目录
1. 开启-备忘
2. 从调用最简单的Dipole天线开始
2.1 查找示例
2.2 运行示例
2.3 进度与消息
2.4 查看结果
2.4.1 Port signals
2.4.2 S-Parameter
2.4.3 Reference Impedance
2.4.4 Balance
2.4.5 Power
2.4.6 Energy
2.4.7 Discrete Ports
2.4.8 2D/3D Result
2.4.9 Farfields
2.4.10 Tables
3. 总结
1. 开启-备忘
电磁仿真技能,若长时间搁置不用,很容易造成操作上的生疏和遗忘。为此,本笔记旨在回顾和总结CST仿真软件中的一些基础操作步骤,帮助我在需要时能够迅速回忆并掌握关键技巧,从而快速高效地上手使用。通过系统地整理CST软件的基本功能、界面布局、常用工具以及模拟流程等要点,可以构建一个实用的参考指南。这有助于新手入门,也能作为经验丰富的用户的快速复习材料,确保在进行电磁场模拟和分析工作时,能够顺利、准确地应用CST软件解决实际问题。此外,笔记还计划包括一些高效操作的小技巧和常见问题的解决方案,进一步提升使用CST仿真软件的熟练度和效率。希望这份笔记能够成为同路人电磁仿真学习和实践道路上的得力助手。
在电磁仿真的学习笔记中,我会采取双线并行的方法,一方面,通过探讨电磁仿真的理论基础,如《电磁仿真--材料边界条件--静电方程和静磁方程》这类文章所做的,我深入记录电磁场的基本原理、边界条件的设定以及静电和静磁方程的应用,为实际操作提供理论支持,理解背后的物理意义。另一方面,着重于实操的线索,如CST仿真软件的使用技巧、操作流程、以及常见问题的解决方法等。通过详细的步骤指导、图文并茂的操作示例,以及高效操作的小技巧分享,可以在实践中不断磨练自己的技能,并在操作过程中深化对电磁仿真理论的理解和应用。
2. 从调用最简单的Dipole天线开始
2.1 查找示例
搜索Antenna,发现有许多Dipole:
有两个关于Dipole的示例,我们选择描述为“High Frequency, Transient Antenna”这个。
2.2 运行示例
直接运行Home Tab中的Start Simulation,我们先分析仿真结果。
此外,通过Home Tab或者Simulation Tab中的Setup Solver选项卡,也可以运行:
此处我们先忽略所有参数,保持默认值,先从结果进行分析。
2.3 进度与消息
主界面右下角会显示运行进度和log:
Log中包含大量有用信息,今后再逐一分析,我们先关注这条消息:
Steady state energy criterion met, solver finished successfully.
表明结果收敛,仿真成功。
这里重点要说明一下,收敛条件就在Setup Solver选项卡中, 其中的Accuracy就是“终止准则”:
为了在频域内获得精确的宽带结果,计算域中的电磁能量需要充分衰减。因此,瞬态求解器的终止准则是基于计算域内的能量。
可以在导航树(Navigation Tree)中查看“1D Results”下的“Energy”,从而观察到计算域内能量的变化过程:先是从低到高(能量被注入),然后再从高到低(能量衰减)。
2.4 查看结果
导航树(Navigation Tree)中,有4类结果:1D,2D/3D,Farfield,Tables。其中1D的结果大部分都会默认生成。
2.4.1 Port signals
Setup Solver选项卡,Source type中选择的所有Port。对于本例,只有一个Port。
2.4.2 S-Parameter
默认生成的结果,需要多少个S参数,同样在Setup Solver选项卡指定。默认扫描所有端口。
比如一个系统,包含P0-Pn个端口,那么S参数有个。
2.4.3 Reference Impedance
参考阻抗,可以在Setup Solver选项卡指定:
如果不指定,系统将会自动生成一个阻抗。
解释:S参数描述了多端口网络中电磁波的反射和透射行为。为了计算S参数,需要一个参考阻抗作为基准。S参数实际上是表达了在特定参考阻抗下,入射波与反射波或透射波之间的比例关系。
2.4.4 Balance
定义:通过所有端口离开(仿真)结构的总功率的平方根。
如果结构没有损耗(没有材料损耗、没有集总元件的电阻R)并且是封闭的(没有开放或损耗的边界条件),那么Balance应该为1。这是一个用于评估仿真模型能量守恒情况的参数,可以帮助检查模型是否正确设置了边界条件和材料属性。
2.4.5 Power
按照图例理解即可。
2.4.6 Energy
上文已解释。
2.4.7 Discrete Ports
本例使用了Discrete Ports,在此可以查看该端口的对应信息。
2.4.8 2D/3D Result
本例不涉及。
2.4.9 Farfields
远场图。需要在Field Monitor中指定需要观测的频点,才会在结果中显示。
通过Farfield Plot可以控制显示效果。
2.4.10 Tables
列表结果。本例不涉及。
3. 总结
本文将以CST软件自带的示例“Dipole Antenna(偶极天线)”为案例,采取以结果为导向的方法,对一些基本操作进行了详细梳理和讲解。本文旨在为提供一个直观且实用的指南,帮助理解CST中的基本操作流程。