Spark3D

ELEKTRONENRESONANZ- UND KORONAANALYSE

Spark3D ist ein einzigartiges Simulationstool zur Bestimmung des Leistungsniveaus des RF-Durchschlags in einer Vielzahl von passiven Geräten, einschließlich Hohlräumen, Wellenleitern, Mikrostreifen und Antennen. Die Ergebnisse aus CST Studio Suite®-Simulationen können direkt in Spark3D importiert werden, um den Vakuumdurchschlag (Elektronenresonanz) und die Gasentladung zu analysieren. Auf dieser Grundlage berechnet Spark3D die maximale Leistung, die das Gerät verarbeiten kann, ohne dass es zu Entladungseffekten kommt.

Typische Näherungsansätze zur Bestimmung des Leistungsniveaus des RF-Durchschlags einer Komponente sind bewusst äußerst konservativ gehalten. Spark3D basiert auf fortschrittlichen Methoden, die Durchschlagsphänomene numerisch analysieren, realistischere Durchschlagsleistungsniveaus prognostizieren und so die Designmargen verbessern.

Die wichtigsten Funktionen von Spark3D sind folgende:

  • Import der elektromagnetischen Felder aus EM-Lösern.
  • Automatische Bestimmung der Durchschlagsleistungsschwelle.
  • Definition von Analysefeldern zur Auswahl der zentralen Analysebereiche.
  • Echtzeit-Ausgabeoberfläche mit umfangfassenden Simulationsdaten in Form von Tabellen, Schaubildern und 3D-Ansichten.


Spark3D ist ein optionaler Bestandteil von CST Studio Suite® und auch als eigenständiges Angebot erhältlich.

    Elektronenresonanz

    Der Elektronenresonanz-Effekt ist eine Mikrowellen-Durchschlagsentladung, die unter Vakuumbedingungen auftritt und durch die Bildung einer Elektronenlawine verursacht wird. Die Lawine entsteht, wenn hochenergetische Elektronen gegen die Wände des Geräts prallen und dabei Sekundärelektronen freisetzen. Dadurch entsteht ein Elektronenplasma, das die Reaktion der Komponente beeinträchtigt.

    Mit Spark3D kann der Anwender unter Berücksichtigung der 3D-EM-Feldverteilung vollständige numerische Simulationen des Elektronenresonanz-Effekts durchführen. Dazu werden Elektronen in die Komponente geführt, ihre Bahnen verfolgt und die Entwicklung der Elektronenanzahl im Laufe der Zeit geprüft.

    Gasentladung

    Die Gasentladung (auch bekannt als Koronaentladung oder Ionisationsdurchschlag) ist eine Durchschlagentladung in gasgefüllten Komponenten, die durch die Bildung einer Elektronenlawine verursacht wird. Die Lawine entsteht, wenn Elektronen auf Gasmoleküle treffen und eine Ionisation auslösen. Dies führt zum Entstehen eines Elektronenplasmas, das die Reaktion der Komponente beeinträchtigt und sie schließlich zerstören kann.

    Mit Spark3D kann der Anwender unter Berücksichtigung der 3D-EM-Feldverteilung vollständige numerische Simulationen des Koronaeffekts durchführen. Dies erfolgt durch die Lösung der Kontinuitätsgleichung für freie Elektronen in der Komponente und durch Überprüfen, ob diese Dichte mit der Zeit für ein bestimmtes Eingangsleistungsniveau zunehmen würde.