微波/射頻濾波器和元件模擬

CST Studio Suite提供一系列電磁求解器,專為模擬微波和射頻(RF)濾波器及元件設計,滿足各類應用需求。

時域射頻元件模擬(RF-Component Simulation)

時域求解器是寬頻行波元件模擬的理想解決方案,適用於傳輸線、轉接元件以及高通/低通濾波器等應用場景。

射頻濾波器設計

對於帶通濾波器(Band-pass Filters)和雙工器(Diplexers)等高諧振結構,頻域求解器在模擬精度與速度方面展現了卓越優勢。此外,其獨特技術如移動網格,能有效降低因離散化變化產生的數值雜訊。同時,模型降階方法(Model Order Reduction)在進行寬頻結果計算時具備極高效率。

波導端口可用於激發各類傳輸線,強制特定的模式分佈。此外,波導端口在分析任意導體形狀的橫向模態時,也是一項實用工具。

對於具有多元件或複雜組件的設備(如多工器),其建模和分析可透過系統組裝與建模(SAM)大幅簡化。SAM提供在更大的系統中快速組裝以及分析/優化各個元件(例如天線的饋電網路)。此外,Fest3D的專用求解器技術,能高效模擬波導結構,進一步提升設計效率與精確度。

被動式射頻元件設計(Passive RF Component Design)

濾波器模擬

無論是地面通訊網路還是太空應用,對頻譜資源的需求日益嚴苛。為滿足嚴格的頻譜需求,濾波器成為不可或缺的關鍵元件。然而這些裝置的設計和分析充滿挑戰,而模擬技術在在開發過程中扮演著至關重要的角色。CST Studio Suite提供了一系列解決方案以應對各種濾波器實現方式的需求。

FD3D - 濾波器設計工具

Filter Designer 3D(FD3D)是一款通用的帶通濾波器和雙工器合成工具,採用成熟的耦合矩陣設計法,並支援透過S參數進行穩健的濾波器參數提取與調校輔助。該技術內建於濾波器模型的專用優化器中,無需執行繁瑣的空間映射或端口調整過程,即可實現快速收斂。它甚至可用於實驗室工作台,結合實測數據進行即時耦合矩陣提取,輔助硬體調校。

從濾波器規格到綜合設計,再到完全參數化的3D模型,FD3D提供多種實現方式。使用者可選擇元件庫中的標準建構模組,或根據技術需求進行完全客製化。這些模組會依據設計拓撲自動組裝,生成包含優化設置的參數化模型。而對於特定的波導低通、寬頻或雙模濾波器設計,Fest3D提供專屬的設計嚮導。

波導濾波器(Waveguide Filter)和元件模擬(Component Simulation)

Fest3D為波導技術中的各類元件提供高速分析,這對於優化過程或複雜的分解與整合工作流程非常重要。透過波紋波導濾波器也提供了雙模圓形腔體(Dual-Mode Circular Cavities)的模型合成,並可將這些專案整合在CST Studio Suite的電路設計環境中,與其它求解器技術建立協同模擬,例如與喇叭天線串接的波導饋電網路設計。

Circulator Simulation 環行器模擬

環行器元件通常涉及鐵氧體材料的耦合模擬,這需要一個靜態場來偏置鐵氧體以建立非互易性,並支持高頻運行。在同一環境中,透過單一模型即可實現無縫的耦合工作流,簡化設計與模擬過程。

 
高功率元件模擬

高功率微波元件的設計需要考慮多物理現象,以確保其功率處理能力。設備中不可避免的導電損耗會導致產生熱,溫度變化進一步會引起結構變形,最終可能損害電磁性能。透過耦合工作流程,用單一模型即可同時分析這三個物理領域,確保設計結果準確可靠。

射頻擊穿分析(RF-Breakdown Analysis)

射頻擊穿是另一種可能導致設備損壞的現象。在高強度振盪場下,有可能使設備內的氣體電離而導致電暈放電;或者在無氣體且存在自由電子的情況下,則可能導致電子放電現象(Multipaction)倍增。Spark3D提供了先進的技術來計算這些物理現象,並與可靠的測量數據進行比對,展現出高度準確性。 在開發過程的早期階段考慮到所有這些因素,有助於避免高階元件在關鍵應用中出現潛在失效,確保其穩定性和可靠度。