assembly and Modeling (SAM) bietet die CST Studio Suite® eine Umgebung, die die Verwaltung von Simulationsprojekten vereinfacht. Es ermöglicht die intuitive Konstruktion elektromagnetischer (EM) Systeme und die einfache Verwaltung komplexer Simulationsflüsse mithilfe von schematischer Modellierung. Das SAM-Framework unterstützt die Analyse und Optimierung eines kompletten Geräts, z. B. für die drahtlose Kommunikation, das aus mehreren einzelnen Komponenten besteht. Diese Komponenten werden durch relevante physikalische Größen wie Ströme, Felder oder S-Parameter beschrieben. SAM ermöglicht die Verwendung der effizientesten Lösertechnologie für jede Komponente.

Beispiel: Simulation einer Reflektorantenne

Statt Simulationen des gesamten Systems durchzuführen, wird die Simulation in kleinere Teile aufgeteilt, da dies ein wesentlich praktikablerer Ansatz ist. Dadurch kann jedes Teil separat mit der besten Solver-Technologie für jede Simulation optimiert werden, und es können kleinere, schnellere Simulationen durchgeführt werden, sodass die Gesamtzeit dafür kürzer ist als bei einem einzigen, aber sehr großen Modell. Dies macht auch die Optimierung des Gesamtsystems effizienter.

SAM eignet sich ideal für diese Art von Simulation, da es einen Feedback-Mechanismus von einer Simulation zur anderen bereitstellt. Daher ist es möglich, jede einzelne Simulation einzurichten und auszuführen und die erforderlichen Ergebnisse automatisch in die nächste Simulation zu kopieren. So ist es beispielsweise möglich, zuerst das Modell der Polarisationsweiche mit dem Frequenzdomänen-Solver zu simulieren und zu optimieren, dann die S-Parameter-Ergebnisse für die Simulation der Hornantenne und des Gehäuses zu übernehmen, wo sie zur Anwendung der richtigen Einspeisungssignale für die Hornantenne verwendet werden können.

Die Hornantenne selbst kann mit dem transienten Solver simuliert werden, da er für diese Art von Anwendung am besten geeignet ist. Schließlich kann das Fernfeld der Hornantenne als Anregungsquelle für die Reflektorantennensimulation eingefügt werden, die mit der MLFMM-Methode des Solvers für Integralgleichungen oder dem asymptotischen Solver gelöst werden kann.

Vergleich der Technologie für die elektromagnetische Simulation

SAM hilft Anwendern, die Ergebnisse verschiedener Solver oder Modellkonfigurationen innerhalb eines Simulationsprojekts zu vergleichen und die Nachbearbeitung automatisch durchzuführen.

Unterstützung für die Mehrkörpersimulation

SAM erleichtert die Einrichtung einer verknüpften Sequenz von Solver-Durchläufen für hybride und Mehrkörpersimulationen. Beispielsweise beginnen wir mit einer EM-Simulation, um die elektrischen Verluste zu berechnen. Anschließend simulieren wir die thermischen Auswirkungen, die sich aus der Verlustleistung ergeben. Wir prognostizieren die Verformung, die durch diese thermischen Auswirkungen verursacht wird, durch Strukturanalysen und führen schließlich eine EM-Analyse durch, um die Verformung zu bestimmen. Diese Kombination verschiedener Simulationsebenen trägt dazu bei, den für die genaue Analyse eines komplexen Modells erforderlichen Rechenaufwand zu verringern.