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CST电磁仿真专家成长之路!从抗反射超材料SRR涂层仿真起步

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导读:大家好,随着CST电磁仿真软件在国内市场越来越受欢迎,相关用户需求和资料也越来越丰富。本期强烈推荐一位CST电磁仿真高手,仿真秀专栏作者——赵老师赵老师曾在新加坡为亚太地区众多国家的近上百家企业做过CST电磁仿真高手咨询和培训,是知名的电磁仿真专家。

近几年,赵老师参与“CST仿真专家之路”原创技术文章与视频200余篇,几十万字技术干货,复现大量文献,涵盖天线、超材料、PCB SIPI、电路、光学、低频、多物理等多个专业领域。2023年,赵老师正式在仿真秀平台更新了多套系统的CST视频教程,包括被誉为“全网最强的CST学习视频”的全免费的《零基础核心培训系列》和《零基础EDA培训系列》,以及《高级应用技能进阶》课程,希望能帮助大家走上“仿真专家之路”。

赵老师的视频深入浅出,逻辑清晰,大受CST爱好者的欢迎。本文是赵老师在2021年关于CST仿真实例的总结《抗反射超材料SRR涂层 --- 反射系数,反射率,相位, FloquetTHz》。该案例引发了许多读者朋友的共鸣,以下是正文:

一、抗反射超材料SRR涂层CST仿真
虽然之前关于Floquet写了这么多文章,最近发现还是很多人搞不懂Floquet端口仿真多层材料的透射反射问题,尤其是仿的哪些界面和怎么计算界面处的相位。使用周期结构模板:  

画个spacer基底,材料新定义,介电1.5,损耗0.01:

 


WCS放中间,画个SRR,材料新定义:

 

可通过substract相减完成建模,具体步骤省略:

 

边界换成open,这样我们好控制距离:


 

此时Zmin紧贴材料,所以我们仿真是一个“空气---介质”界面,如果Zmin没有紧贴,仿真的就是“空气---介质---空气”两个界面,这个很多人还搞不清楚区别:

 


计算相位要将端口参考到界面,这样相位是纯界面处的相位!

 

适当增加精确度:
由于Zmin端口接触的材料有损耗,我们需要将波导端口忽略损耗:

开始仿真。我们可新建1D结果文件夹,将S11复 制进来,重命r12:

添加后处理,将S11相位unwrap,然后换成rad单位:

 

也新建文件夹保存相位结果:
 

下面我们看该图层的第二部分。WCS对齐背部中间,新建十字“网格”结构:

 

新建材料:


添加GaAs的基底:

 


然后将之前的SRR和spacer排除仿真:


 

此时Zmax参考到十字网格,Zmin紧贴基底,这样仿真还是一个“空气---介质”的界面:

仿真结束后,将S11结果复杂粘贴到S11:
将后处理相位结果复杂粘贴到S11 phase:


S11看linear:

S11 phase看real:

 


与文献一致:

 

  

下面我们看完整的涂层,将SRR和spacer加回来仿真:

对spacer厚度进行参数扫描:

 

虽然模板以及给出反射率透射率结果,但是横坐标是波长。如果我们要频率,最直接的还是手动后处理啦:




与文献一致:

spacer=13um时的吸波效果:



2THz的反射效果:

小结

1、波导端口(包括Floquet端口)是吸波的,贴在材料上和没贴在材料上仿真的内容是不一样的。需要先想清楚,我们要仿真哪个或哪些个界面的反射和透射。
2、反射系数是reflection coefficient, S11;  反射率是reflectance,S11平方,不一样。
3、可能有人问了,这里GaAs的基底厚度为什么随意定义呢?GaAs这里无损,所以对S21的振幅没有影响,厚度对S21相位有影响,我们也没看它;因为端口贴上去,相当于无限拓展,所以对另一边的S11反射相位没有影响。为什么spacer厚度有影响呢?因为spacer两边的界面都有反射透射,自然有影响。说白了,还是看仿几个界面。这里最后完整结果是两个界面“空气---spacer---GaAs”,不是“空气---spacer---GaAs---空气”三个界面哦!
参考文献:Chen, H.-T., Zhou, J., O’Hara, J. F.,Chen, F., Azad, A. K., & Taylor, A. J. (2010). Antireflection Coating UsingMetamaterials and Identification of Its Mechanism. Physical Review Letters,105(7). doi:10.1103/physrevlett.105.073901

怎么样?小编看完都觉得这样的充满技巧性和经验性的案例,才是对电磁仿真学习最有帮助的!

二、CST电磁仿真高级应用技能进阶

《CST Studio Suite电磁仿真 - 高级应用技能进阶10讲》是赵老师2023年原创制作视频教程,旨在帮助已完成CST零基础系列课程,并希望深入学习和应用CST微波工作室高级仿真技巧的用户,还有SI高速和硬件工程师、连接器设计师、射频和天线工程师、理工科院校学生和教师和微波、散射、极化、超材料相关电磁领域的科研人员。该课程能帮助大家真正学习微波、散射、极化、超材料、天线、半导体、连接器和各类传输线的仿真应用,并且了解IDEM,Antenna Magus在电路和天线工程中的应用。

以下是课程安排

《CST Studio Suite电磁仿真 - 高级应用技能进阶10讲》

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以下是部分讲义,欢迎批评指正:

笔者认为,该课程的上线带来的不仅是难得的高质量学习机会,更大的价值在于老师提供课后VIP群交流和答疑服务,包括模型资料下载等,这些对工程能力和认知是有提升作用的。

目前从学员的反馈来看,很多学员的实际问题都在老师这里得到了解决,大家对电磁仿真原理的理解更是上升了一个维度:  

  

(完)


来源:仿真秀App
电路半导体光学电子CST材料控制
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-10-27
最近编辑:1年前
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