什么是電磁波分析?
?電磁波分析是一種從產(chǎn)(chǎn)品開(kāi)發(fā)(fā)的早期階段就使用計(jì)(jì)算機(jī)(jī)進(jìn)(jìn)行數(shù)(shù)值分析的方法。
CAE(計(jì)(jì)算機(jī)(jī)輔助工程)的一種,可可視化高頻范圍內(nèi)(nèi)的電場(chǎng)和磁場(chǎng),并用于考慮 EMC(電磁兼容性)對(duì)策。
我們使用麥克斯韋方程(電磁波的控制方程)進(jìn)(jìn)行模擬并計(jì)(jì)算電磁波的行為??梢贓M(jìn)行二維域中的波導(dǎo)(dǎo)分析、三維域中的共振分析、瞬態(tài)(tài)分析等。
電磁波分析的應(yīng)(yīng)用
電磁波分析通常用于產(chǎn)(chǎn)品開(kāi)發(fā)(fā)過(guò)程中基于計(jì)(jì)算機(jī)(jī)的數(shù)(shù)值分析,以及開(kāi)發(fā)(fā)過(guò)程中出現(xiàn)(xiàn)問(wèn)題時(shí)(shí)的分析。
電磁波分析是電磁場(chǎng)分析的一種,也用于使用高頻的無(wú)線(xiàn)通信電路、天線(xiàn)、雷達(dá)(dá)等的分析,以及EMC的電磁兼容性分析。電磁波分析是產(chǎn)(chǎn)品開(kāi)發(fā)(fā)過(guò)程中數(shù)(shù)值分析的一個(gè)(gè)領(lǐng)(lǐng)域,是利用電磁學(xué)(xué)設(shè)(shè)計(jì)(jì)和開(kāi)發(fā)(fā)應(yīng)(yīng)用產(chǎn)(chǎn)品不可或缺的工具。
電磁波分析的類(lèi)型
例如,矩量法 (MoM) 可用于無(wú)約??束輻射問(wèn)題的 EMC 分析,非常適合分析均勻介電材料的結(jié)(jié)構(gòu)(gòu)。然而,它不適合分析非均勻結(jié)(jié)構(gòu)(gòu)。
有限元法(FEM)對(duì)結(jié)(jié)構(gòu)(gòu)的整個(gè)(gè)區(qū)(qū)域進(jìn)(jìn)行網(wǎng)(wǎng)格劃分,適合對(duì)異質(zhì)(zhì)結(jié)(jié)構(gòu)(gòu)進(jìn)(jìn)行建模。然而,它無(wú)法像矩量法那樣有效地模擬輻射問(wèn)題。
與矩法或有限元法不同,一種稱(chēng)為有限差分域法(Finite Difference Time Domain,F(xiàn)(xiàn)DTD)的方法對(duì)整個(gè)(gè)空間進(jìn)(jìn)行網(wǎng)(wǎng)格化并在時(shí)(shí)域中進(jìn)(jìn)行分析。因此,它適用于瞬態(tài)(tài)分析,并且非常適合復(fù)(fù)雜異質(zhì)(zhì)結(jié)(jié)構(gòu)(gòu)的建模。
電磁波分析原理
在使用計(jì)(jì)算機(jī)(jī)的電磁波分析中,通常通過(guò)劃分稱(chēng)為網(wǎng)(wǎng)格的空間來(lái)對(duì)介質(zhì)(zhì)進(jìn)(jìn)行建模,并對(duì)每個(gè)(gè)網(wǎng)(wǎng)格求解麥克斯韋方程組。離散化計(jì)(jì)算所用的空間會(huì)(huì)消耗計(jì)(jì)算機(jī)(jī)內(nèi)(nèi)存,而且網(wǎng)(wǎng)格越多,求解方程所需的時(shí)(shí)間就越長(zhǎng)。
在大規(guī)(guī)模電磁波分析的情況下,計(jì)(jì)算限制由計(jì)(jì)算機(jī)(jī)使用的內(nèi)(nèi)存量和CPU時(shí)(shí)間設(shè)(shè)置。您可以根據(jù)(jù)分析需要設(shè)(shè)置絕緣邊界、周期邊界、對(duì)稱(chēng)邊界、阻抗邊界等各種邊界條件以及時(shí)(shí)間步長(zhǎng)和頻率。
在電磁波分析中,整個(gè)(gè)時(shí)(shí)域中的麥克斯韋方程組在每個(gè)(gè)瞬間求解,當(dāng)(dāng)使用有限元法建模時(shí)(shí),計(jì)(jì)算概括基本方程系數(shù)(shù)的逆矩陣,傳遞矩陣法計(jì)(jì)算矩陣的乘積,并用矩量法計(jì)(jì)算逆矩陣。當(dāng)(dāng)使用分步法或光束傳播法計(jì)(jì)算時(shí)(shí),求解FFT和逆FFT。
如何選擇電磁波分析
電磁波分析是電磁場(chǎng)分析的一種,用于噪聲分析等的方法有多種,每種方法都有不同的特點(diǎn)(diǎn)。例如,需要仔細(xì)(xì)考慮是否使用積分方程或微分方程進(jìn)(jìn)行分析以及選擇哪種方法。
您需要了解為什么使用高頻電路近似??紤]到分析方法的特點(diǎn)(diǎn),設(shè)(shè)計(jì)(jì)反饋非常重要。
電磁波分析結(jié)(jié)構(gòu)(gòu)
電磁波分析的計(jì)(jì)算結(jié)(jié)果以易于閱讀的顏色編碼圖和等值線(xiàn)圖以及數(shù)(shù)值的形式表示。電磁學(xué)(xué)是一種肉眼無(wú)法看到的困難現(xiàn)(xiàn)象,視覺(jué)表示可以讓不熟悉電磁場(chǎng)或非工程師的人更容易理解該現(xiàn)(xiàn)象。
電磁場(chǎng)分析軟件也稱(chēng)為電磁場(chǎng)求解器??梢苑治齙慕Y(jié)(jié)構(gòu)(gòu)維度分為2.5維和3維。 2.5維模擬器由多層組成,可以分析每層都存在二維圖形的結(jié)(jié)構(gòu)(gòu)。然而,具有不同電特性的結(jié)(jié)構(gòu)(gòu)不能放置在同一層上。