Расчет в полосе частот
В САПР "ГАММА" доступны три метода расчёта частотного диапазона. Они различаются числом полных решений, способом получения результатов между расчётными частотами, доступностью полей и ограничениями по точности.
Доступные методы
- Интерполяционное частотное сканирование — полные решения на подобранных частотах и интерполяция результатов на заданную частотную сетку.
- Быстрое частотное сканирование — одно полное решение на частоте разложения и построение модели диапазона.
- Дискретное частотное сканирование — независимое полное решение в каждой заданной частотной точке.
Сравнительная таблица
| Метод (аналог в ANSYS HFSS) | Задачи | Особенности реализации | Результаты | Скорость | Точность |
|---|---|---|---|---|---|
| Интерполяционное сканирование (Interpolating Sweep) | Все возможные задачи, кроме высокодобротных систем со множественными резонансами в полосе. | Полные решения в подобранных частотах — от единиц до сотен, — затем интерполяция S-матрицы на все частотные точки. Отклонение контролируется допуском по фактическим запускам решателя. | S-параметры и параметры портов — во всех частотных точках; поля — только в подобранных частотах. | ●●○ | ●●● |
| Быстрое частотное сканирование (Fast Frequency Sweep) | Наиболее эффективен на внутренних и квазивнутренних задачах: полосковые фильтры, линии передачи, переходы. С ограничениями: антенны и излучающие структуры — по численным экспериментам выигрыш здесь меньше. Не подходит: волноводные тракты с заметной дисперсией, ферриты и среды с выраженной частотной зависимостью свойств. | Система уравнений решается один раз — на частоте разложения, — затем строится модель на весь диапазон. Свойства материалов и портовые задачи берутся на этой же частоте. Погрешность нарастает к краям и с некоторого числа шагов перестаёт уменьшаться. | S-параметры и параметры портов — во всех частотных точках; поля, токи и диаграммы направленности — там же, без дополнительных расчётов. | ●●● | ●●○ |
| Дискретное сканирование (Discrete Sweep) | Все возможные задачи. Опорный метод: с ним сверяют результаты остальных. | Полное независимое решение в каждой заданной частотной точке; время пропорционально их числу, точки могут считаться параллельно. Частоты задаются равномерной сеткой либо произвольным списком — список доступен только здесь. | S-параметры, параметры портов и 3D-поля — в каждой заданной частотной точке. | ●○○ | ●●● |
Скорость и точность даны в сравнении между методами, а не в абсолютной шкале. Параметры портов — волновое сопротивление Z0 и постоянная распространения γ.
Равномерная сетка во всех трёх методах задаётся полями «Мин частота», «Макс частота» и «Шаг по частоте»; произвольный список частот доступен только при дискретном сканировании.
Как выбрать метод
- Интерполяционное сканирование: результат нужен в сотнях и тысячах частотных точек, одно полное решение дорого, а поля во всех точках не требуются. Высокодобротные системы со множественными узкими резонансами требуют особого внимания: для них предпочтительно дискретное сканирование.
- Быстрое сканирование: умеренная полоса, слабая дисперсия, интерес сосредоточен вблизи частоты разложения; поля, токи и диаграммы направленности нужны во многих точках заданной частотной сетки.
- Дискретное сканирование: частот немного, задан конкретный список, нужны полные решения и 3D-поля в каждой точке либо требуется опорный расчёт для проверки других методов.
Как понимать точность
Точность полного решения зависит от расчётной сетки. Интерполяционное сканирование дополнительно вносит погрешность восстановления между подобранными частотами: равномерная точность по всему диапазону и обнаружение узких особенностей не гарантируются. У быстрого сканирования точность максимальна вблизи частоты разложения, а к краям диапазона погрешность растёт.
Подробные настройки, ограничения и рекомендации по проверке результатов приведены на страницах методов.