Jump to content

    
Pir0texnik

Вопросы по CST

Recommended Posts

6 hours ago, yurik82 said:

Потому что компоненты линейной поляризации (GainX, GainY, GainZ) считаются только в осях координатной системы установленной для бесконечной сферы на которой делается расчет Far-Field (по умолчанию это координатная система Global)

 

Если поляризация излучения (её ортогональные компоненты) ориентирваны не в осях X/Y/Z, то необходимо создать относительную систему координат (RelativeCS) в которой оси X/Y/Z выровнены относительно ожидамого излуения антенны и в Infinite Sphere вместо глобальной системы координат указать относительную.

 

Gain для произвольного угла наклона поляризации нельзя задать.

RelativelCS не всегда годится. Мы априори не знаем куда светит антенна. Примерно туда, а точно куда - хз. Поэтому исходят из реальной обстановки. Например, в антеннах базовых станций известно, что антенна стоит на возвышенности, а абоненты бегают по земле вокруг нее. Поэтому ось х ориентируется горизонтально, вдоль оси излучения не отклоненного луча, а при отклонении луча снимаются конические сечения по фи при разных фиксированных теттах. Более того, т.к.  используется обычно поляризация с наклоном 45гр. к горизонту, то приходится пересчитывать Ететта и Ефи в соотв. ко- и кросс- поляризационные компоненты. Это собственно и есть гейн при каком-то на наклоне. Т.е. все можно сделать, если захотеть для любого угла, см. труд Людвига про определение кроссполяризации. Проблема действительно есть для больших углов сканирования, когда поляризационные компоненты не совпадают с осями координат (не тупо горизонтальная и вертикальная). Ее как-то вяло решали и не решили кажется...

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 часа назад, Pir0texnik сказал:

RelativelCS не всегда годится. Мы априори не знаем куда светит антенна.

это не то. к пространственной диаграмме направленности (магнитуде поля по сфере) не имеет отношения. речь только об учете отдельных ортогональных компонент поляризации излучения.

Цитата

Поэтому ось х ориентируется горизонтально, вдоль оси излучения не отклоненного луча, а при отклонении луча снимаются

far-field всегда снимается для всех углов фи/тета которые выставите (вся сфера или интересующие срезы) и не зависит от настроек координатной системы
 

Цитата

Поэтому ось х ориентируется горизонтально, вдоль оси излучения не отклоненного луча, а при отклонении луча снимаются конические сечения по фи при разных фиксированных теттах

Антенна имеет эллиптическую поляризацию волны. Когда одна из ортогональных компонент стремится к нулю - то это частный случай антенны с линейной поляризацией. В какой оси относительно системы координат напряженность максимальная - так линейную поляризацию и называют. Если например земля это плоскость XY, а нормаль к земли Z, то GainZ это вертикальная линейная поляризация, а GainY горизонтальная линейная. GainTotal суммарное значение энергии всех поляризаций (для идеально линейной Total будет равно линейной компоненте. Для общего случая эллиптической поляризации - сумме двух ортогональных компонент)

Моделировщики при нормализации на компоненты DirZ/X/Y, rEX/Y/Z, GainX/Y/Z направление осей берут из координатной системы в свойствах настроек бесконечной сферы.

По умолчанию в новом проекте есть только одна глобальная система координат и при создании бесконечной сферы будет доступна только глобальная (потому что других систем координат мы ещё не создали).

Если например нарисовать простейший диполь у которого GainTotal=2.13 dBi, то GainY=2.13 dBi если диполь нарисован в оси Y. GainZ стремится к 0 (минус бесконечность в децибелах)

Если этот же диполь расположить под углом 45 градусов к плоскости XY (как у базовых станций сотовой связи например), то GainTotal так и останется 2.13 dBi, а GainY и GainZ получат по 50% мощности (по -0.87 dBi каждая)

Чтобы посмотреть отдельно каждые линейные компоненты - надо относительную координатную систему из настроек бесконечной сферы повернуть на 45 градусов вдоль оси X. Чтобы ось Y этой координатной системы располагалась вдоль диполя. Тогда GainY станет 2.13 dBi, а GainZ будет минус бесконечность dBi.

Если отдельно поляризационные компоненты не интересуют, а достаточно только GainTotal, то и крутить систему отсчета бесконечной сферы нет надобности.

 

Для простого случая или когда заранее известно что поляризация линейная - можно и ничего не делать. Total будет то же самое что и линейная компонента. А если взять какую-то "грязную" антенну (PIFA, Inverted-F) у которой в одной поляризации излучение доминирует, но и ортогональная компонента сифонит прилично - как узнать в отчетах Far-Field мощность желаемой компоненты (она уже не равна Total), если сама антенна нарисована под углом, например 45 градусов? Другого способа кроме повернуть координатную систему бесконечной сферы я не знаю (может добавили уже другой способ попроще?)

Edited by yurik82

Share this post


Link to post
Share on other sites

Здравствуйте, уважаемые форумчане!
CST начал осваивать недавно, хотел смоделировать гребенчатый фильтр. Пробовал создать его через Macros -> Construct -> Filter -> Construct 3D Bandpass, но он периодически выдает ошибки и отказывается строить модель. Поэтому решил попробовать создать свою модель по примеру из справочника Ханзела, однако столкнулся с нехваткой памяти при расчете. Если увеличивать шаг сетки, расчет проходит, но по S-параметрам получается какая-то ерунда - прямая -200 дБ S21 во всем диапазоне частот. Не понимаю, что я делаю не так... 
Проект прикрепил.

filter_hanzel.cst

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 12/23/2019 at 10:28 PM, yurik82 said:

far-field всегда снимается для всех углов фи/тета которые выставите (вся сфера или интересующие срезы) и не зависит от настроек координатной системы

Да, но когда нужно коническое сечение, а не плоское - надо и ориентировать соответственно.

On 12/23/2019 at 10:28 PM, yurik82 said:

Чтобы посмотреть отдельно каждые линейные компоненты - надо относительную координатную систему из настроек бесконечной сферы повернуть на 45 градусов вдоль оси X. Чтобы ось Y этой координатной системы располагалась вдоль диполя. Тогда GainY станет 2.13 dBi, а GainZ будет минус бесконечность dBi.

Да, а теперь нам надо посмотреть ниже/выше горизонтальной плоскости. Причем на большой угол. Более того, нас надо коническое сечение, а не плоское.

Вся проблема в том, чтобы сопоставить изменения симуляцию. В симуляции мы без проблем получаем Ефи и Етета компоненты, получаем тотал гейн и тихо радуемся. При измерении же у нас есть ко и кросс поляризационные компоненты, которые каким-то образом надо пересчитать в Ефи и Ететта. И получить полный КУ.

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 12/25/2019 at 10:10 AM, dan_dan said:

но по S-параметрам получается какая-то ерунда - прямая -200 дБ S21 во всем диапазоне частот. Не понимаю, что я делаю не так... 

В проекте background - PEC, а между вакуумным заполнителем объема фильтра и тефлоновым заполнителем коаксиала - зазор. Этот зазор будет заполнен PEC и фильтр будет замкнут => S21=-200 дБ.

Share this post


Link to post
Share on other sites
19 hours ago, Freesom said:

В проекте background - PEC, а между вакуумным заполнителем объема фильтра и тефлоновым заполнителем коаксиала - зазор. Этот зазор будет заполнен PEC и фильтр будет замкнут => S21=-200 дБ.

Идея интересная, удлинил цилиндр диэлектрика, но лучше не стало...
а у Вас получился график АЧХ?

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 12/27/2019 at 3:09 PM, dan_dan said:

а у Вас получился график АЧХ?

настроен фильтр пока что не очень, но видно, что как-то он таки работает вблизи 680 МГц. Минут за 15 можно выжать из этой геометрии примерно всё, на что она способна - квазиэллиптическая характеристика с правым нулем и так уже есть.

Винты 3,4,5 сдвинуты в сторону от оси - это так и должно быть?

 

Filter.PNG

Edited by Freesom

Share this post


Link to post
Share on other sites

Здравствуйте! Нужна помощь!

Нужно смоделировать магнитную периодическую фокусирующую систему (МПФС), состоящую из шести кольцевых магнитов и семи полюсных наконечников.

Геометрию начертил, магниты задал (намагниченность 150 мТл), материалы задал, краевые условия поставил типа open. Не могу получить адекватное распределение магнитного поля на оси системы, не сходится с аналитическим. Должна быть косинусоида с числом периодов равным числу периодов МПФС. 

Чертил на оси прямую, график поля на прямой отличается от распределения на оси. 

Что я делаю не так? Прошу подскажите или скажите где прочитать про моделирование МПФС или вакуумных СВЧ приборов (интересуют ЛБВ и ЛОВ).

Файл с моделью прикладываю.

Благодарю за внимание!

MPFS.cst

Share this post


Link to post
Share on other sites

medmixal

ИМХО у ВАС прямая не на оси, а смещена на 18 мм по x и по y.

При смещении на ось, два графика совпадают в области их пересечения.

p.s. Тетраедальная  сетка в данном случае лучше.

Плюс две симметрии )

Edited by TitovVN1974
комментарий

Share this post


Link to post
Share on other sites

Здравствуйте. Очень прошу помощи. Мне нужно спроектировать параболическую двузеркальную антенну на 30 ГГц. Антенна Кассегрена. Я только начинающий пользователь в cst studio. Нашла видео, как спроектировать однозеркальную параболическую антенну, поставила свою частоту.   симуляция не запустилась, поняла, что не хватило оперативной памяти. Но все ведь должно быть просчитано и на каком расстоянии должен стоять облучатель от параболоида, а если антенна двузеркальная, ещё и гиберполоида, диаметры, фокус знать надо,расстояние просчитать. Кто может объяснить и помочь, помогите пожалуйста. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 1/9/2020 at 10:09 PM, TitovVN1974 said:

medmixal

ИМХО у ВАС прямая не на оси, а смещена на 18 мм по x и по y.

При смещении на ось, два графика совпадают в области их пересечения.

p.s. Тетраедальная  сетка в данном случае лучше.

Плюс две симметрии )

 

Благодарю за помощь!

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 часов назад, razgonuke сказал:

 симуляция не запустилась, поняла, что не хватило оперативной памяти.

считать электрически крупные антенны можно разными способами, которые имеют разную вычислительную стоимость и количество предоставляемой информации.

Самый простой способ "в лоб" - это нарисовать всё-всё-всё (зеркала отражающие, облучательную антенну, волновод, крепления и т.д.) окружить всё огромным шаром ABC (Absorbing Boundary Condition). Будет учтено всё-всё и получены все поля в любой точке ABC. Недостаток такого метода - заоблачная вычислительная стоимость, особенно для крупных антенн диаметром несколько лямбд. Годится разве что для расчета финального чистовика проекта на больших кластерах, которые занимают целые вычислительные центры.

 

Более щадящий способ - вместо ABC шара использовать фигуру сложной формы которая на небольшое расстояние (~0.1 lambda) отстоит от металлоконструкций и использовать Hybrid Finite Element Boundary Integral Method (FE-BI). Поля рассчитываются только внутри этой "облегающей" формы + по методу моментов ведется расчет наведенных полей между границами этой формы. Так как объем такой формы значительно меньше объема шара, то можно сэкономить на порядок RAM. Но всё равно требования запретно высокие (годится только для кластеров)

 

Реально доступный способ быстро считать такие системы на обычных ПК - это использование или голого метода моментов (MoM) или  в комбинации с  Hybrid Finite Element Boundary Integral Method (FE-BI), но слой FE-BI назначать только возле сравнительно компактного облучателя, а расчет полей вблизи зеркальных элементов вообще не производить. Вместо этого на поверхность зеркала (желательно двумерную нулевой толщины) назначается слой решателя MoM. Считаются только наведенные токи по методу моментов. Сам облучатель и зона вокруг него при этом считается полноценным МКЭ.
Получаются наиболее полные параметры:
- учитывается изменение импеданса облучателя отраженными от зеркала полями (т.н. КСВ-коррекцию можно делать)
- учитывается затенение облучателем, т.е. ДН максимально близкая к реальности
- крепежные элементы тоже можно рисовать и учитывать (назначать на них MoM слой)

- для широкополосных антенн будет получена фактическая ДН в широкой полосе с учетом нестабильности положения ФЦА облучателя

 

Но и даже такой метод сравнительно долго будет считать и для крупных антенн (для зеркал которые могут дать 30+ dBi) надо иметь достаточно мощный ПК с хотя бы 16 Гб ОЗУ и 8 ядер. Для черновой работы, подбора пошагово отдельных элементов конструкции - такой метод слишком медленный. Финальный чистовой вариант можно просчитать, но не с чистого листа начинать проект.

Наиболее быстрый метод - это отдельным проектом рассчитать облучатель. Отдельно и быстро высчитать где у него фазовый центр.
Потом в другой проект (суб-проект) нарисовать только зеркала и назначить IncidentField (тип Cartesian) связанное поле Far-Field от решения проекта облучателя. Исходный центр устанавливается в фокус зеркала (зеркал) если в настройках проекта облучателя бесконечная сфера находилась в ФЦА. Если она была не в ФЦА, то надо сдвинуть исходный центр с учетом положения ФЦА (т.е. фактическое нахождение ФЦА надо или учесть в проекте облучателя, или в проекте куда импортируется поле сдвинуть его. Первое проще)

Так не учитывается взаимное влияние облуча и зеркал (КСВ-коррекция, затенение), но зато считается быстро.

 

Для крупных зеркал (36+ dBi) для которых не хватит и такого метода (слишком медленно или не хватает ОЗУ) можно в MoM решателе применить менее точный тип решения PO (Physical Optics)

 

Edited by yurik82

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 1/11/2020 at 7:47 AM, razgonuke said:

Очень прошу помощи. Мне нужно спроектировать параболическую двузеркальную антенну на 30 ГГц. Антенна Кассегрена.

Давайте попробуем. Поскольку вопросы начались ещё на этапе построения геометрии, то для начала неплохо было бы взять сводку формул для схемы Кассегрена и нарисовать в CST зеркала. Например, из книги  A. Rudge, "The handbook of antenna design"

Как вариант, можно импортировать проект из Antenna Magus и посмотреть как параметрически построена геометрия там.

Если размер антенны в поперечнике не больше 150 длин волн и облучатель является телом вращения, то вся антенна посчитается целиком в CST интегральным солвером с MLFMM методом на современном расчетном компьютере. Если размер антенны заметно больше, то придется привлекать физическую оптику, и в этом случае наверно лучше посмотреть в сторону Ticra Grasp.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.