Fest3D
Ein Software-Tool zur Analyse komplexer passiver Mikrowellenkomponenten
Was ist Fest3D?
Fest3D ist ein Software-Tool, mit dem komplexe passive Mikrowellenkomponenten auf der Grundlage von Wellenleiter- und Koaxial-Hohlraumtechnologie analysiert werden können. Es ist schnell und bietet eine hohe Genauigkeit im Vergleich zu Software-Tools, die auf vollständigen Segmentierungstechniken basieren. Die Suite bietet alle Funktionen, die für die Konstruktion von passiven Komponenten erforderlich sind, z. B. Optimierung und Toleranzanalyse. Darüber hinaus können erweiterte Synthesetools von Fest3D verwendet werden, um aus den Anwenderspezifikationen Bandpass-, Dual-Mode- und Tiefpassfilter zu konstruieren.
Fest3D basiert auf der Berechnung von Integralgleichungen bei der elektromagnetischen (EM) Simulation, die effizient mit der Momentenmethode gelöst werden. Darüber hinaus wird die Randintegral-Resonanzmodusentwicklung zum Extrahieren des modalen Diagramms komplexer Wellenleiter mit beliebigen Querschnitten verwendet. Die erfolgreiche Kombination dieser Methoden gewährleistet ein hohes Maß an Genauigkeit und eine Verringerung der erforderlichen Rechenressourcen (in Bezug auf CPU-Zeit und Speicherkapazität).
Fest3D ist ein optionaler Bestandteil des EM-Simulationspakets CST Studio Suite und auch als eigenständiges Produkt erhältlich.
Hochfrequenzfilteranalyse und -konstruktion mit Fest3D
- Analysemethode
- Filterkonstruktion
Analysemethode
Die Fest3D-Analysemethode verwendet eine multimodale äquivalente Netzwerkdarstellung von Wellenleiterverbindungen. Fest3D löst jedes Element im gesamten Schaltkreis mit dem besten verfügbaren Verfahren, wodurch sowohl Effizienz als auch Genauigkeit sichergestellt werden. Auf dieser Grundlage kann Fest3D komplexe passive Geräte schnell (in Sekunden oder wenigen Minuten) simulieren. Im Gegensatz dazu kann es bei einer Universalsoftware (die auf Segmentierungstechniken wie Finite-Elemente oder Finite-Differenzen basiert) Stunden dauern, um dieselbe Struktur zu simulieren.
Darüber hinaus extrahiert das verwendete Integralgleichungsverfahren einen Teil der frequenzabhängigen Berechnungen, was zu einer kurzen Berechnungszeit pro Frequenzpunkt führt. Ingenieure profitieren von diesem Vorteil, insbesondere bei hohen Genauigkeitsanforderungen, was bedeutet, dass bei der Analyse der Komponente viele elektromagnetische Modi berücksichtigt werden.
Fest3D hilft bei der Analyse von Komponenten wie den folgenden:
- Filter (Kombinationsfilter, Interdigital-Filter, Waffeleisen-Filter, Dualmodus-Filter, Bandstoppfilter usw.)
- Multiplexer (Diplexer, OMUXs usw.)
- Einspeisungsnetzwerke
- Koppler und Polarisatoren
- OMTs
Filterkonstruktion
Fest3D bietet die Möglichkeit, aus Anwenderspezifikationen automatisch verschiedene Arten von Komponenten zu konstruieren. Derzeit kann der Anwender Dualmodus-Filter, Bandpassfilter, Tiefpassfilter und rechteckige Verjüngungen synthetisieren.
Während der Synthesephase kann der Anwender Vollwellensimulationen durchführen, um die Auswirkungen der nicht propagierenden Wellenleitermodi zu berücksichtigen. Basierend auf diesem Ansatz liefert der Syntheseprozess, zusätzlich zu den jeweils verwendeten Algorithmen, ausgezeichnete Antworten auf die Benutzerspezifikationen, ohne dass eine Nachoptimierung erforderlich ist.
Neben der automatischen Konstruktionsgenerierung spezifischer Komponenten verfügt Fest3D über ein Optimierungswerkzeug zur Verfeinerung der geometrischen Parameter der Komponente, um die endgültige erforderliche Reaktion zu erhalten. Fest3D umfasst verschiedene Optimierungsalgorithmen (Simplex, Powell und Gradient). Anwender können den Fortschritt der Optimierung direkt überwachen. Sie können die Optimierung jederzeit über die grafische Benutzeroberfläche anhalten, neu konfigurieren und fortsetzen.
Darüber hinaus können Anwender eine Empfindlichkeitsanalyse der endgültigen Konstruktion durchführen, indem sie auswählen, welche geometrischen Parameter geändert werden sollen, und die Abweichung der einzelnen Parameter separat einstellen.
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