Что такое анализ электромагнитных волн?

Что такое анализ электромагнитных волн?

Анализ электромагнитных волн — это тип метода численного анализа, который использует компьютер на начальном этапе разработки продукта.

Это тип CAE (компьютерного проектирования), который визуализирует электрические и магнитные поля в диапазоне высоких частот и используется для изучения мер противодействия для ЭМС (электромагнитной совместимости).

Его можно использовать для волноводного анализа в двумерной области, резонансного анализа в трехмерной области и анализа переходных процессов.

Применение электромагнитного анализа

Наиболее распространенными применениями анализа электромагнитных волн являются численный анализ с использованием компьютеров во время разработки продукта и анализ дефектов во время разработки.

Анализ электромагнитных волн является типом анализа электромагнитного поля и также используется при анализе цепей для радиосвязи, антенн и радаров, которые используют высокие частоты, а также при анализе электромагнитной совместимости для ЭМС. Анализ электромагнитных волн стал областью численного анализа при разработке продукта и является незаменимым инструментом при проектировании и разработке прикладных продуктов с использованием электромагнетизма.

Типы анализа электромагнитных волн

Например, метод моментов (MoM), который полезен для анализа ЭМС неограниченных задач излучения, отлично подходит для анализа структуры однородных диэлектрических материалов. Однако он не подходит для анализа неоднородных структур.

Метод конечных элементов (FEM) — это метод, который сечет всю область конструкции для анализа и хорош для моделирования неоднородных структур. Однако он не моделирует проблемы излучения так же эффективно, как метод моментов.

Метод конечных разностей во временной области (FDTD) сечет все пространство и, в отличие от методов моментов и конечных элементов, выполняет анализ во временной области. Это делает его подходящим для анализа переходных процессов и превосходным для моделирования сложных неоднородных структур.

Принцип анализа электромагнитных волн

В компьютерном анализе электромагнитных волн среда моделируется путем разделения пространства, обычно называемого сеткой, и уравнения Максвелла решаются для каждой сетки. Дискретизация пространства, используемого в расчетах, потребляет память компьютера, и чем больше сеток, тем больше времени требуется для решения уравнений.

Для крупномасштабного электромагнитного анализа объем памяти и процессорного времени, используемых компьютером, устанавливает предел для вычислений. Различные граничные условия, такие как изолирующая граница, периодическая граница, граница симметрии и граница импеданса, а также временной шаг и частота могут быть установлены в соответствии с требуемым анализом.

Для электромагнитного анализа он решает уравнения Максвелла в полной временной области в каждый момент времени, обратную матрицу, которая суммирует коэффициенты основного уравнения при моделировании методом конечных элементов, произведение матриц в методе матрицы переноса и интегральное уравнение в методе момента. При расчете с помощью методов split-step или beam propagation решаются БПФ и обратное БПФ.

Как выбрать анализ электромагнитных волн

Анализ электромагнитных волн является типом анализа электромагнитного поля, и существуют различные методы, используемые для анализа шума и т. д. Каждый метод имеет различные характеристики. Например, необходимо полностью рассмотреть, какой метод выбрать, основан ли анализ на интегральных или дифференциальных уравнениях.

И необходимо понимать, почему используются высокочастотные приближения цепей. Обратная связь по проектированию важна, принимая во внимание характеристики метода анализа.

Структура анализа электромагнитных волн

Результаты расчетов анализа электромагнитных волн представлены вместе с числовыми значениями в легко читаемых цветных графиках и контурных диаграммах. Электромагнетизм является сложным явлением, поскольку он невидим невооруженным глазом, а визуальные представления облегчают понимание этого явления для людей, не знакомых с электромагнитными полями и неинженерами.

Программное обеспечение для анализа электромагнитных полей также называется симулятором электромагнитного поля. Симуляторы 2.5D классифицируются на 2.5D и 3D в зависимости от размерности структуры, которую можно проанализировать. Симуляторы 2.5D могут анализировать структуру, состоящую из нескольких слоев, каждый слой имеет 2D фигуру. Однако структуры с разными электрическими свойствами не могут быть размещены на одном слое.