挖掘机卖断货背后:会天线仿真分析的工程师要走大运了!
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导读:新冠病毒依然在全球肆虐,各国经济都受到了重创,不少企业甚至面临破产的窘况。然而就在全球经济下行之下,中国的一些企业却开始了逆势反弹。三一重工3月销售12800台挖掘机,销售量创历史新高,市场已出现明显的“供不应求”的现象。而这背后的推手就是目前非常火热的5G。单就江苏省的统计,第一季度江苏新建并使用5G基站7302个,可见此次5G建设带来的市场推力。
相对于挖掘机的“供不应求”,5G相关人才的需求更是明显。据权威机构的统计,春节以来5G相关工程师的需求有大幅增加,特别是光传输工程师、无线射频工程师、CAE(计算机辅助工程)工程师,需求上涨超过80%。笔者今天就来分析一下仿真技术在5G中的地位及应用。
说起5G很多人其实都在问,5G到底与4G有什么区别呢?为何网络传输速度会有如此大的区别呢?两者的关键其实就在于天线系统,传统4G蜂窝网络使用的是多天线技术,而5G使用的是最先进的大规模天线阵列系统。其中的差别有兴趣的小伙伴可以自行查阅。
天线作为通信系统最为关键的一部分,它的好坏直接决定了未来的通信质量,所以对天线的理论分析和实际应用成为了电子信息工程、通信工程等专业学生必须具备的能力。而在天线的优化和设计中,仿真技术无疑是最为关键的计算机辅助技术。特别是在5G时代,大规模阵列天线结构复杂,阵元数量巨大、无线互耦及相关性影响更为明显,这些因素更加决定了仿真技术的重要性。而且使用单一的仿真软件已经无法满足需求,目前行业中主要使用Ansys HFSS,Altair FEKO,以及DS CST这三款仿真软件。HFSS在天线仿真领域毋庸置疑地占据统治地位,在几何建模和有限元(FEM)算法上极具优势。FEKO采用积分方程方法(矩量法MoM、多层快速多极子MLFMM)在大规模电磁仿真计算上优势突出。CST以有限积分方法(FIT)为算法核在时域、宽带仿真上具备天然优势。为了让大家更好理解《Altair FEKO电磁仿真基础与进阶20讲》让复杂结构模型散射、天线辐射仿真建模无处遁形的精品课程,Magicfmm老师也提前给大家简要说明两者之间的转换方法,为熟悉FEKO工程计算软件的仿真工作者提供一个参考。在使用中我们经常会遇到,单单使用HFSS已经无法完全解决问题,软件之间模型通用问题一直是很多学员关注的焦点问题。
HFSS模型转化为FEKO可以计算的工程文件,主要分为以下三个步骤:1)分析HFSS天线模型的边界条件;
2)导入FEKO中,简化天线模型;
3)选择求解器,计算天线辐射特性。在HFSS中天线建模不是本文的重点,这里我们不在赘述。在这里,我们以裂缝阵天线为例加以说明,如图1所示。打开模型树(Model),可以看到整个裂缝阵天线由3种不同物理属性的结构组成。点击不同部位,即可确定每个部位的物理特性,如图2-4所示。天线模型上方为辐射边界,不是天线组成部分。图5所示的是天线激励设置。在HFSS中对上述天线开展电磁仿真计算,2D和3D增益如图6和图7所示。最后在HFSS中导出天线的几何模型,如图8所示。可以选择sat、stp、igs等典型格式导出。首先将天线模型导入FEKO中,如图9所示。图10显示了导入的模型。删除辐射边界,天线模型如图11所示。
根据HFSS边界条件,简化天线模型(具体过程参考视频),设置介电常数,如图12所示。天线激励如图13所示。FEKO仿真计算以积分方程方法(矩量法MoM、多层快速多极子MLFMM)为主。对于电小尺寸问题,选择MoM。对于电大尺寸问题,选择MLFMM,对于难以收敛的电大尺寸问题,选择Stabilisation MLFMM,如图14所示。
计算获取天线2D和3D增益,如图15-16所示。至此,完成HFSS模型向FEKO工程转化。四、Altair Feko电磁仿真基础进阶20讲
本文以缝隙天线为例,开展了HFSS模型向FEKO工程的转化方法实践,为大规模天线仿真奠定了基础。希望对大家有所帮助,诚邀大家关注我在仿真秀平台独家首发精品系列课-Altair Feko电磁仿真基础进阶20讲
本课程旨在解决工程应用中复杂结构模型的仿真计算难题。Altair FEKO为用户提供了详尽的电磁计算方法,其中以最高效的积分方程求解算法为主。积分方法计算效率最高的代价就是前处理相对麻烦。ANSYS HFSS在计算天线辐射问题时,基本不需要用户对几何模型做任何处理。本课程针对工程应用中的难点逐一抽丝剥茧、化繁为简,使你能够在Altair FEKO中得心应手地解决工程问题。
以下是几何处理后的Boeing737模型,以及相应的表面电流。总之,课程内容主要选择用户关心的散射辐射问题详尽展开,由浅入深,同时结合高水平论文中的算例对比仿真。不仅让你学会软件的使用方法,也对其物理意义有深入理解。本课程分为三个主题:相信一定能够让你在本课程中有所获益,下是我们的课程大纲
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学员可以掌握Altair Feko完整仿真计算流程,主要几何建模修模、物理建模、求解器选择和后处理
掌握目标散射仿真的精确方法、精度速度平衡的高效方法以及速度至上的近似方法
掌握基于脚本的自动化建模方法,为非规则几何建模、非规则散射场获取建立基础
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2、适合哪些人学习
3、讲师介绍
Magicfmm-01,9年电磁散射辐射仿真分析从业经验,北京航空航天大学信息与通信工程专业,硕士学历。Magicfmm-02,10年电磁仿真经验,精通电磁仿真算法与Altair Feko软件的使用方法,电磁场与微波技术专业,硕士学历 获赞 9743粉丝 21141文章 3406课程 216