Spark3D
Determina el nivel de potencia de ruptura de radiofrecuencia en dispositivos pasivos
¿Qué es Spark3D?
Spark3D es una herramienta de simulación única para determinar el nivel de potencia de ruptura de radiofrecuencia (RF) en una amplia variedad de componentes pasivos, como cavidades, guías de ondas, microbandas y antenas. Spark3D puede importar directamente los resultados de campo de las simulaciones de CST Studio Suite para analizar la ruptura de vacío (multipactor) y la descarga de gas. A partir de ahí, Spark3D calcula la potencia máxima que puede soportar el dispositivo sin provocar efectos de descarga.
Las aproximaciones típicas para determinar el nivel de potencia de ruptura de RF de cualquier componente son intencionadamente conservadoras. Spark3D se basa en métodos avanzados que analizan numéricamente los fenómenos de ruptura, prediciendo niveles de potencia de ruptura más realistas y mejorando así los márgenes de diseño.
Principales características de Spark 3D
- Importación de los campos electromagnéticos (EM) desde diferentes solvers de EM.
- Determinación automática del umbral de potencia de ruptura.
- Definición de los cuadros de análisis para elegir las regiones críticas para el análisis.
- Interfaz de salida con datos de simulación enriquecidos en forma de tabla, gráfico y vista 3D.
Spark3D es una parte opcional de CST Studio Suite® y también está disponible como producto independiente.
- Análisis del efecto multipactor
- Simulación de descarga de gas
Análisis del efecto multipactor
Ruptura de RF en vacío
El efecto multipactor es una descarga de ruptura de microondas que se produce a altas frecuencias en condiciones de vacío, causada por la formación de una nube de electrones. Los electrones de alta energía chocan con las paredes del dispositivo, liberan electrones secundarios y acaban creando una avalancha de electrones. La liberación continua de electrones da lugar a la creación de un plasma de electrones que degrada la respuesta del componente.
Con Spark3D, el usuario puede realizar simulaciones numéricas completas del efecto multipactor teniendo en cuenta la distribución 3D del campo EM. Para realizar esta simulación, Spark3D emite electrones en el componente, realiza un seguimiento de sus trayectorias y revisa la evolución del número de electrones con el tiempo.
Análisis de descarga de gas
Ruptura de RF en gases y plasma
La descarga de gas (también conocida como descarga de corona o ruptura de ionización) es una descarga de ruptura de microondas que se produce en componentes llenos de gas causada por la formación de una nube de electrones. Los electrones de alta energía chocan con moléculas de gas, liberando más electrones por ionización, creando finalmente un plasma de electrones. Este plasma degrada la respuesta del componente, lo que finalmente puede destruirlo.
Con Spark3D, el usuario puede realizar simulaciones numéricas completas del efecto corona teniendo en cuenta la distribución 3D del campo EM. Spark3D resuelve la ecuación de continuidad de electrones libres en el componente, verificando si la densidad de electrones crece con el tiempo para un nivel de potencia de entrada particular. Con este cálculo, los usuarios podrán determinar el voltaje de ruptura y el nivel de potencia de sus dispositivos.
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Preguntas frecuentes sobre la ruptura de RF
El módulo de corona de Spark3D se basa en un algoritmo numérico que utiliza una técnica MEF adaptada para resolver la ecuación de continuidad de la densidad de electrones libres. El módulo de multipactor de Spark3D se basa en un rastreador de electrones tridimensional completo que emplea un algoritmo Leap-Frog para la integración de trayectorias y el modelo Vaughan para la caracterización SEY de materiales. Permiten el análisis de rupturas en estructuras complicadas de formas arbitrarias en tiempos de cálculo cortos.
El análisis de ruptura modela los campos eléctricos dentro de un dispositivo, teniendo en cuenta el comportamiento de las partículas y las propiedades de ruptura de los medios dentro del componente, con el fin de identificar posibles riesgos de multipactor y descarga corona.
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