Solveur hybride CST Studio Suite pour l'analyse électromagnétique au niveau du système

La simulation de structures électriquement grandes et très complexes est une tâche complexe en raison du rapport hauteur/largeur élevé entre les plus petits détails et le domaine de calcul global. L'analyse de ces problèmes multi-échelles peut prendre du temps et nécessiter des ressources de calcul importantes si l'on utilise une seule méthode numérique (méthode de force brute).

Une méthode plus efficace pour réaliser une analyse électromagnétique à l'échelle du système consiste à diviser le problème en sous-domaines. Cela permet de choisir la méthode la plus appropriée pour résoudre un sous-domaine particulier de la simulation, ce qui accélère l'analyse et, par conséquent, raccourcit le cycle de développement du produit. Suite Studio CST, cette approche est appelée la Tâche de résolution hybride.

La figure 1(a) illustre la simulation d'une antenne parabolique à réflecteur avec une antenne cornet. Au lieu d'utiliser un seul solveur (solveur temporel) pour mailler et analyser l'ensemble du système, ce qui nécessite une discrétisation 3D de l'espace libre entre la source et la plateforme, vous pouvez utiliser la tâche de résolution hybride. Cette méthode crée deux projets de simulation : un pour l'antenne cornet et un pour le réflecteur, qui effectuent une simulation séquentielle.

Figure 1 : (a) Réflecteur à antenne cornet (b) Antenne cornet et antenne réflectrice séparées en 2 projets

Un solveur hybride peut être facilement configuré à l'aide de la tâche Hybrid Solver dans l'interface System Assembly and Modeling (SAM).

Figure 2 : Tâche de résolution hybride

Il existe deux méthodes de couplage (Figure 2) à choisir lors de la configuration de la tâche de résolution hybride :

1. UnidirectionnelPour les configurations où le couplage de champ entre les domaines source et plateforme est faible ou inexistant (systèmes faiblement couplés). Les sources sont calculées en premier. Les données de couplage (champ proche ou champ lointain) proviennent uniquement du domaine source vers le domaine plateforme.
2. Bidirectionnel:Échangez des données de couplage de manière itérative entre les domaines source et de plateforme (c'est-à-dire des systèmes étroitement couplés).

Créer un projet de simulation (figure 4(a)) d'une plateforme (parabole réflectrice) et d'une source (antenne cornet d'alimentation), comme illustré respectivement aux figures 4(b) et 4(c), vous permettra d'affecter le solveur le plus approprié à chaque projet. Dans ce cas, le solveur d'équations intégrales (I-solver) pour le projet plateforme et le solveur temporel (T-solver) pour le projet source sont choisis. Selon la position de la source par rapport au système global, les sources en champ proche et en champ lointain peuvent être utilisées comme excitation pour le réflecteur parabolique.

Figure 4 (a) : Créer un projet de simulation

Figure 4 (b) : Projet de plateforme

Figure 4 (c) : Projet source

Chaque projet de simulation est créé automatiquement et accessible comme un projet 3D standard pour analyser les résultats de chaque étape. Pour comparer différents scénarios d'assemblage, plusieurs tâches de solveur hybride peuvent être assignées avec différents paramètres, tels que le type de couplage, la gamme de fréquences et le solveur de sous-domaine. Plusieurs solveurs sont disponibles pour différentes applications, comme les domaines temporel et fréquentiel, les domaines asymptotiques, intégraux et TLM.

Figure 5 : Paramètres de tâche

Après la simulation, les résultats associés à la tâche du solveur hybride sont accessibles directement depuis l'arbre de navigation. Vous pouvez facilement comparer les résultats en champ lointain (figure 6(b)) pour différents types de couplage et le choix des sources (champ proche ou champ lointain) et optimiser la conception selon vos besoins. Le solveur hybride permet d'analyser les paramètres S, l'efficacité des antennes, les distributions de champ, le courant de surface, les diagrammes de rayonnement en champ lointain et bien d'autres caractéristiques du système.

Figure 6 : (a) Arbre de navigation (b) Résultats en champ lointain (c) Distribution des courants de surface

Le solveur hybride est utile pour simuler des systèmes plus grands en décomposant le système assemblé en domaines individuels. Son principal avantage est de réduire considérablement le temps de simulation, avec des besoins en ressources système bien inférieurs à ceux de la méthode de force brute, tout en préservant la précision des résultats.

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