微带传输线本征模CST仿真分析实例

本期看一个自带案例，微带线的本征模分析。

仿真频率范围是0-15GHz，求解器为E。

只计算一个基础模。

背景距离在Y+的空气方向上加大。

边界是X与Y都是电边界，中心对称磁边界，Z传播方向为周期边界，符合基础模的电磁场分布。

单元长度为d=0.004m

周期边界相位参数化：phase

这个案例预先运行了这个宏，这个宏必须是phase参数扫描用，并且phase不可为零（等下解释为什么）：

所以参数扫描界面可以看见“userdefined”标志。

如果没有此步骤，参数扫描仿真结束后，只有基础的模式结果：

通过此步骤，参数扫描仿真结束后，结果出会有更多的慢波结构相关的结果：

“userdefined”这个代码是根据三维的本征模电场，提取一系列的数据。比如需要波长：

所以扫描角不可为零。

那么扫描角到底是在做什么？根据帮助文档，“phase“是两个周期边界的电场相位差：

分析结果：

1.    Phase velovity相位速度：

相位速度是对光速归一化，也就是说，这里看到0.38左右的值，表示波相位以0.38倍的光速传播，所以叫慢波结构。相速度快过光速就是快波结构。

单位是rad/s/(rad/m)=m/s.

2.    Dispersion Diagram色散图

这个结果是传播常数beta的色散曲线，单位是rad/m：

其实把频率换成角频率omega，beta对归一化，就能得到传说中的色散曲线。很多用户将这些数据导出再画线，本期就给大家展示如何在CST中完成。先拿omega：

后处理，起个好名，evaluate，应用于全部参数扫描的结果：

当然先忽略这时的横坐标名称，以及不是频率了：

再对beta归一（单元长度为d=0.004m）：

将XY互换：

新建1D文件夹，将最后的结果Mode1拷贝进入。右键点击曲线属性，设置横纵坐标名称。 

拓展一下X轴：

导入空气线：

计算方法（归一化）：1*pi/0.004*2.998e8/1e9=235.46

曲线放在一起:

其实这个图也是表示相速度和光速的关系，这里看到红线较低，处于慢波区间。感兴趣的用户可以继续验证，看红线除以绿线是不是等于phase velocity。

3.    Group velovity群速度：

4.   Pierce 耦合阻抗，功率流，电场：

电场是总场E（abs），包含各次空间谐波。功率流P是1焦耳乘以群速度。

小结：

1.    相位扫描需要参数“phase”，所以强烈建议开始时用模板，省事很多。

2.    Phase不要为零。

3.    可在CST中获取文献中常见的V型色散图，用于研究能级禁带超材料等等。