풀웨이브 솔버란 무엇인가요?

풀웨이브 EM-시뮬레이터는 문제의 특수 물리적 특성에 기초하여 근사치 없이 맥스웰 방정식을 풀어냅니다. 일반적으로 안테나 또는 구성 요소와 같은 고주파 전자기 적용 분야에 대한 솔루션을 제공합니다. SIMULIA CST Studio Suite는 시간 영역 및 주파수 영역 EM-시뮬레이터를 제공합니다.

전자기 솔버란 무엇인가요?

전자기 솔버는 맥스웰 방정식을 푸는 수치 방법을 구현한 것입니다. 모든 관련 물리학을 다루고 해석 중인 시스템의 재료 속성과 기하학적 구조를 고려해야 합니다.

최고의 전자기 시뮬레이션 소프트웨어는 무엇인가요?

최고의 전자기 시뮬레이션 소프트웨어는 작업을 정확하고 신속하게 완료하는 소프트웨어입니다. 한 소프트웨어 패키지 내에서 이를 실현하기 위한 기본 요건 중 하나는 소프트웨어 패키지 내에서 다양한 수치 시뮬레이션 방법을 사용할 수 있어야 한다는 것입니다. 하나의 시뮬레이션 도구로 모든 시뮬레이션 문제를 해결할 수는 없기 때문입니다. SIMULIA 전자기 시뮬레이션 포트폴리오는 DC부터 광선주파에 이르는 주파수 범위에 대한 여러 EM-시뮬레이터를 제공합니다.

EM 시뮬레이션이란 무엇인가요?

전자기 또는 EM 시뮬레이션은 공간과 시간에서 맥스웰 방정식을 푸는 접근법을 설명합니다. 볼륨 이산화에 기반한 방법은 예를 들어 유한 요소법(FEM), 유한 적분법(FIT), 유한 차분 시간 영역법(FDTD), 전송 선로법(TLM)이 있습니다. 이러한 방법은 매우 일반적이며, 모든 종류의 문제를 시뮬레이션하는 데 사용할 수 있습니다. 그러나 적률법(MOM), 경계 요소법(BEM) 모드 일치 및 물리적 광학과 같은 특정 전자기 해석 유형에는 훨씬 더 효율적인 방법이 있습니다.

전자기 시뮬레이션 솔버

전자기 시스템 및 장치용 CST Studio Suite 시뮬레이션 솔버

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강력한 전자기장 솔버 포트폴리오

CST Studio Suite®를 통해 고객은 여러 전자기(EM) 시뮬레이션 솔버를 활용할 수 있습니다. 범위에는 유한 요소법(FEM), 유한 적분법(FIT), 전송 선로법(TLM) 등의 방법이 포함됩니다. 예로 든 세 가지 방법은 전자기 시뮬레이션 작업을 위한 가장 강력한 범용 솔버를 나타냅니다. CST Studio Suite는 시간 영역과 주파수 영역에서 솔루션 방법을 제공합니다. CST Studio Suite 솔루션의 응용 범위는 정적 주파수에서 광학 주파수까지 다양합니다.

주파수 범위 및 응용 분야별 전자기 솔버

고주파 전자기 시뮬레이션 솔버

CST Studio Suite는 FIT, FEM 및 TLM 방법을 통해 고주파 시뮬레이션에 가장 적합한 솔버를 제공합니다. FIT 및 TLM은 고전적인 시간 영역 방법으로서 광대역, 안테나 및 복잡하고 세부적인 응용 분야에 이점을 제공할 수 있습니다. 또한, 이러한 솔버는 장치의 전자기 적합성(EMC)과 신호 및 전력 무결성을 해석할 수 있습니다. 나머지 솔버들은 범용적인 솔버들을 보완하여 전기적 크기가 크거나 높은 공진 구조를 갖는 고주파 응용 분야에 특화되어 있습니다.

저주파 전자기 시뮬레이션 솔버

CST Studio Suite에는 전자 기기, 모터, 발전기, 변환기, 센서 등 정적 주파수 및 저주파수 응용 분야를 위한 FEM 솔버가 포함됩니다. Opera 기술은 이 솔버 세트를 보완하여 포괄적이고 정확도 높은 솔루션을 제공합니다.

하전 입자 역학용 솔버

전자기장의 입자 시뮬레이션은 CST Studio Suite의 특별한 강점입니다. 마그네트론 스퍼터링부터 마이크로파 튜브, 자전관 스퍼터링부터 입자 가속기 구성 요소까지 응용 분야는 다양합니다. 입자 기반 장치의 효율적인 시뮬레이션에 적합한 솔버를 제공할 수 있습니다.

CST Studio Suite를 사용한 다중 물리

전자기장의 존재는 다른 물리 현상에 영향을 미칩니다. 재료 손실은 온도 상승으로 이어지며, 온도가 높아지면 구성 요소가 변형되어 성능이 떨어질 수 있습니다. CST Studio Suite는 이러한 효과를 해석하기 위한 다중 물리 시뮬레이션을 제공합니다. 전자 장치 냉각뿐만 아니라 의료기기의 생체열 고려 사항에도 응용될 수 있습니다. 3DEXPERIENCE 플랫폼은 훨씬 광범위한 다중 물리 응용 분야를 지원합니다.

응용 분야에 가장 적합한 솔버를 사용한 전자기 해석

CST Studio Suite의 단일 사용자 인터페이스에 솔버가 원활하게 통합되어 특정 문제 등급에 가장 적합한 시뮬레이션 방법을 쉽게 선택할 수 있습니다. 여러 시뮬레이션 접근 방식 중에서 선택할 수 있으면 교차 검증을 통해 시뮬레이션 성능이 향상되고 시뮬레이션 신뢰성이 전례 없이 높아집니다.

고주파 솔버
저주파 솔버
다중 물리 솔버
입자 솔버
EMC 및 EDA 솔버

시간 영역 솔버

시간 영역 솔버는 강력하고 활용도 높은 다목적 과도 3D 전파 솔버로, 유한 적분법(FIT) 및 전송 선로법(TLM) 구현이 단일 패키지에 포함되어 있습니다. 시간 영역 솔버는 광대역 시뮬레이션을 한 번에 수행할 수 있습니다. 나아가 하드웨어 가속화 및 MPI 클러스터 컴퓨팅을 지원하므로, 매우 규모가 크고 복잡하며 세부적인 시뮬레이션에 적합합니다.

시간 영역 솔버 응용 분야:

중대형 모델을 사용하는 일반적인 고주파 응용 분야
과도 효과
3D 전자 장치

주파수 영역 솔버

주파수 영역 솔버는 유한 요소법(FEM)을 기반으로 하는 강력한 다목적 3D 전파 솔버로서 다양한 구성 요소 유형에 대해 뛰어난 시뮬레이션 성능을 제공합니다. 주파수 영역 솔버는 모든 포트를 동시에 계산할 수 있으므로, 커넥터 및 어레이와 같은 다중 포트 시스템을 시뮬레이션하는 매우 효율적인 방법입니다. 주파수 영역 솔버에는 필터와 같은 공명 구조의 시뮬레이션을 가속화할 수 있는 모델 차수 축소(MOR) 기능이 포함되어 있습니다.

주파수 영역 솔버 응용 분야:

중소 규모 모델을 사용하는 일반적인 고주파 응용 분야
공명 구조
다중 포트 시스템
3D 전자 장치

점근선 솔버

점근선 솔버는 전파 솔버가 필요하지 않은 매우 큰 구조물에 효율적인 광선 추적 솔버입니다. 점근선 솔버는 Shooting Bouncing Ray(SBR) 방법을 기반으로 합니다. SBR은 물리적 광학의 확장으로, 수천 가지 파장의 전기 크기로 시뮬레이션을 처리할 수 있습니다.

점근선 솔버 응용 분야:

전기적으로 매우 큰 구조물
안테나의 설치 성능
산란 해석

고유 모드 솔버

고유 모드 솔버는 Advanced Krylov Subspace(AKS) 방법과 Jacobi-Davidson(JDM) 방법을 통합한 공명 구조를 시뮬레이션하는 3D 솔버입니다. 고유 모드 솔버의 일반적인 응용 분야는 고공명 필터 구조, high-Q 입자 가속기 캐비티, 이동 파동관과 같은 느린 파동 구조물입니다. 고유 모드 솔버는 민감도 해석을 지원하므로, 구조 변형의 디튜닝 효과를 직접 계산할 수 있습니다.

고유 모드 솔버 응용 분야:

필터
캐비티
메타 물질 및 주기적 구조

Filter Designer 3D

대역 통과 및 다이플렉서 필터를 설계하기 위한 합성 도구로, 임의 결합 공진기 기반 기술에 적용할 수 있는 다양한 커플링 매트릭스 토폴로지를 생성합니다. 또한, 어셈블리 모델링을 통해 3D 필터를 구현할 수 있는 구성 요소를 선택할 수 있습니다. 구성 요소 라이브러리에서 사용자는 콤라인/교대 배치 동축 캐비티와 직사각형 도파관 중에서 선택할 수 있습니다. 대안적으로, 사용자는 모든 유형의 단일 모드 기술(예: SIW 또는 유전체 퍽)의 사용자 지정 구성 요소를 정의할 수 있습니다.
제공되는 기능에는 커플링 매트릭스 추출이 포함됩니다. 이는 시뮬레이션 모델의 최적화 목표로 직접 사용되거나, 네트워크 해석기를 이용한 실시간 측정을 통해 복잡한 하드웨어의 튜닝을 지원하는 데 활용될 수 있습니다.

Filter Designer3D의 응용 분야:

다양한 전자기 기술(예: 캐비티, 마이크로스트립, 유전체)을 위한 교차 결합 필터
필터 하드웨어에 대한 보조 튜닝(벡터 네트워크 해석기 링크 포함)

FIlter Designer 3D 그래픽 사용자 인터페이스 > 다쏘시스템

적분 방정식 솔버

적분 방정식 솔버는 다층 고속 다극법(MLFMM)과 적률법(MOM) 기법을 기반으로 하는 3D 전파 솔버입니다. 적분 방정식 솔버는 표면 적분 기법을 사용하므로, 빈 공간이 많은 대형 모델을 시뮬레이션할 때 전체 볼륨 방법보다 훨씬 효율적입니다. 적분 방정식 솔버에는 구조에서 지원하는 모드를 계산하는 특성 모드 해석(CMA) 기능이 포함되어 있습니다.

적분 방정식 솔버 응용 분야:

전기적으로 큰 모델을 사용하는 고주파 응용 분야
설치된 성능
특성 모드 해석

다층 솔버

다층 솔버는 적률법(MOM) 기법을 기반으로 하는 3D 전파 솔버입니다. 다층 솔버는 표면 적분 기법을 사용하며, 평면 마이크로파 구조 시뮬레이션에 최적화되어 있습니다. 다층 솔버에는 구조에서 지원하는 모드를 계산하는 특성 모드 해석(CMA) 기능이 포함되어 있습니다.

다층 솔버 응용 분야:

MMIC
공급 네트워크
평면 안테나

하이브리드 솔버 작업

하이브리드 솔버 작업에서는 시간 영역, 주파수 영역, 적분 방정식 및 점근선 솔버를 하이브리드 시뮬레이션에 연결할 수 습니다. 매우 넓은 주파수 대역이나 극도로 미세한 세부 사항이 있는 전기적으로 큰 구조물이 포함된 시뮬레이션 프로젝트의 경우, 서로 다른 파트에 다양한 솔버를 사용하여 계산을 훨씬 효율적으로 수행할 수 있습니다. 시뮬레이션된 필드는 필드 소스를 통해 솔버 간에 전송되며, 보다 정확한 시뮬레이션을 위해 솔버 간에 양방향 링크가 연결됩니다.

하이브리드 솔버 작업 응용 분야:

대형 구조물의 소형 안테나
EMC 시뮬레이션
복잡한 환경에서의 인체 시뮬레이션

정전기 솔버

정전기 솔버는 정전기장을 시뮬레이션하기 위한 3D 솔버입니다. 이 솔버는 전하 또는 정전용량이 중요한 센서와 같은 응용 분야에 특히 적합합니다. 솔버의 속도 덕분에 전극 및 절연체와 같은 응용 분야를 최적화하는 데 매우 유용합니다.

정전기 솔버 응용 분야:

센서 및 터치스크린
전력 장비
하전 입자 장치 및 X선관

정자기 솔버

정자기 솔버는 정자기장을 시뮬레이션하기 위한 3D 솔버입니다. 이 솔버는 자석, 센서를 시뮬레이션하는 데 도움이 되며 과도 효과와 와전류가 중요하지 않은 경우에 모터 및 발전기와 같은 전기기계를 시뮬레이션하는 데 유용합니다.

정자기 솔버 응용 분야:

센서
전기기계
입자 빔 초점 자석

저주파 – 주파수 영역 솔버

저주파 주파수 영역(LF-FD) 솔버는 저주파 시스템에서 시간-고조파 거동을 시뮬레이션하기 위한 3D 솔버로, Magneto-quasistatic(MQS), Electro-quasistatic(EQS), 전파 구현을 포함합니다. 이 솔버는 주파수 영역 효과와 관련된 시뮬레이션과 소스가 코일인 경우의 시뮬레이션에 가장 유용합니다.

저주파 주파수 영역 솔버 응용 분야:

센서 및 비파괴 검사(NDT)
RFID 및 무선 전력 전송
전력 엔지니어링 – 모선 시스템

저주파 – 시간 영역 솔버

저주파 시간 영역(LF-FD) 솔버는 저주파 시스템에서 과도 거동을 시뮬레이션하기 위한 3D 솔버로, Magneto-quasistatic(MQS) 및 Electro-quasistatic(EQS) 구현을 포함합니다. MQS 솔버는 와전류, 비선형 효과 및 모션이나 돌입 등의 과도 효과와 관련된 문제에 적합합니다. EQS 솔버는 저항성-용량성 문제 및 HV-DC 응용 분야에 적합합니다.

저주파 시간 영역 솔버 응용 분야:

전기기계 및 변압기
전기기계 - 모터, 발전기
전력 엔지니어링 – 절연, 모선 시스템, 개폐기

고정 전류 솔버

고정 전류장 솔버는 특히 손실 구성 요소가 있는 경우 장치를 통과하는 DC 전류의 흐름을 시뮬레이션하기 위한 3D 솔버입니다. 이 솔버는 DC 또는 와전류 및 과도 효과와 무관한 구성 요소의 전기적 속성을 특성화하는 데 사용할 수 있습니다.

고정 전류 솔버 응용 분야:

고출력 장비
전기기계
PCB 전력 분배 네트워크

복합 열 전달 솔버

복합 열 전달(CHT) 솔버는 CFD 기법을 사용하여 시스템의 유체 흐름과 온도 분포를 예측합니다. CHT 솔버는 전도, 대류, 복사 등 모든 열 전달 모드의 열 효과를 포함하며, 정상 상태 및 과도 열 솔버와 마찬가지로 전자기 손실로 인한 열원을 포함할 수 있습니다. 팬, 천공 스크린 및 열 인터페이스 재료와 같은 장치를 직접 모델링할 수 있습니다. 2저항 CTM과 같은 소형 열 모델(CTM)도 고려할 수 있습니다.

복합 열 전달 솔버 응용 분야:

전자 장치 냉각: 다음과 같은 고전력 전자 구성 요소 및 장치의 자연 대류 및 강제 대류
- PCB
- 필터
- 안테나
- 섀시
다음과 같은 냉각 장치 설치 포함
- 팬
- 방열판

열 과도 솔버

열 과도 솔버는 시스템의 시간 변동 온도 응답을 예측할 수 있습니다. 열원에는 전기장 및 자기장, 전류, 입자 충돌, 인체 생체열 및 기타 사용자 정의 소스에서 발생하는 손실이 포함될 수 있습니다. 열 과도 솔버는 전자기 솔버와 밀접하게 연결되어 있어 장치의 과도 온도 예측이 가능하며, 이에 따라 전자기 성능에 미치는 영향을 예측할 수 있습니다.

열 과도 솔버 적용 분야:

PCB, 필터, 안테나 등 고전력 전자 구성 요소 및 장치
의료기기 및 인체 생체열

열 정상 상태 솔버

열 정상 상태 솔버는 정상 상태 시스템의 온도 분포를 예측할 수 있습니다. 열원에는 전기장 및 자기장, 전류, 입자 충돌, 인체 생체열 및 기타 사용자 정의 소스에서 발생하는 손실이 포함될 수 있습니다. 열 정상 상태 솔버는 전자기 솔버와 원활하게 연결되어 있어 장치의 온도 예측이 가능하며, 이에 따라 전자기 성능에 미치는 영향을 예측할 수 있습니다.

열 정상 상태 솔버 적용 분야:

인쇄 회로 기판(PCB), 필터, 안테나 등 고전력 전자 구성 요소 및 장치
의료기기 및 인체 생체열

기계 솔버

기계 솔버는 전자기력 및 열 팽창으로 인한 구조물의 기계적 응력 및 변형을 예측할 수 있습니다. EM 및 열 솔버와 함께 사용되어 장치에 가해지는 힘과 열로 인한 성능 영향을 평가합니다.

기계 솔버 적용 분야:

필터 디튜닝
PCB 변형
입자 가속기의 로렌츠 힘

Particle-in-Cell 솔버

Particle-In-Cell(PIC) 솔버는 완전히 일관된 입자 추적용 다용도 시뮬레이션 방법입니다. 공간 전하 효과 및 입자와 필드 간의 상호 간섭을 고려하여 시간 영역에서 입자 궤도와 전자기장을 계산합니다. PIC 솔버는 입자와 고주파장 간의 상호작용이 중요한 다양한 장치를 시뮬레이션할 수 있습니다. 또 다른 적용 분야는 전자 다중화의 위험이 있는 고출력 장치입니다.

Particle-in-Cell 솔버 적용 분야:

가속기 구성 요소
저속파 장치
멀티팩션

Electrostatic Particle-In-Cell 솔버

Electrostatic Particle-In-Cell(Es-PIC) 솔버 기술은 과도 접근 방식에서 공간 전하 역학을 계산하여 추적 해석에 의해 무시되는 시간 영역 동작을 포착합니다. Es-PIC는 정전기 효과만 고려하여 시간 대비 공간 전하를 계산합니다. 순수 Particle-In-Cell(PIC) 접근법과 비교할 때 전류와 H-필드 유도는 없지만, 시간 단위가 큰 구조에는 매우 적합합니다.

Electrostatic Particle-in-Cell 솔버 적용 분야:

플라즈마 이온 소스
이온화를 갖춘 전자총
저압 고장 해석

Particle Tracking 솔버

Particle Tracking 솔버는 전자기장을 통해 입자 궤적을 시뮬레이션하는 3D 솔버입니다. Gun Iteration 옵션을 통해 전기장에 미치는 공간 전하 효과를 고려할 수 있습니다. 고정, 공간 전하 제한, 열이온 및 필드 방출을 포함한 여러 방출 모델을 사용할 수 있으며 2차 전자 방출을 시뮬레이션할 수 있습니다.

Particle Tracking 솔버 적용 분야:

입자 소스
포커싱 및 빔 스티어링 자석
가속기 구성 요소

웨이크필드 솔버

웨이크필드 솔버는 선 전류로 표시되는 입자 빔 주변의 필드 및 주변 구조의 불연속체와의 상호작용을 통해 생성된 웨이크필드를 계산합니다.

웨이크필드 솔버 적용 분야:

캐비티
시준기
빔 위치 모니터

PCB 솔버

CST Studio Suite의 PCB 및 패키지 모듈은 인쇄 회로 기판(PCB)에서 신호 무결성(SI), 전력 무결성(PI), 전자기 호환성(EMC) 해석을 위한 도구입니다. Cadence, Zuken, Altium에서 널리 사용되는 레이아웃 도구에 강력한 불러오기 필터를 제공하여 EDA 설계 흐름에 통합됩니다. 공명, 반사, 혼신, 전원/접지 바운스, 동시 스위칭 노이즈(SSN)와 같은 효과는 사전 레이아웃에서 사후 레이아웃 단계에 이르기까지 제품 개발의 모든 단계에서 시뮬레이션할 수 있습니다.

CST Studio Suite에는 다음과 같은 세 가지 솔버 유형이 있습니다.

2D 전송선 방법
3D 부분 요소 등가 회로(PEEC) 방법
3D 유한 요소 주파수 영역(FEFD) 방법

IR Drop, PI 및 SI 해석을 위한 사전 정의된 워크플로

Rule Check

Rule Check는 Cadence, Mentor Graphics, Zuken, ODB++(예: Altium)에서 널리 사용되는 기판 파일을 읽는 EMC, SI 및 PI 설계 규칙 확인(DRC) 도구입니다. EMC 또는 SI 설계 규칙 제품군을 기준으로 PCB 설계를 확인합니다. Rule Check에서 사용되는 커널은 잘 알려진 소프트웨어 도구인 EMSAT입니다.
사용자는 입출력 네트, 전원/접지 네트, 디커플링 커패시터 등 EMC에 중요한 여러 네트 및 구성 요소를 지정할 수 있습니다. Rule Check는 각 중요 네트를 차례로 검사하여 선택한 EMC 또는 SI 설계 규칙을 위반하지 않는지 확인합니다. 규칙 검사가 완료되면 EMC 규칙 위반이 그래픽 또는 HTML 문서로 표시됩니다.

Rule Check 적용 분야:

전자기 호환성(EMC) PCB 설계 규칙 확인
신호 무결성 및 전력 무결성(SI/PI) PCB 설계 규칙 확인

케이블 하니스 솔버

케이블 하니스 솔버는 전기적으로 큰 시스템에서 복잡한 케이블 구조의 신호 무결성(SI), 전도 방출(CE), 방사 방출(RE), 전자기 민감도(EMS)를 3차원으로 해석합니다. 3D 금속 또는 유전체 환경에서 케이블 하니스 구성을 위한 빠르고 정확한 전송선 모델링 기법을 통합합니다. 케이블 하니스 솔버 및 기타 고주파 솔버를 사용한 하이브리드 시뮬레이션을 통해 복잡한 케이블 하니스가 포함된 구조를 3D로 효율적으로 시뮬레이션할 수 있습니다.

케이블 하니스 솔버 적용 분야: