Hallo alle zusammen, ich bin absoluter Neuling in CST und versuche mit der kostenlosen CST Studio Software ein paar Grundlagen zu lernen. Jedoch ist mir etwas Grundlegendes noch nicht ganz klar. In CST kann man die Anzahl an Cells per Wavelength angeben. Als Beispiel: Ich möchte eine Patchantenne realisieren bei 2 GHz. Die kleinste Leitungsbreite ist 400um. Welche Zahl schreibe ich dann in Cells per Wavelength rein? Je größer desto besser, aber welches ist der intelligenteste Wert zwischen Berechnungsaufwand und der zu erzielenden Genauigkeit? Wie überschlage/ berechne ich das? Beste Grüße
CST_neuling schrieb: > Wie überschlage/ berechne ich das? Das hängt von der Rechenleistung deines Computers ab. Probiers einfach aus. Der Rechenaufwand steigt quadratisch mit der Grösse der Zellen. Deshalb wird man zunächst mit einem relativ groben Raster experimentieren, und wenn es an die endgültige Fertigstellung geht, darf die Berechnug auch mal länger dauern.
nachtmix schrieb: > mit der Grösse der Zellen Sollte natürlich heissen "mit der Zahl der Zellen pro Länge", also der Feinheit.
Der Feinheit heist wieviele Zellen in eine Wellenlänge hinein gesetzt werden. Alsi machen wir Cells per Wavelength = 15 bei einer Frequenz von 2 GHz. Die Struktur würde dann, 2 GHz -> ca. 150mm /15 = 10mm mit Zellen der Größe 10mm berechnet werden. Darf ich mir das so vorstellen?
Naja, die Groesse der Zelle ab der Wellenlaenge ist eine Sache. Die andere Sache ist die feinste Strukturaufloesung. Wenn du 0.4 mm in einer Richtung Strukturaufloesung hast, ist das die Gittergroesse in dieser Richtung, resp in der Umgebung. Dann gibt es noch lokale Gitter, indem man die Antennen auswaehlt un der eine eigene Gitterung verpasst. Eingekuerzt... ich schau mit jeweils 200-600k Gitterzellen durchzukommen. Sonst ist es zu aufwendig zum Rechnen. Aufgrund der Resultate sieht man dann ja wo die Fehler sind, und kann dann allenfalls nachbessern.
Wenn es zu grob ist, meckert er (...minimum 5 meshcells per Leitung o.Ä.). Wenn man beliebig fein macht, sieht man eigentlich keine Verbesserung mehr am Ergebnis. Manchmal macht es Sinn, bestimmte Strukturteile (feed) besonders fein meshen zu lassen, da er sich sonst beschwert, da kann man an solchen sensiblen Stellen dann z.B. ein Vakuumklötzchen reinsetzen und das bei Bedarf extra meshen lassen.
Das automatic mesh refinement nimmt einem heutzutage eine Menge Arbeit ab und führt meist auch ohne Vorwissen zu anständigen Ergebnissen. Feeds werden zb in der Regel nach wenigen refinement iterationen automatisch feiner aufgelöst. Ein einfacher Test besteht grundsätzlich darin, das Gitter sukzessive zu verfeinern, bis sich an den Ergebnissen nichts oder kaum etwas mehr ändert. Irgendwann kriegt man ein Gefühl dafür, welche Zellendichte in welchem Fall sinnvoll bzw. nötig ist. Ein verbreiteter Anfängerfehler ist auch, mit viel zu komplexen Geometrien anzufangen. Einfaches Beispiel: Das wunderschön ausmodellierte Gewinde im STEP file der SMA Buchse wird die Zellenzahl explodieren lassen aber sicher nicht zu einem "genaueren" Ergebnis als ein einfacher Zylinder führen...
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CST_neuling schrieb: > Alsi machen wir Cells per Wavelength = 15 bei einer Frequenz von 2 GHz. Das ist viel zu grob. Leitungsstücke mit der Länge von z.B. λ/8 und weniger, haben schon regelrechte Transformationseigenschaften und werden deshalb auch zu Anpassungszwecken eingesetzt. Annähernde Frequenzunabhängigkeit nimmt man unterhalb von λ/100 an, und selbst da ist Vorsicht geboten. Wenn du jemals UKW-Radios gebastelt hast, 100 MHz entsprechen 3m Wellenlänge, wirst du gemerkt haben, dass es ein spürbarer Unterschied ist, ob eine Leitung -z.B. eine Masseleitung-, 3cm lang ist oder 2cm oder 4cm.
nachtmix schrieb: > Annähernde Frequenzunabhängigkeit nimmt man unterhalb von λ/100 an, und > selbst da ist Vorsicht geboten. Hmmm... Alles pauschal mit λ/100 zu diskretisieren wär zwar schön und einfach aber 1) kaum machbar (Speicher- / Rechenaufwand) 2) nicht besonders sinnvoll. Es gibt durchaus Fälle, wo eine hohe Meshing Dichte nötig ist (i.A. an Stellen wo die Feldgradienten und Leistungsdichten hoch sind, aber z.B im Fernfeld von Antennen reicht auch λ/10, um Gain und Feldverteilung zu beurteilen, und grosse Fehler wird's auch dann nicht geben. Allgemein heikel bis problematisch sind Simulationen, in denen einerseits sehr feine Feed-Strukturen vorhanden sind und gleichzeitig ein grosses Gesamtvolumen simuliert werden soll. In diesen Fällen würde ich einem CST-Anfänger auf jeden Fall raten, den frequency domain solver mit tetahedralem Mesh inkl. automatic mesh refinement (ist eh defaultmässig aktiviert) zu verwenden. Damit lassen sich auch diese Fälle relativ gut bearbeiten. Falls die Meshzahl nach einigen Refinement-Schritten explodieren sollte, hilft nur eine Vereinfachung der Geometrie und/oder das Einfügen von Symmetrieebenen. Man sieht im Mesh view immerhin sofort, welches die problematischen Stellen sind. Manuelles Eingreifen kann z.T zwar auch helfen, setzt aber definitiv etwas Erfahrung voraus.
Warum benötigt ein Löser im Frequenbereich eigentlich weniger Zellen als die Löser im Zeitbereich? Und warum werden je nach Bereich unterschiedliche Gitterstrukturen benutzt?
Markus schrieb: > Warum benötigt ein Löser im Frequenbereich eigentlich weniger Zellen als > die Löser im Zeitbereich? > Und warum werden je nach Bereich unterschiedliche Gitterstrukturen > benutzt? Je nach Solver-Methode bzw. Algorithmus wird ein rechteckiges hexahedrales Mesh (bzw kleine "Würfelchen" in FDTD) oder ein tetraedrales Mesh vorausgesetzt (CST's frequency domain solver). In den kommerziellen state-of-the-art Implementierungen dieser Algorithmen ist es grundsätzlich möglich mit Gittern zu arbeiten, deren Gitterpunkte nicht 100% gleichmässig angeordnet sind. Wie oben beschrieben ist das extrem hilfreich bis zwingend, um den Rechenaufwand in einem realistischen Bereich zu halten. Bei der Diskretisierung gibt es aber nicht beliebige Freiheiten. Bei FDTD zum Beispiel bedingt das Einfügen eines zusätzlichen Gitterpunkts im Mesh, dass gleichzeitig ein Gitterpunkt auf allen existierenden Kanten hinzugefügt werden muss, welche sich mit den drei Raumebenen durch den neuen Punkt schneiden (ich hoffe das ist halbwegs verständlich). wenn ein bestimmter Bereich höher aufgelöst werden soll, muss somit leider auch ein "3D-Kreuz" durch das ganze Simulationsgebiet ebenfalls jeweils höher aufgelöst werden. Das tetrahedrale Gitter bietet hier mehr Freiheitsgrade, so dass extremere Verhältnisse zwischen fein und grob innerhalb desselben Simulationsvolumen machbar sind. Nachteil bei freqiency domain ist dafür, dass jeder Frequenzpunkt einzeln simuliert werden muss (ok bei schmalbandigen Strukturen), während ein Zeitbereich-Solver inhärent breitbandig rechnet und damit sicher keine dips und Resonanzen im Frequenzgang versehentlich "verschluckt".
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