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Dieser Abschnitt bietet einen Überblick über Software Zur Analyse Elektromagnetischer Wellen sowie ihre Anwendungen und Funktionsweisen. Werfen Sie auch einen Blick auf die Liste der 10 Hersteller von Software Zur Analyse Elektromagnetischer Wellen und deren Firmenranking.
Inhaltsübersicht
Die elektromagnetische Wellenanalyse ist eine computergestützte numerische Analysemethode, die bereits in den ersten Phasen der Produktentwicklung eingesetzt wird.
Es handelt sich um eine Art CAE (Computer Aided Engineering), die elektrische und magnetische Felder im Hochfrequenzbereich visualisiert und zur Untersuchung von Gegenmaßnahmen zur EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit) eingesetzt wird.
Es verwendet die Maxwell-Gleichungen, die die vorherrschenden Gleichungen für elektromagnetische Wellen sind, um das Verhalten von elektromagnetischen Wellen zu simulieren und zu berechnen. Einschließlich der Wellenleiteranalyse in einem zweidimensionalen Bereich, der Resonanzanalyse und der transienten Analyse in einem dreidimensionalen Bereich.
Die elektromagnetische Wellenanalyse wird im Allgemeinen für numerische Analysen mit Hilfe von Computern während der Produktentwicklung und für die Analyse von Fehlern während der Entwicklung verwendet.
Die elektromagnetische Wellenanalyse ist eine Art der elektromagnetischen Feldanalyse und wird auch für die Analyse von Schaltkreisen für die Funkkommunikation, von Antennen und Radargeräten, die hohe Frequenzen verwenden, sowie für die Analyse der elektromagnetischen Verträglichkeit für EMC verwendet. Die elektromagnetische Wellenanalyse hat sich zu einem Bereich der numerischen Analyse bei der Produktentwicklung entwickelt und ist ein unverzichtbares Werkzeug bei der Konzeption und Entwicklung angewandter Produkte, die Elektromagnetik nutzen.
Die Momentenmethode (MoM), die für die EMV-Analyse von Problemen mit unbegrenzter Strahlung nützlich ist, eignet sich beispielsweise hervorragend für die Analyse gleichförmiger dielektrischer Strukturen. Sie eignet sich jedoch nicht für die Analyse von ungleichförmigen Strukturen.
Die Finite-Elemente-Methode (FEM), bei der die gesamte Fläche der Struktur vernetzt und analysiert wird, ist gut für die Modellierung heterogener Strukturen geeignet. Sie kann jedoch Strahlungsprobleme nicht so effektiv modellieren wie die Methode der Momente.
Die Finite-Difference-Time-Domain-Methode (FDTD) vernetzt den gesamten Raum und analysiert im Gegensatz zur Momentenmethode und der Finite-Elemente-Methode im Zeitbereich. Sie eignet sich daher für transiente Analysen und eignet sich hervorragend für die Modellierung komplexer heterogener Strukturen.
Bei der computergestützten elektromagnetischen Wellenanalyse wird das Medium durch eine Unterteilung des Raums modelliert, die im Allgemeinen als Gitter bezeichnet wird und die Maxwellschen Gleichungen werden für jedes Gitter gelöst. Die Diskretisierung des für die Berechnung verwendeten Raums verbraucht Computerspeicher. Je mehr Gitter vorhanden sind, desto länger dauert die Lösung der Gleichungen.
Bei großen elektromagnetischen Wellenanalyse setzt der Speicherbedarf und die CPU-Zeit des Computers den Berechnungen eine Grenze. Je nach gewünschter Analyse können verschiedene Randbedingungen wie isolierende, periodische, symmetrische und Impedanzgrenzen sowie Zeitschritte und Frequenzen eingestellt werden.
Die elektromagnetische Wellenanalyse löst die Maxwell-Gleichungen im gesamten Zeitbereich zu jedem Zeitpunkt, die inverse Matrix, die die Koeffizienten der Grundgleichung zusammenfasst, wenn sie mit der Finite-Elemente-Methode modelliert wird, das Matrixprodukt bei der Transfermatrix-Methode und die Integralgleichung bei der Momentenmethode. Lösen der FFT und der inversen FFT bei der Berechnung mit der Split-Step- oder der Strahlausbreitungsmethode.
Es gibt verschiedene Methoden für die Rauschanalyse, wobei jede Methode unterschiedliche Merkmale aufweist. So muss zum Beispiel gründlich überlegt werden, welche Methode zu wählen ist, ob die Analyse auf Integral- oder Differentialgleichungen beruht.
Dann ist zu beachten, aus welchem Grund die Approximation von Hochfrequenzschaltungen verwendet wird. Es ist wichtig, die Eigenschaften der Analysemethode bei der Entwicklung zu berücksichtigen.
Die Berechnungsergebnisse einer elektromagnetischen Wellenanalyse werden in leicht lesbaren, farbkodierten Diagrammen und Konturdiagrammen zusammen mit numerischen Werten dargestellt. Elektromagnetismus ist ein schwer zu erkennendes Phänomen, und die visuelle Darstellung erleichtert es Laien, die mit elektromagnetischen Feldern nicht vertraut sind, das Phänomen zu verstehen.
Softwares zur Analyse elektromagnetischer Felder wird auch als Elektromagnetfeldsimulatoren bezeichnet. Man unterscheidet zwischen 2,5-dimensionalen und 3-dimensionalen Simulatoren, je nach der Dimension der zu analysierenden Struktur. 2,5-dimensionale Simulatoren können Strukturen analysieren, die aus mehreren Schichten bestehen, wobei jede Schicht eine zweidimensionale Figur enthält. Allerdings können Strukturen mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften nicht auf derselben Schicht angeordnet werden.
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