CST基礎(chǔ)044-時(shí)域求解器
CST是Computer Simulation Technology的縮寫，是一款被廣泛使用的高端電磁仿真分析軟件。CST基礎(chǔ)使用系列文章共計(jì)有100多篇，主要講解CST仿真分析時(shí)常用的基礎(chǔ)操作和基本使用技巧，幫助用戶更好的理解和掌握CST的使用。
時(shí)域求解器設(shè)置操作命令：Simulation > Solver > Setup Solver。
CST中經(jīng)常使用的Time Domain Solver按字面意思就是時(shí)域求解器。那么在什么時(shí)域用什么方式進(jìn)行仿真呢?
首先從設(shè)置頻率開始：設(shè)置關(guān)注的頻率范圍時(shí)，Excitation Signal的長度和形狀會(huì)改變。因?yàn)橛脮r(shí)域進(jìn)行仿真分析，所以會(huì)采用和仿真頻率成分相關(guān)的時(shí)間信號(hào)。
通過頻率設(shè)置得到的Excitation Signal會(huì)連接到所設(shè)置的Port1，然后在仿真模型中，信號(hào)一部分反射，一部分傳遞到Port2，或消耗為Loss，或輻射到仿真空間外。換句話說，連接到端口1的信號(hào)不管怎樣會(huì)在計(jì)算區(qū)域被消耗。仿真空間內(nèi)的信號(hào)總量經(jīng)過消耗變成0時(shí)，這意味著不會(huì)再有能量變化，所以仿真結(jié)束。此時(shí)，再將獲得的時(shí)域中的反射、傳輸信號(hào)等轉(zhuǎn)換為頻域，得到的結(jié)果就是我們常用的S-Parametero。
這里可能會(huì)產(chǎn)生一個(gè)疑問，怎樣確定信號(hào)總量歸零的時(shí)間？如果要達(dá)到信號(hào)完全歸零，可能需要進(jìn)行非常長時(shí)間的仿真分析因此，可以輸入Accuracy表示接近0值的程度，比如，將信號(hào)總量衰減到0.001為止看做是歸零的狀態(tài)，那么Accuracy設(shè)置為-30dB即可。
要查看是否達(dá)到了所設(shè)置的Accuracy，就要通過導(dǎo)航樹中的Energy結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)。下圖是Accuracy設(shè)置成-30dB時(shí)的Energy結(jié)果。時(shí)域的仿真進(jìn)行到該Energy值達(dá)到設(shè)定的Accuracy時(shí)停止。
還有另外一種終止仿真的方法一一就是對(duì)Maximum solver duration進(jìn)行設(shè)置，不好收斂的仿真結(jié)構(gòu)可以采用此方法來結(jié)束仿真。在Setup Solver - Special一 Steady State中進(jìn)行此項(xiàng)設(shè)置，默認(rèn)設(shè)置是Number ofpulses20，這意味著在20個(gè)周期的脈沖信號(hào)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行仿真分析，如果該時(shí)間內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)能量收斂，仿真也會(huì)終止。下面章節(jié)的內(nèi)容將會(huì)介紹準(zhǔn)確進(jìn)行仿真所需要確認(rèn)和設(shè)置的事項(xiàng)。
Time Domain Solver中確認(rèn)仿真結(jié)果是否準(zhǔn)確的方法是確認(rèn)時(shí)域仿真是否收斂的。
通過Time Domain Solver進(jìn)行仿真分析時(shí)，可能會(huì)遇到如右圖所示的警告提示。警告內(nèi)容為：仿真不是因?yàn)镋nergy值達(dá)到設(shè)定的Accuracy而結(jié)束，而是因?yàn)樵O(shè)置的Maximum solver duration達(dá)到限制時(shí)間而結(jié)束，所以可能會(huì)出現(xiàn)不準(zhǔn)確的仿真結(jié)果。從提示中可以看到，仿真要取得準(zhǔn)確的結(jié)果，就需要Energy達(dá)到Accuracy的設(shè)置值后仿真結(jié)束才行。要使Energy達(dá)到收斂值，可以將限制時(shí)間: Setup Solver 一Special一SteadyState中的Maximum solver duration的脈沖數(shù)量設(shè)置為更大值。
此外，還可以通過1D Results的Balance結(jié)果來確認(rèn)仿真準(zhǔn)確性。Balance可通過左側(cè)下方的公式計(jì)算得到。仿真無源元器件時(shí)，Balance值不能大于1。但是，如下圖紅色曲線所示仿真沒有達(dá)到Accuracy或網(wǎng)格劃分稀疏會(huì)導(dǎo)致Balance值出現(xiàn)大于1的情況。這意味著仿真結(jié)果不準(zhǔn)確，所以需要將Maximum solver duration設(shè)置為更大的值，或者網(wǎng)格加密一些，以便Energy達(dá)到Accuracy。
