Pakiet oprogramowania SIMULIA to dokładne i wydajne rozwiązanie obliczeniowe służące do projektowania i analizy elektromagnetycznej. Oprogramowanie jest przyjazne dla użytkownika, pozwala dobrać najbardziej odpowiednią metodę obliczeniową dla konkretnego problemu EM, a dodatkowo zapewnia optymalizację w szerokim zakresie częstotliwości.

Oprogramowanie do symulacji EM pozwala inżynierom sprawnie zbadać właściwości elektromagnetyczne komponentów lub całych systemów przy pomocy wirtualnych prototypów. Zjawiska elektromagnetyczne EM występują w pełnym spektrum, od prądu stałego do częstotliwości optycznych. Dedykowane jądra obliczeniowe (solvers) wykorzystują wyrafinowane metody numeryczne, które gwarantują szybkie i dokładne symulacje. Oprogramowanie dobrze radzi sobie w wieloskalowych wyzwaniach, takich jak bardzo szeroki zakres częstotliwości i elektrycznie duże struktury o bardzo drobnych detalach, które mogą być rozwiązane poprzez hybrydowe metody obliczeniowe lub Wysokowydajnościowe Metody Obliczeniowe (HPC).

Produkt SIMULIA pozwala na współprojektowanie od najwcześniejszych etapów w czasie procesu projektowania pod kątem symulacji EM, umożliwia swobodny przepływ projektów wielofizycznych na platformie 3DEXPERIENCE.

Powyższe oprogramowanie jest skierowane nie tylko do zaawansowanych technologii elektrycznych i komunikacyjnych, ale także do przemysłu lotniczego, obronnego, transportowego i nauk przyrodniczych. Analiza za pomocą oprogramowania EM obejmuje pojedyncze komponenty, takie jak anteny, czujniki i układy scalone, a także całe urządzenia, w tym samoloty, smartfony i urządzenia służące do obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI).

Wszystkie produkty SIMULIA do symulacji EM:

• Antenna Magus
• CST Studio Suite
• FEST3D
• Idem
• SPARK3D
• Optenni Lab

Antenna Magus – specjalistyczne narzędzie do projektowania anten

Antenna Magus jest narzędziem, które przyspieszy i ułatwi projektowanie anten. Oprogramowanie zwiększa efektywność pracy, pomagając inżynierowi dokonać bardziej świadomego wyboru elementów konstrukcji. Sprawdzone modele można wyeksportować do CST Studio Suite z ogromnej bazy danych (ponad 330 element), co oznacza że inżynier może szybko przejść do fazy dostosowania anteny do wymaganych parametrów projektu.

Antenna Magus jest doskonałą pomocą dla konstruktorów i dla każdego, kto wymaga modeli anten do budowy szyków i/lub badania zakłóceń elektromagnetycznych.

CST Studio Suite

CST Studio Suite® jest wysokowydajnym oprogramowaniem służącym do analizy elektromagnetycznej 3D. Oprogramowanie przeznaczone jest do projektowania, analizy i optymalizacji elektromagnetycznej (EM) komponentów oraz kompletnych systemów.

Jądra obliczeniowe (solvery) mogą być łączone w celu przeprowadzenia symulacji hybrydowych. Daje to inżynierom możliwość sprawnej i prostej analizy całych systemów, składających się z wielu komponentów.

Typowe tematy analizy EM obejmują wydajność, skuteczność, parametry anten i filtrów, kompatybilność elektromagnetyczną i zakłócenia (EMC/EMI), ekspozycję ciała na pola, efekty elektromechaniczne w silnikach i generatorach, oraz efekty termiczne w wysokoenergetycznych urządzeniach.

CST Studio Suite jest wykorzystywane w wiodących firmach technologicznych na całym świecie. Oprogramowanie skraca czas projektowania i obniża koszty związane z walidacją oraz badaniem. Symulacja umożliwia wykorzystanie wirtualnego prototypowania. Oznacza to, że wydajność urządzenia można zoptymalizować, a potencjalne problemy zidentyfikować i rozwiązać już we wczesnym etapie projektowania. Liczba wymaganych fizycznych prototypów może zostać zmniejszona, a ryzyko niepowodzenia w końcowych pomiarach zminimalizowane.

Fest3D

Fest3D jest narzędziem służącym do analizowania złożonych, pasywnych komponentów opartych na falowodach oraz wnękach rezonansowych. Oprogramowanie charakteryzuje się bardzo krótkimi czasami obliczeniowymi przy zachowaniu dużej dokładności. Ten pakiet dostarcza wszystkie funkcje potrzebne do projektowania elementów pasywnych, takie jak optymalizacja i analiza tolerancji. Ponadto zaawansowane narzędzie do syntezy Fest3D umożliwia projektowanie filtrów pasmowo-przepustowych, dwuprzepustowych i dolnoprzepustowych według specyfikacji użytkownika.

Fest3D bazuje na technice równań całkowych, skutecznie wykorzystując metodę momentów. Dodatkowo, metoda elementów brzegowych (BI-RME) jest wykorzystywana do wyodrębnienia wykresu bimodalnego złożonych falowodów o dowolnym przekroju. Udana kombinacja takich metod zapewnia wysoki stopień dokładności, jak również redukcję wymaganych zasobów obliczeniowych (w odniesieniu do zajmowanego czasu procesora i przestrzeni pamięci) w porównaniu do metody idealnego dopasowania.

Fest3D jest opcjonalną częścią CST Studio Suite. Jest również dostępna jako samodzielny pakiet.

Analiza

W analizie Fest3D każdy element w całym obwodzie jest rozwiązywany za pomocą najlepszej dostępnej metody, zapewniając zarówno wydajność jak i dokładność. Dzięki zastosowanym algorytmom Fest3D może symulować złożone urządzenia bierne w bardzo krótkim czasie (rzędu kilku sekund lub minut), podczas gdy w oprogramowaniu ogólnego przeznaczenia (bazującym na segmentacji, takiej jak metoda skończonych elementów bądź skończonych różnic) może to zająć parę godzin dla tych samych obliczeń.

Oprócz tego, w przeciwieństwie do technik idealnego dopasowania, zastosowane algorytmy w Fest3D minimalizują problem względnej zbieżności dzięki czemu wyniki są bardziej pewne.

Przykładowe elementy które mogą być projektowane/analizowane za pomocą Fest3D:

• Filtry (Comb-line, Inter-digital, waffle-iron, dual-mode, band-stop, i inne)
• Multipleksery (Diplexery, OMUX, i inne)
• Sprzęgacze
• Polaryzatory
• OMT’s

Projektowanie

Fest3D umożliwia automatyczne projektowanie kilu typów elementów według specyfikacji użytkownika. Obecnie użytkownik może syntezować filtr pasmowoprzepustowy, dwuprzepustowy, dolnoprzepustowy oraz przejście falowodowe (prostokątne stożki).

Podczas syntezy przeprowadzane są symulacje pełno falowodowe w celu uwzględnienia wpływu modów niepropagujących. Dzięki temu, a także zaawansowanym algorytmom stosowanym w każdym przypadku, proces syntezy zapewnia bardzo dobrą odpowiedz w odniesieniu do specyfikacji użytkownika bez potrzeby przeprowadzania ponownej optymalizacji.

Fest3D posiada narzędzie składające się z kilku algorytmów optymalizacyjnych (Simplex, Powell i Gradient). Postęp optymalizacji można monitorować w czasie rzeczywistym. Można również proces zatrzymać oraz ponownie konfigurować i wznowić z poziomu graficznego interfejsu użytkownika.

Idem

Idem jest przyjaznym dla użytkownika narzędziem służącym do generowania makromodeli z liniowo pulsującą strukturą wyposażoną w wiele portów. Charakteryzowania odpowiedzi struktury można dokonać wykonując bezpośrednio pomiary lub przeprowadzając symulacje komputerowe w dziedzinie częstotliwości bądź czasu. Otrzymane modele są generowane w typowych formatach SPICE, które są wymagane dla symulacji w procesie projektowania. Idem umożliwia przetwarzanie SPICE wszystkich rodzajów liniowych struktur, komponentów, połączeń i pakietów, niezależnie od swojej naturalnej charakterystyki i obszaru zastosowania.

Idem jest opcjonalną częścią CST Studio Suite. Jest również dostępny jako samodzielny pakiet.

Dlaczego Idem

Idem wykorzystuje najlepsze w swojej klasie algorytmy do budowy makromodeli, które zawierają opatentowany moduł przyczynowo skutkowy oparty na transformacie Hilberta. Wysoce skalowalne moduły umożliwiają wprowadzenie nieograniczonej liczby portów, oraz realizacje symulacji z gwarancją zachowania stabilności podczas stanów przejściowych.

Spark3D

Spark3D jest unikatowym narzędziem do określenia poziomu mocy sygnału RF, który wywoła przebicie. Jest wykorzystywany w szerokim zakresie urządzeń pasywnych, opartych na wnękach rezonansowych, falowodach, liniach mikropaskowych i antenach. Obliczone rozkłady pól EM w symulacji CST Studio Suite® mogą być bezpośrednio importowane do Spark3D w celu analizy pod kątem przebicia w próżni, oraz wyładowania w gazach. Spark3D oblicza maksymalną moc, którą urządzenie może obsłużyć, nie powodując efektu wyładowania. Konwencjonalnie, do oszacowania przebicia stosuje się zależności matematyczne. Spark3D wykorzystuje obliczenia numeryczne dzięki czemu margines błędu jest bardzo mały.

Najważniejsze funkcje Spark3D:

• Możliwość importu elektromagnetycznego pola z innych symulacji EM
• Automatyczne określenie progu mocy przebicia
• Możliwość wyboru miejsc krytycznych
• Wyniki symulacji wyświetlane w czasie rzeczywistym (w rozbudowanej formie: tabele, wykresy, widoki 3D)

Spark3D jest opcjonalną częścią CST Studio Suite i jest również dostępny jako samodzielny pakiet.

Efekt wyładowania mikrofalowego w warunkach próżni jest wywołany na skutek lawiny elektronów, która jest konsekwencją wielu czynników. Efekt lawinowy elektronów powstaje z powodu uwalniania się elektronów wtórnych, gdy wysokoenergetyczne elektrony zderzają się ze ścianami urządzenia. Skutkiem tego jest pojawienie się plazmy elektronowej, która pogarsza/zmienia odpowiedź komponentów.

Za pomocą Spark3D można wykonywać pełne symulacje numeryczne uwzględniając efekty wieloczynnikowe wraz z rozkładem pola 3D EM. Odbywa się to poprzez symulacje wygenerowanych elektronów wewnątrz komponentów, oraz śledzenie ich późniejszej trajektorii wraz z oceną powstania elektronów wtórnych w czasie.

Wyładowanie gazu (znane również jako wyładowanie koronowe lub przebicie jonizujące) jest to przebicie występujące w komponentach wypełnionych gazem, wywołane poprzez tworzenie lawiny elektronów.

Optenni Lab – Łatwy w użyciu optymalizator dopasowania obwodów i oprogramowanie do analizy anten

Optenni Lab jest profesjonalnym oprogramowaniem z innowacyjnymi funkcjami analitycznymi, które zwiększą wydajność inżynierów przy dopasowywaniu impedancji układów. W efekcie, narzędzie przyspieszy proces projektowania anten. Optenni Lab oferuje szybki, w pełni automatyczny optymalizator dopasowania obwodów, w tym automatyczną generacje wielu optymalnych topologii, szacowanie dostępnego pasma pracy dla projektowanej anteny, oraz określenie najgorszego przypadku izolacji dla anten składających się z wielu elementów promieniujących. Z tym narzędziem, projektowanie anten stanie się szybsze, a dobór najlepszego rodzaju anteny łatwiejszy (w tym anten wieloportowych i przestrajalnych obwodów dopasowujące). Dodatkowo, Optenni Lab dostarcza wygodny interfejs do symulacji elektromagnetycznych oraz obwodowych.

Optenni Lab:

• Przyspieszy proces projektowania anteny i skróci czas wprowadzenia na rynek urządzeń bezprzewodowych.
• Zwiększy produktywność projektantów poprzez możliwość szybkiej oceny dostępnych anten, koncepcji, oraz poprzez redukcję wymaganej liczby wyprodukowanych prototypów.
• Zwiększy wydajność anten, dzięki czemu poprawi jakość w końcowym produkcie poprzez zwiększenie zasięgu łączności, przyspieszeniu transmisji i wydłużeniu czasu życia baterii.
• Pozwoli zaprojektować dopasowane obwody bez konieczności posiadania specjalistycznej wiedzy na temat układów dopasowujących impedancje.

Polskim dystrybutorem oprogramowania jest firma Tespol: https://tespol.com.pl/product/cst-studio-suite/