[案例实践]【抛砖引玉贴】如何在保证仿真精度的情况下，提高仿真速度——CST仿真算法选择

HFSS中的FAST扫频方式使用ALPS算法得到宽带结果。可以说fast扫频中，只有计算频点是准确的，其他频点是通过ALPS估算出来的。FAST方式对于强谐振结构比较准确，对于弱谐振结构，准确度会下降。并且根据我的经验，FAST方式只有在中心频点f0*（1±20%）范围内准确度较高。如果想得到准确的宽带S参数，建议使用离散扫频或者插值扫频。其中插值扫描的效率较高，然而如果带宽很大，则插值方式也会有收敛问题，这时可以将需要扫描的频段分成多个段分别进行插值扫描。

zhknpu:
您的观点有一点我不太同意，应该说SBR方法和PO方法都是GO算法的增强。SBR法将GO方法中的射线循迹用相互独立的射线管（Ray tubes）进行了简化。SBR法更多的是研究射线寻迹方法，它与PO还是有所不同。不过两者倒是可以很好的结合，形成PO-SBR法。不知道CST中两者是独立的还是相互有结合？ ;Me*#/  
5Z6MQ`(k  

,LxkdV  
单说SBR的话，你说的有道理。我一直认为A-solver的SBR算法就是PO-SBR，基于我在CST官网上看到过的一句英文： ik;F@kdm`  
CST MICROWAVE STUDIO® (CST MWS) now incorporates an asymptotic solver. This solver is based on the Shooting Bouncing Ray method, an extension to physical optics, and is capable of tackling simulations with an electric size of many thousands of wavelengths such as radar cross section analysis. pVrY';[,|  
所以，如果有更了解CST的A-solver的大侠，希望能说个究竟。 )S/=5Uc  

楼上说的问题很重要，CST中的SBR到底是结合过PO没有？ x]x3iFD  
我给出一个不同方法计算边长0.5m、频率10GHz下的角反射器单站RCS的结果，大家可以看一下不同方法的区别。 }RI_k&;  

描述:comapre

图片:compare.jpg

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哪位有A求解器的license，可以用CST中的A求解器计算一下同样模型的RCS，就可以估计CST中的SBR方法的精度了。 &um++ \  
d$3md<lIB  

zhknpu: ;"Gy5  
楼上说的问题很重要，CST中的SBR到底是结合过PO没有？ @lj|  
我给出一个不同方法计算边长0.5m、频率10GHz下的角反射器单站RCS的结果，大家可以看一下不同方法的区别。 N0w?c 5>  
[图片] 7e+C5W*9b  
哪位有A求解器的license，可以用CST中的A求解器计算一下同样模型的RCS，就可以估计CST中的SBR方法的精度了。
....... F@Sk=l(  

M5WB.L[@q  
从没做过RCS仿真，也不太了解其它那些算法，简单在CST2012里试了下，也不知对不对，用的monostatic scattering，反射次数3次，仿真精度为medium，搞了张貌似靠点谱的图出来： 2@tnOs(*  

描述:单个角反射器

图片:未命名1.jpg

描述:phi=45deg面的RCS

图片:未命名.jpg

jOfG}:>e\  
图又整理了下，请大侠分析 6ncwa<q5  
e& `"}^X;I  

多谢上面两位大侠的经验分享，看了之后受益匪浅，不仅明白了知宵算法的重要性，也更加感受到交流的重要性。为了更好的交流讨论，下面想给诸位牛牛们提的两点不成熟的建议。 -crMO57/  

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v`K%dBa  
一、共识和分歧分类整理的建议 VLm\PS   
由于大家讨论过程中有的时候是想到哪方面就回复哪方面，有的时候又会一个回复中说多个方面，专业不同的人关注点又有所区别。这样，如果后面的牛牛们需要通读所有的回复，然后再思考整理，才能了解当前讨论的进展和目前存在的分歧，才能有针对性的发言。然而，可能诸位牛牛们手头的工作往往比较繁重，可能没有那么多的时间和经历来做这些琐碎的事情，而且这些事情也有些浪费牛牛们宝贵的时间。 Ph P)|P  
>;9g`d  
为了更加方便后面的牛牛们阅读并参与讨论，我有个想法就是把大家讨论的回复分类整理到几个帖子中，把当前大家的共识和分歧集中起来，让后面的人对当前的讨论一目了然，随时可以很轻松的加入到讨论中来。不知道大家意下如何？我先尝试着做一下，如果不妥，我们可以恢复原样。 GY?u+|Q  

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3T.V*&  
二、讨论中增加参考文献的建议 8lx}0U  
牛牛们在讨论的时候，往往会旁征博引，这样经常会令初学者们有些头晕目眩，想深入研究的话，牛牛们可能又没有时间和精力给他们耐心细致的讲解，从而使得初学者除了艳羡和死记硬背，没有别的选择。这样的教育会背离了基本的学术精神——大胆质疑。
GAY?F  
Zo2+{a  
因而，希望牛牛们在旁征博引的时候，尽量能够后面加上自己引用的出处。如果是师兄或者老师们的经验，也可以注明，这样大家的讨论可能更加客观、公正。 ied1+H  
RTlC]`IGT  
增加参考文献的支持的话，往往会增加自己回复的可信度，并且锻炼自己严谨、认真的科研态度。而且如果能够得到管理员批准的话，希望能够给增加参考文献的回复增加奖励，以表彰和鼓励这样严谨的态度。 c!\T0XtT  

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~OX\R"aZBW  
上面是我作为版主以来，很想开展的一些改变，虽然平时有些繁忙，还是希望能够试点一下，希望能够促进我们微波仿真论坛更好的发展。 'sZGLgT;m  
p7> 9 m  

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T`@brL  
这里我又仍了两块砖头，希望能够吸引大家更多好的意见和提议，以促进我们共同的微波仿真论坛的发展。 NTq_"`JjZ  
?n{m2.H  

【问题分类汇总】 [L-wAk:Fb  

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`vzMuL;  
一、按照软件分类 ?`Z:vqp>Z  
1.1 CST !A求解器仿真精度 bx2<WdLyT  
v(Kj6'  
1.2 HFSS Fast Sweep仿真精度 g]h@U&`~u_  
f%n ;Z}=  

---

oMAUR "  
二、按照应用领域分类 !L;_f'\)6  
注：针对不同的应用，对不同算法的仿真时间和仿真精度的讨论 ~rI2 RJ  
2.1 大尺寸RCS仿真 #*9 |\  
2.2 HABUf^~-  
2.3 ,#BD/dF  

---

cg^~P-i@*  
T]Q4=xsv  
2?LPr  
XBX`L"0  
%x,HQNRDU  

【共识分歧汇总贴】 .:Zb~  
——针对 问题1.1     _TVKvRh  

---

gV-A+;u  
一、共识 1sXVuto  
1.1应用领域或优点 @.h;k4TD  
1.1.1 电超大物体仿真 S\6.vw!'
 

`M ~-(,++  
1.2使用限制条件或不足——参考CST help FivqyT7i  
1.2.1只能用于PEC和表面阻抗结构； rG'W#!^*  
1.2.2.A-solver的精度是CST算法中最低的，是在其他算法都（因为被计算物体电尺寸太大）无法计算的情况下的第一选择。 q]gF[&QZ  
“Despiteits limitations, it may often be the first choice for electrically very largeproblems which are difficult to handle by using any other simulation technique.” Y-]Ne"+vf  
o_.`&Q6n  
1.3仿真精度验证 b5l;bXp]  
1.2.1小反射面天线用I-solver和A-solver对比 bqQR";  
结果接近的很，主波束增益差别小于0.2dB，在非常远的远旁瓣的某处地方I-solver可能会略高2~5dB，这应该是因为SBR算法无法考虑阴影场、绕射场所引起的，所以A-solver在对远场旁瓣、天线可能存在的缝隙结构上（比如网格状的反射面天线）的计算上存在一定的不准确； h:r:qk  

图片:123.jpg

P A$jR fQ  
3Sn# M{wH  
#$u7:p [t  
#!w7E,UBi  
1.4算法研究 "lKR~Qi  
1.4.1 A-solver的算法是PO算法的拓展版本，即PO-SBR hJ~=eYK?J  
1.4.1.1理论研究 +wm%`N;v<  
SBR方法和PO方法都是GO算法的增强。SBR法将GO方法中的射线循迹用相互独立的射线管（Ray tubes）进行了简化，引入基于射线密度归一化(RDN)概念。SBR法更多的是研究多次射线寻迹方法，它与PO还是有所不同。PO法没有考虑多次作用或者边缘衍射，SBR法考虑了多次作用，但是也没有考虑棱边散射。不过两者倒是可以很好的结合，形成PO-SBR法。 :\|<7n   
单说SBR的话，你说的有道理。我一直认为A-solver的SBR算法就是PO-SBR，基于我在CST官网上看到过的一句英文： }IV=qW,  
CST MICROWAVE STUDIO® (CST MWS) now incorporates an asymptotic solver. This solver is based on the Shooting Bouncing Ray method, an extension to physical optics, and is capable of tackling simulations with an electric size of many thousands of wavelengths such as radar cross section analysis. @E?o~jO(e  
1.4.1.1案例分析 uL=FK  
我给出一个不同方法计算边长0.5m、频率10GHz下的角反射器单站RCS的结果，大家可以看一下不同方法的区别。 x,QXOh\a  

图片:123.jpg

W9jxw4)  
W>E|Iv[o  
?Nl@K/  
Uq(fk9`6  
从没做过RCS仿真，也不太了解其它那些算法，简单在CST2012里试了下，也不知对不对，用的monostaticscattering，反射次数3次，仿真精度为medium，搞了张貌似靠点谱的图出来： }i9VV+L#1  

图片:4.jpg

!Gh*Vtd8-  
 $kY ]HI  

图片:5.jpg

pUeok+k_  
"E7YCZQR  
w!52DBOe+  
这个结果看起来有些区别，但是不大。不太好判断CST中是否对SBR和PO进行了耦合。我已经给CST技术支持去信进行了询问。有回复我会及时贴上来。 u9R@rQ9r  
技术支持的回复如下： 1-8G2e  
SBR is an asymptotic High Frequency method which employs ray concepts to describe EM wave propagation mechanisms. It uses a ray-tracing approach to calculate multiple scattering interactions. The ray concepts used are: Fermat’s principle and Snell’s reflection law. uVzvUz{b  
太简单了，也没说出个啥来~！~~ JQA]O/|N  

---

h:<?)g~U  
二、分歧 Z':w X  
2.1     d08:lYQ  

---

`'b2 z=j  
byX)4&  
三、参考文献 bfKF6  
3.1CST Help——《Asymptotic Solver Overview》《Asymptotic Solver Parameters》 m 8P`n  
A_I\6&b4  

---

+
y|Q7+  
四、致谢 1raq;^e9  
感谢vip_dong、zhknpu两位会员的经验分享 \s,~|0_V  

---

h&:XO9dY  
@"/:Omh  
q4Y7 HE|ym  
——针对 问题1.2     0W]vK$\F*  

---

hfRxZ>O2  
一、共识 C]ef `5NR]  
1.1 应用领域或优点 |) CfO4  
HFSS Fast Sweep使用ALPS算法得到宽带结果，扫频速度快，对于强谐振结构比较准确。 cA B<'44R  
e9rgJJ  
=$\9t$A  
1.2 使用限制条件 u
56WB9Z  
1.2.1 对于弱谐振结构，准确度会下降。 9+I/bl4  
HFSS Fast Sweep使用ALPS算法得到宽带结果。可以说fast扫频中，只有计算频点是准确的，其他频点是通过ALPS估算出来的。FAST方式对于强谐振结构比较准确，对于弱谐振结构，准确度会下降。——参考zhknpu经验。 uQz!of%x  
1.2.2 不能用于超大相对带宽. M[7$F&&n  
带宽在f0*（1±20%）范围内精确度高.如果想得到准确的宽带S参数，建议使用离散扫频或者插值扫频。其中插值扫描的效率较高，然而如果带宽很大，例如6:1相对带宽，则插值方式也会有收敛问题，这时可以将需要扫描的频段分成多个段分别进行插值扫描。——参考vip_dong、zhknpu经验。 K8fC>iNbH  
     d,0Klew  

---

uS5A
Dh  
;AJ6I*O@+  
/2:s g1  
二、分歧 b}Xh|0`b+  
2.1 0uJ??4N9  
6sNw#pqh  
    

---

{z |+.D  
sQLjb8!7  
三、参考文献 *JiI>[  
3.1 %ZGG6Xgw  
SX[  
@8lT*O2j  

---

!
qug^F  
四、致谢 Er<!8;{?  
感谢vip_dong、zhknpu两位会员的经验分享 jh/aK_Q,w  
1i;#cIG  
lF3wTf/j  
a[NR%Xq
  
TECp!`)j"  

vip_dong:从没做过RCS仿真，也不太了解其它那些算法，简单在CST2012里试了下，也不知对不对，用的monostatic scattering，反射次数3次，仿真精度为medium，搞了张貌似靠点谱的图出来： Cng_*\=O  
[图片] bZpx61h|  
图又整理了下，请大侠分析
....... (2013-01-08 23:46)  |\W~+}'g~  

0rxGb} b*  
这个结果看起来有些区别，但是不大。不太好判断CST中是否对SBR和PO进行了耦合。我已经给CST技术支持去信进行了询问。有回复我会及时贴上来。

ytfbuaa的提议很不错，支持。

2012的TET !R算法还不成熟，等到2013出来（据官方宣传效率会有很大的提升）再跟HFSS对比吧 1/&^~'  
现在就跟HFSS比FEM这块会被虐爆的 IZ87Px>zL  
（我只针对FEM，评论不涉及其他算法，请勿误解）