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CST MWS如何较准确地得到喇叭天线口面外1个波长内的场强?

05-08
想得到喇叭天线主轴上口面外1个波长内的电场和磁场。
默认情况下,bounding box大约在口面外半个波长处。如果在bounding box里面加probe,在外面用远场结果(设置相应的参考距离,并取消远场近似),那么发现在临近bounding box的里外两个位置得到的电磁场(分别是由probe和远场结果得到的)以及对应的波阻抗有跳变,说明至少有一种方法是不准确的。那么,应该怎样较准确地得到口面外1个波长内的电磁场呢?
注:如果bounding box外面加远场probe,那么得到的z方向的E和H都为0(说明采用了远场近似的算法),同样会得到跳变的电磁场。如果在所有距离都加probe(非远场的),那么会增大bounding box,使得计算误差增大很多(该喇叭的远场增益已知,可用以验证仿真的精度)。
除了上面提到的加probe和利用远场结果的方法外,还有什么办法能得到喇叭口面外1个波长至几个波长范围内的电磁场呢?
谢谢!

如果bounding box外面加远场probe,那么得到的z方向的E和H都为0(说明采用了远场近似的算法),同样会得到跳变的电磁场。如果在所有距离都加probe(非远场的),那么会增大bounding box,使得计算误差增大很多(该喇叭的远场增益已知,可用以验证仿真的精度)。
这几句不太懂,远场探针是使用了远场近似没错,因为忽略了高次项,想得到大范围的电场磁场数据加大计算区域应该可以的,不知道为什么会有计算误差增大很多的问题

估计是只想着增大计算区域,不去考虑网格是否仍然合理吧。

事实上,增大计算范围确实会降低精度。我仿真时将探针最远加在喇叭口面外6个波长处,得到的远场增益由22dBi(计算范围未被扩大时)变为26dBi。我想,如果用例子中的圆喇叭天线,在6个波场外加探针,也会类似地改变远场增益。
原因可能是默认的网格划分不合理。我正在用远场增益作为收敛条件自适应调整网格划分,时间会比较长,还没跑完。由于最多调整6次,可能最终仍未达到2%的收敛条件。这方面不知还有何建议?
BTW,help自然会看,如果给建议的话能否具体点,想快速入手解决问题,毕竟不是研究仿真。非常感谢!

自适应网格加密进行到pass 2时就中止了,提示“Matrix calculation failed with mesh type PBA”,建议用FPBA。请问各位大侠还有什么建议么?

建议使用FPBA。就改成FPBA试试吧

求人不如求己,折腾了好多天,终于解决了。
方法:在主轴上设置curve,加E、H和远场监视器,用I求解器求解,后处理中evaluate field on curve,以及进一步处理。
经验总结:理论上T求解器也能算,但由于计算范围较大,需要的计算资源很高。由于想要的只是点频的结果,电尺寸也偏大,故I求解器中的MLFMM最合适,算得很快,结果也不错。看看自己对应CST版本的以及新版本的视频介绍(官网有链接),在仿真前对自己的问题和各个求解器适用范围有个估计和了解,会更加顺利。“没有最好的求解器,只有最合适的求解器。”
附上一张算得的波阻抗图。



另外问一下,CST2011能不能画下图这样的场强图?怎么画?



最后,还是感谢前些天热心帮助我的朋友们

能画。不过平面会把喇叭也切了

我知道把喇叭切开的图,但我想要的是口面外的场强分布。如果带上喇叭,由于其内部场强相对很大,在图上会把外部的场强"抑制"得显示不清楚。

请问具体怎么操作?

在E-filed的3D图上点击右键,选择3D fields on 2D plane
你8楼那个问题,可以通过这个方法解决,40可以设置大一点,就看得更清楚了,自己试试



  • 右键以后3D fields on 2D plane是灰的,不能点,怎么回事?

    navigation tree选择abs试试

    NT-2D/3D results下面E-field的各个分量以及abs都试了,都不能3D fields on 2D plane,灰的

    晕,我的怎么都是亮的,菜单栏里面的呢?Results->3D fields on 2D plane

    看到help中这一句明白了为什么不能3D fields on 2D plane了。“A 2D plot shows the field results only on a two dimensional plane. This plane must be parallel to one of the mesh planes. ”我是用I求解器算的,用的表面网格,没有2D的网格平面,所以无法使用这一功能。
    事实上,我之前已经通过cutting plane+"draw 2d when cutplane is active"画出了横切喇叭以及其口面前方一定距离内的2d横切电场图。这里补充一点,CST只能画出solid内部的2d/3d场分布图,因此为了画出喇叭附近以及口面前方的场分布图,我添加了一个真空方块solid将喇叭包围,该方块最远延伸至喇叭口面前200mm。
    1、下图是E_y在某一相位下的2d图。其中,对电场值做了clamp to range,max=50,下同。



    2、下图是E_y的2d幅度图。



    3、下图是evaluate field on curve得到的喇叭口面前主轴上的E_y幅度1d图。



    4、下图是evaluate field in arbitrary coordinates得到的喇叭口面前25mm处主轴上的E_y幅度0d图。



    问题来了:
    图1的黄色框中电场不均匀,在口面处明显发生了跳变,这显然不合理。从图2也能明显看到这一点,口面前方较近的距离处居然有一个电场幅度明显较小的区域,这与我们的直观理解相悖。
    同时,这也与图3和图4的结果相悖。图3和图4的结果是一致的。并且从图3可以看出,喇叭口面前的电场是基本是随距离递减的,这与我们的期望一致。
    此外,该次计算得到的远场增益与该喇叭的已知远场增益一致,证明该次计算结果是有效的。
    如何解释图1和图2的问题?难道又是一个bug?
    注:所用CST版本为2011sp7。

    不知hawk8969在T求解器下得到的3D fields on 2D plane是不是类似我图1那样的图(不是说场分布,而是图的形式)?如果是,那么我们不用再纠结如何画图的问题,可以直接关注我发现的场分布问题了。

    我用I试了下,确实不行
    为什么不用T呢?还是觉得这种问题用T比较合适。
    关于I求解器,《help》中第一句就是“The areas of application for  the integral equation solver are S-Parameter and Farfield/ RCS calculations. The integral equation solver is of special interest for electrically large models”
    我随便仿真了个喇叭,没有你说的情况


    大哥,为什么不用T,前些天咱们讨论了那么久不是都没办法,最后用I解决的么,再回去看看本帖前面几楼吧。
    你给的图是用T得到的?
    另外,你把bounding box扩大了么?

    没有,是用T得到的

    用T计算不存在xixilili08 说的这个问题,大家可以试试看CST自带的例子中那个喇叭天线。

    用I求解器只能实现在任意一个区域或者面上显示矢量形式的场分布,还是没有办法得到模值形式的场分布图。

    小编可以在帮助文件中搜索一下Vector Plot Special Settings
    3D Results->Plot Properties-> [Specials...]->Vector Plot settings-> Draw in volume
    Draw in Volume: Use this to switch between volume and surface plot for I-Solver fields. By default  fields are plotted on the surfaces. Please note that the fields value for volume needs some time to be calculated. If sampling is too coarse compared to the wavelength the field amplitude is visualized as bubble plot, else phased arrows are plotted. It is possible to define a subvolume to be plotted.
    Specify a valid expression for the dimensions of the subvolume in global coordinates. Please note that the subvolume has to be inside the bounding box of a model but it is possible to define  a side of subvolume with length null.
    结果如下图所示:



    还可以通过export导出这个区域或者平面内的场的x,y,z方向三个分量数据。
    相信这个可以解决小编的问题了。

    嗯,我后来也知道问题出在哪儿了。
    原来把cutplane给理解错了。其实它本来的意思是这样的:The structure will be hidden, left as wire frame or set to transparent at the upper side of the cutting plane and left as before below the cutting plane. 而对于2d/3d results中电场的某个分量图或幅度图来说,它画的其实是structure表面的场值分布(By default fields are plotted on the surfaces.)。因此,我前面给的图1和图2,在喇叭区域内实际显示的是喇叭内表面的电场,而出了喇叭区域后显示的实际是我添加的vaccum solid的表面的电场。这两者并不在一个平面上:前者是倾斜的喇叭侧面,后者则在贴近bounding box侧面的位置。所以在喇叭口面分界处,显示的场值分布图出现了不连续。
    从下图可以清楚地看到启用cutplane后究竟显示的是什么。



    其实这个“问题”也可以从T和I求解器的原理上理解。T用的是体网格(基于FIT),计算直接得到整个计算区域内的场值,因此可以用3d fileds on 2d plane,所以能够直接得到我们想要的横切喇叭平面上的场值分布。而I用的是表面网格(基于MoM或MLFMM),计算得到的是structure的表面电流(以及默认得到的表面的场),然后要在后处理中计算得到某个区域或平面内的场,也就是楼上朋友提到的特别对于I求解器的draw in volume功能。根据这个道理,虽然我没有导出数据重新作图,但是相信能够得到与前面图3和图4一致的正确的图1和图2。

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