Fest3D ist ein Software-Tool, das im Vergleich zu Mode-Matching-Methoden bei sehr kurzen Rechenzeiten und mit hoher Genauigkeit komplexe passive Mikrowellenkomponenten mithilfe von Wellenleiter- und Koaxial-Hohlraumtechnologie analysieren kann. Diese Suite bietet alle Funktionen, die für das Design 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, die effizient mit der Momentenmethode gelöst werden. Darüber hinaus wird die Randintegral-Resonanzmodusentwicklung zum Extrahieren des modalen Diagramms komplexer Wellenleiter mit beliebigem Querschnitt 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 von CST Studio Suite und auch als eigenständiges Angebot erhältlich.
Die Fest3D-Analysemethode basiert auf einer multimodalen äquivalenten Netzwerkdarstellung von Wellenleiterverbindungen. Jedes Element im gesamten Schaltplan wird mit der besten verfügbaren Methode gelöst, um Effizienz und Genauigkeit gleichermaßen zu gewährleisten. Auf dieser Basis ist Fest3D in der Lage, komplexe passive Geräte in außerordentlich kurzer Zeit (in Sekunden oder wenigen Minuten) zu simulieren, während eine Universalsoftware (auf Basis von Segmentierungsverfahren, zum Beispiel über finite Elemente oder finite Differenzen) für die gleichen Berechnungen mehrere Stunden in Anspruch nehmen kann.
Darüber hinaus minimieren die in Fest3D eingesetzten Elektromagnetik-Algorithmen im Unterschied zu herkömmlichen Mode-Matching-Verfahren die Probleme der relativen Konvergenz und sorgen so für Vertrauen in die Ergebnisse. Des Weiteren extrahiert da angewandte Integralgleichungsverfahren einen Teil der frequenzabhängigen Berechnungen, was im Vergleich zu den standardmäßigen Mode-Matching-Verfahren zu einer sehr kurzen Berechnungszeit pro Frequenzpunkt führt. Dieser Vorteil ist deutlicher erkennbar, wenn eine hohe Genauigkeit erforderlich ist. Daher ist eine große Anzahl elektromagnetischer Modi erforderlich, um die Komponente zu analysieren.
Einige der Komponenten, die mit Fest3D analysiert werden können, sind:
- Filter (Comb-Line, Inter-Digital, Waffle-Iron, Dual-Mode, Bandstopp usw.)
- Multiplexer (Diplexer, OMUXs usw.)
- Koppler
- Polarisatoren
- OMTs
Fest3D bietet die Möglichkeit, aus Anwenderspezifikationen automatisch verschiedene Arten von Komponenten zu konstruieren. Derzeit kann der Anwender Dual-Mode-Filter, Bandpassfilter, Tiefpassfilter und rechteckige Verjüngungen synthetisieren.
Während der Synthesephase werden Vollwellensimulationen durchgeführt, um die Auswirkungen der nicht propagierenden Wellenleitermodi zu berücksichtigen. Aus diesem Grund und dank der jeweils eingesetzten Algorithmen liefert der Syntheseprozess sehr gute Reaktionen in Bezug auf die Anwenderspezifikationen, ohne dass eine Nachoptimierung erforderlich ist.
Zusätzlich zur automatischen Konstruktion bestimmter Komponenten verfügt Fest3D über ein Optimierungstool zur Verbesserung der geometrischen Parameter der Komponente, um die gewünschte finale Reaktion zu erhalten. Das Tool beinhaltet mehrere Optimierungsalgorithmen (Simplex, Powell und Gradient). Der Optimierungsfortschritt kann in Echtzeit überwacht und jederzeit über die grafische Benutzeroberfläche gestoppt, neu konfiguriert und wieder aufgenommen werden.
Mit Fest3D können Anwender problemlos Empfindlichkeitsanalysen des finalen Designs durchführen. Sie können auswählen, welche geometrischen Parameter geändert werden sollen, und die Abweichung kann für jeden von ihnen separat festgelegt werden.
