CST入门03-CST材料库和材料属性详细介绍(2)
Type Corrugated wall波纹壁:
波纹壁是具有一定深度、间隙宽度和小齿宽的周期性重复的矩形波纹的平面。
如果按照实际建模,网格最终会有非常多的网格单元来代表所有的细节。在许多情况下,如计算s参数,波纹本身内场我们并不感兴趣。用相同宏观性能的合适材料来代替真正的波纹就足够了。就像有损耗金属的表面阻抗一样。
Corrugated wall波纹壁仅适用于瞬态解算器和四面体频域求解。
设置需要定义如下参数:Corrugation depth波纹深度,gap width间隙宽度,tooth width齿宽:
Type Ohmic sheet欧姆面片:
用于瞬态解算器、四面体频域和积分方程解算器。
设置参数Resistance 电阻/ Reactance电抗/ Reference freq参考频率:薄片的复阻抗和测量阻抗的参考频率。单位是欧姆,在这里使用时可以理解为“每平方欧姆-Ohm/sq”。“每平方”指的是在材料样品上施加直流电压的测量坏境,材料样品的横截面是一个平方。若参考频率为缺省,则自动假定频率求解器设置频率范围的中心值。
TLM求解器中欧姆面片模型是不可穿透的----磁场在表面的一边不能通过到另一边。即使对于一个无限小的物体,对每一侧场的两个阻抗也是独立的。例如,考虑一个5×5mm的无限薄的板,设置为250Ohm/sq。瞬态解算器中等效为从一个边到另一个边总电阻为250欧姆,TLM解算器中等效为两个250欧姆并联,横跨则为125欧姆的总阻抗。
Surface impedance (table)表格形式的表面阻抗:
表面阻抗与物体表面上的切向电场和磁场有关。磁场在物体内部的影响可用物体表面的等效电流来描述。
表面阻抗模型以表的形式给出,就是设置其电阻和电抗随频率变化。
Frequency/Resistance/Reactance/Weight:
通过在不同频率点设置几个值来定义具体电阻和电抗。此外,为每个频率分配一个权重(值大于或等于0),以引导插值算法,减少与给定频率点对应的误差。
Max order:指定允许的最大模型阶数。在不满足误差收敛准则的情况下,最优拟合模型的计算直至最大阶。增加模型阶数可以提高计算精度,但会增加内存消耗和计算时间。
Used order:显示插值算法提供的有效模型顺序。
Error limit:误差控制,在寻找最佳拟合模型时指定误差停止规则。误差对应于(复)阻抗值和拟合曲线之间的均方根误差(也称为L2范数)。Errorlimit可以解释为在测量实际材料性能时的“误差”或“不准确度”。
Error:显示得到的拟合误差,即(复)阻抗值与拟合曲线之间的均方根误差。
Use data in frequency range:允许拟合算法仅使用位于用户定义的“频率范围设置”内的频率数据点。激活此复选框能够对材料进行准确的数据拟合,提高精度同时会增加计算量和内存消耗,取决于输入的材料数据是否足够。
Transparentsheets:打勾代表sheet两侧的电场相同;不打勾代表sheet的正面和背面之间不会有任何直接的耦合。积分求解器会默认当作打勾的。
Thin panel薄面:
这是一种由一个或多个层的材料组成的薄面,并通过设置每个组成层的厚度和材料来定义。他和“lossy metal有损金属”的不同是电磁场可以穿过Thin Plane薄面。
Thin Plane模型是一维的:他能表示法向面的反射和透射,但不能计算表面或层间传播的电磁场。
只有由无厚度的由面组成的物体才应设置为Thin Plane。将面的实际厚度作为电参数(介电常数、磁导率和电导率等)。
由不对称分层夹层构成的Thin Plane材料只能附着在两个不同面的实体上。必须通过在物体表面的任何一点上加一个局部坐标来区分物体的各个面,局部坐标的w矢量从“背面”(第一层)指向“前方”(最后一层)。
适用于Thin Plane的应用包括汽车上的碳纤维面板、金属溅射的电介质体表面,以及喇叭和天线上的天线罩。如果要忽略场对面的穿透,那么应该使用金属片代替。
TLM求解器常用Thin Plane材料,允许设置普通、各向异性或丝网类型的层。还可以定义每一层相对于其他层的旋转角度。
瞬态解算器只允许正常类型的层或具有各向同性孔形(即圆形或矩形排列)的丝网类型。每一层相对于其他层的旋转角度必须为0。层结构必须对两个端口是对称的。
点开Layers按钮,将打开如下对话框定义层。可以直接指定其S参数作为频率的函数。
Perforations穿孔材料:
一般为钢丝网或通风材料。金属丝网是一种典型的用于电磁屏蔽的材料,通常以层压结构夹在其他材料之间。
穿孔材料只能应用于sheet对象,但不是直接用的。必须首先创建穿孔材料,然后将其作为Thin plane薄板材料附着层,然后再附着在sheet对象上。
有三种类型的穿孔材料:丝网wire mesh或开放式孔vent open area或间距式孔Vent pitch。需要设置电导率、厚度、宽度。
丝网wire mesh:
Mesh properties设置中:指定钢丝网孔的几何属性。
HoleShape孔的形状:分别是菱形,矩形对齐,矩形交错,圆形。
Holes per unit length X(Y) dir X和Y方向孔的数量。
如果孔的形状是菱形或矩形交错,或者X、Y方向上的孔数不同,金属网则为各向异性。X、Y遵循局部坐标的设置。
开放式孔vent open area:
空面积比Free area ratio:0到1之间的数字,指是被孔的整个面积的比例。求解器不考虑孔洞排列的模式——无论是在矩形还是交错排列。此选项仅适用于vent open area。
对于不同种类排布,算法略有不同,如下:
Vent pitch孔间距:指定孔与孔之间的中心距离。
间距式孔Vent pitch的区别就是不用面积比来区分占比而是用pitch节距来表示。
Shielded cable屏蔽电缆: :屏蔽电缆广泛应用于工业应用中,以抑制相邻导线之间不必要的串扰效应。典型的屏蔽电缆就是同轴电缆。只有细线才能穿这种材料。只有TLM求解器支持使用。
图中各个设置含义为:
Braid diameter编织直径:设定材料的编织直径。编织直径应始终大于内线直径。
Inner wire diameter内径:对材料内径的设定。
Inner wire resistance内线电阻:对材料内线电阻的设置。
Relative permittivity相对介电常数:设置材料的相对介电常数。
Dielectric conductivity电导率:设置材料的电导率。
Transfer impedance: 测量屏蔽效果的一个方法是通过传递电阻和传递电感来确定传递阻抗值。
Resistance电阻:材料电阻的设置。
Inductance电感:对材料的电感进行设置。
Temp. dependent温度关联材料特性:
顾名思义就是和温度相关的材料特性,定义相对介电常数、相对磁导率和电导率VS温度的关系。例如,铜的电导率与温度的近似关系如下图所示::
在界面中类似如下定义方法即可:
最上方Temperature field中可选import field和automatic。Import是导入一个已知的温度project的温度分布,automatic则为默认的初始化状态。
Temperature dependency中选择具体是哪个属性和温度相关,比如这里选择的是电导率,其他没定义的就认为和温度无关特性了。
所有能设置的general页中材料TYPE这里介绍完了,下回介绍基本物理属性: