WIPL-D Pro

Электромагнитный анализ антенн и СВЧ-устройств

WIPL-D Pro

WIPL-D Pro – это исключительно мощный решатель для реализации быстрого и точного электромагнитного анализа произвольных композитных трехмерных металлических и диэлектрических структур.  

WIPL-D Pro может быть успешно использован в широком спектре технических приложений, однако демонстрирует наивысшую эффективность при анализе:

  • трехмерных антенн произвольной формы и антенных решеток;
  • больших рассеивателей – автомобилей, самолетов, кораблей, ракет;
  • антенн, располагаемых на больших объектах;
  • линий передачи и волноводов;
  • СВЧ цепей на подложках конечных и бесконечных размеров;
  • металлических и/или диэлектрических рассеивателей произвольной формы;
  • электромагнитной совместимости (ЭМС);
  • в частотах ниже кГц.

Вычислительное ядро

Вычислительное ядро WIPL-D имеет набор уникальных особенностей, каждая из которых способствует достижению беспрецедентной вычислительной эффективности. Среди прочих уникальных особенностей полного волнового моделирования, в WIPL-D применяется уникальный подход для выражения электрического размера системы через количество неизвестных модели, а не через количество элементов в расчетной сетке.    

Вычислительное ядро основано на методе моментов (MoM). Сингулярные интегральные уравнения применяются для четырехугольных элементов расчетной сетки. В отличии от ряда других вычислительных методов, в которых расчетная сетка формируется для всего объема среды, вычислительное ядро WIPL-D формирует сетку только для ее поверхности. При таком подходе, во-первых, объем среды не оказывает влияние на размеры модели. Например, при моделировании электрической связи между двумя антеннами, электрические размеры системы определяются исключительно размерами самих антенн, а не расстоянием между ними, поэтому количество неизвестных не изменяется при изменении расстояния между антеннами. Во-вторых, при поверхностной сетке нет необходимости в ограничении области анализа. Это особенно важно при моделировании явлений в свободном пространстве, таких как излучение антенн.

WIPL-D Решатель во временной области содержит удобный интерфейс и предназначен для анализа переходных процессов 3D-структур
Решатель во временной области содержит удобный интерфейс и предназначен для анализа переходных процессов 3D-структур

Сравнивая сетку из четырехугольников, используемую в WIPL-D, с сеткой из треугольных элементов, используемую в других САПР, становится очевидно, что количество элементов в первом случае практически в два раза меньше, чем во втором, так как один четырехугольник может содержать два треугольника. Отсюда, при использовании подобной аппроксимации, количество неизвестных в системе также практически в два раза меньше. Однако, базисные функции, применяемые для единичного элемента в WIPL-D это базисные функции высших порядков (HOBF) и базисные функции сверх высоких порядков (UHOBF) в случае очень больших четырехугольников, а именно, до 2-х длин волн для HOBF, и до 10-ти длин волн для UHOBF. Из-за таких больших размеров элементов, их количество в сетке резко уменьшается, что приводит к уменьшению общего числа неизвестных в несколько раз.    

В вычислительном ядре реализован ряд специально разработанных численных методов, обеспечивающих высокую стабильность вычислений. Благодаря высокой вычислительной стабильности, становится возможным моделировать системы с комбинированной сеткой: экстремально малые элементы сетки, много меньше длины волны, вместе с большими элементами сетки, размеров в несколько длин волн. Типичным примером такой комбинированной сетки, может является модель антенны с электрически малыми деталями, которая установлена на электрически большую металлическую платформу, размеры которой превышают десятки или даже сотни длин волн.          

Вместе с высокой скоростью расчетов, их точность, также является неотъемлемой частью вычислительного ядра WIPL-D. В этом контексте не ищется компромисс между скоростью и точностью расчетов, так как эти расчеты были верифицированы множеством тестов, включающих в себя сравнения с измеренными данными, а также с аналитически полученными результатами. Поэтому моделирование представляется крайне эффективным, в случае, когда нет релевантных данных для сравнения. Подробное изучение сходимости результатов может быть проведено для установления высокого уровня соответствия, пользователями с различными навыками в электромагнитном моделировании.  

Результаты, в виде распределения токов по поверхностям, становятся доступными непосредственно после окончания расчета. Для антенн и СВЧ-цепей, Y, Z и S параметры рассчитываются по умолчанию для всех портов. Распределение ближнего поля или диаграмма направленности в дальней зоне могут быть получены для точек, заданных пользователем. Результирующее распределение токов может быть пересчитано в удельный коэффициент поглощения для диэлектриков, в излучение на заданном расстоянии, в ЭПР цели на конечной удалённости от нее, а также во многое другое.    

Для минимизации требуемой вычислительной мощности, в случае анализа очень требовательных моделей, например, расчет ЭПР, были разработаны комплексные алгоритмы интерполяции, реализующие точные процедуры расчета между отчетными частотными или пространственными точками. Коэффициенты рассчитанные для элементов сетки даже могут быть интерполированы.

WIPL-D расчет ЭПР

Вычислительное ядро может быть успешно использовано на большом разнообразии вычислительных платформ. Благодаря четырёхугольным элементам сетки и использованию HOBF, даже стандартная станция, такая как недорогой персональный компьютер для повседневных задач, или ноутбук, обеспечивает достаточную вычислительную мощность для успешного решения электрически небольших задач и задач распространения электромагнитных волн в среде. Когда задача требует большое количество памяти, превосходящее имеющееся на компьютере, может быть эффективно использован метод распределенного решения. Алгоритмы параллелизации интегрированные в ядро WIPL-D, позволяют пользователю получить все преимущества многопоточных вычислений на платформе с одним или несколькими графическими процессорами, что значительно увеличивает скорость расчетов. Использование решателя на графическом процессоре позволяет анализировать электрически очень большие системы, в которых количество неизвестных варьируется в диапазоне сотен тысяч. Одновременно с этим, параллельные вычисления могут быть запущены на вычислительном кластере. И наконец, для наиболее требовательных задач с несколькими миллионами неизвестных, может быть использован DDS решатель.

WIPL-D Пример 2D-поперечного сечения (разреза), автоматически полученного из сложной 3D-геометрии
Пример 2D-поперечного сечения (разреза), автоматически полученного из сложной 3D-геометрии

В дополнение к вышесказанному, специализированные вычислительные подходы, вместе с продвинутыми алгоритмами аппроксимации были разработаны и интегрированы в ядро САПР для оперирования с электрически большими структурами. Среди них, интеллектуальное размещение антенн, теневые регионы, прозрачные укрытия, симметрия, продвинутая симметрия, а также сокращение числа неизвестных в определяемых пользователем регионах. Все эти возможности целенаправленно сокращают число неизвестных в системе, а значит и время вычислений в практически значимых задачах.      

Разработка некоторых из перечисленных функций была мотивирована заинтересованностью самих клиентов в ускорении расчетов конкретного класса задач. Помимо взаимодействия с командой разработчиков WIPL-D и активного влияния на направление развития программы, пользователь всегда может поделиться своим личным опытом, опытом, который поможет команде WIPL-D в совершенствовании продукта.    

Короткое время моделирования расширяет границы возможной применимости метода моментов до таких приложений, в которых он обычно не используется. Первым примером, может является моделирование сверхширокополосных антенн и СВЧ-устройств, т.к. огромное количество частотных точек требует особого описания структуры. Другим важным примером может служить факт того, что даже при моделировании во временной области, с помощью Решателя во Временной Области, в котором используются преобразования Фурье для переноса большого числа частотных точек во временную диаграмму, может быть использовано ядро решателя метода моментов. Подобные многочастотные задачи могут быть дополнительно оптимизированы регулировкой количества неизвестных по мере изменения действующей частоты в системе, или одновременным расчетом нескольких частотных точек параллельно (на многоядерных или многопроцессорных системах).

Интерфейс

При помощи WIPL-D Pro могут быть созданы сложные трехмерные модели с использованием проводов, плоскостей и предопределенных трехмерных объектов. Черчение модели с использованием этих объектов определяет расчетную сетку, которая будет использована на процессинговой стадии. Фактически, процесс задания топологии есть процесс определения сетки. Поэтому при работе с WIPL-D, пользователю необходим собственный редактор моделей, в котором должен осуществлять полный контроль за сеткой; проекты же, созданные в WIPL-D Pro, обычно обладают оптимальным количеством неизвестных, а значит требуют минимальных вычислительных ресурсов для расчета.        

Окно обзора представляет трехмерный изометрический вид модели. Все рабочие элементы, используемые для определения модели, приведены ввиде таблицы в дереве проекта, среди них узловые координаты, провода, плоскости и т.д. Модель может быть параметрически определена через символьные переменные. В отличии от некоторых прочих САПР, в которых процесс наложения расчетной сетки может длиться дольше, чем процесс расчета самой модели, параметрическая сетка в WIPL-D обновляется одновременно с параметрическим свипированием или оптимизацией параметров. WIPL-D Pro может проводить расчет моделей автоматически декомпозированных в WIPL-D Pro CAD. Стандартным примером может служить использование расчетной сетки для некоторой платформы (самолет, автомобиль, корабль), на которой, в последствии устанавливается параметрически определяемая антенна.  

По вопросам приобретения и тестирования системы WIPL-D, пожалуйста, заполните форму или отправьте вопрос по электронной почте info@elm-c.ru и телефону +7 (495) 005-51-45

Отправьте заявку

Спасибо! Ваше сообщение отправлено!
К сожалению что-то пошло не так! Пожалуйста, попробуйте еще раз.

Купить WIPL-D Microwave Pro

Для формирования коммерческого предложения на приобретение лицензий, пожалуйста, заполните форму.

Получить стоимость

Спасибо! Ваша заявка отправлена.

К сожалению, возникла ошибка при отправке Вашей заявки. Пожалуйста, попробуйте еще раз.

Новости
Архив
Блог
Архив
Отзывы заказчиков

The AiDT feature in Allegro PCB Designer ended our frustrations over all of the time we were spending on routing and tuning. All of hours we're saving as a team [now] can be directed toward new project requests for the business.

Sky Huang, Deputy Director of Computer-Aided Engineering, Pegatron

The AiDT feature in Allegro PCB Designer ended our frustrations over all of the time we were spending on routing and tuning. All of hours we're saving as a team [now] can be directed toward new project requests for the business.

Sky Huang, Deputy Director of Computer-Aided Engineering, Pegatron
Техническая поддержка

Техническая поддержка доступна для всех лицензионных пользователей Altium без ограничения срока действия и вне зависимости от версии программного обеспечения. Подробнее

Обучение

Курсы обучения позволяют за короткое время освоить программные решения компании Altium и повысить техническую квалификацию. Подробнее