Fest3D

SOFTWARE PER LA PROGETTAZIONE DI FILTRI A MICROONDE

Fest3D è un software in grado di analizzare complessi componenti passivi a microonde in base alla tecnologia delle guide d'onda e delle cavità coassiali in tempi computazionali ridotti con un livello elevato di precisione rispetto ai metodi di mode-matching. La suite offre tutte le funzionalità necessarie per la progettazione di componenti passivi, tra cui analisi di tolleranza e ottimizzazione. È inoltre possibile utilizzare gli strumenti di sintesi avanzati Fest3D per progettare filtri a banda passante, bimodali e passa-basso partendo dalle specifiche degli utenti.

Fest3D è basato sulla tecnica delle equazioni integrali efficacemente risolta dal metodo dei momenti. Viene inoltre impiegato il metodo BI-RME (Boundary Integral-Resonant Mode Expansion) per estrarre il grafico modale di guide d'onda complesse con sezione trasversale arbitraria. La combinazione vincente di questi metodi garantisce un livello elevato di precisione e una riduzione del numero di risorse computazionali richieste (in termini di memoria e tempo della CPU).

Fest3D è un componente opzionale di CST Studio Suite® ed è disponibile anche separatamente.

    Analisi

    Il metodo di analisi di Fest3D è basato su una rappresentazione di reti equivalenti a modalità multipla di giunzioni in guida d'onda. Ogni elemento nel circuito completo viene risolto con il miglior metodo disponibile, garantendo precisione ed efficienza. Su questa base, Fest3D è in grado di simulare dispositivi passivi complessi in tempi brevissimi (nell'ordine di secondi o pochi minuti), mentre un software generico (basato su tecniche di segmentazione quali gli elementi finiti o le differenze finite) può richiedere alcune ore per gli stessi calcoli.

    OItre a questo, a differenza delle tecniche tradizionali di mode-matching, gli algoritmi elettromagnetici impiegati in Fest3D riducono al minimo i problemi di convergenza relativa, garantendo risultati ottimali. Inoltre, la tecnica delle equazioni integrali impiegata estrae parte dei calcoli dipendenti dalla frequenza, con una durata per punto di frequenza estremamente ridotta rispetto alle tecniche tradizionali di mode-matching. Questo vantaggio risulta più evidente nei casi in cui sia richiesto un tasso elevato di precisione e sia pertanto necessario un numero significativo di modalità elettromagnetiche per analizzare il componente.

    Ecco alcuni componenti analizzabili con Fest3D:

    • Filtri (comb-line, interdigital, waffle-iron, bimodali, eliminatori di banda e così via)
    • Multiplexer (diplexer, OMUX e così via)
    • Accoppiatori
    • Polarizzatori
    • OMT
    Progettazione

    Fest3D consente di progettare automaticamente vari tipi di componenti partendo dalle specifiche degli utenti. Attualmente l'utente può sintetizzare filtri bimodali, filtri a banda passante, filtri passa-basso e coni rettangolari.

    Durante la fase di sintesi vengono eseguite simulazioni a onda intera per considerare l'impatto delle modalità delle guide d'onda senza propagazione. Grazie a questo e ai particolari algoritmi impiegati in ciascun caso, il processo di sintesi fornisce risposte estremamente valide rispetto alle specifiche degli utenti, senza richiedere la post-ottimizzazione.

    Oltre alla generazione automatica del design di specifici componenti, Fest3D include un tool di ottimizzazione dei parametri geometrici del componente al fine di ottenere la risposta finale desiderata. Nel tool sono inclusi diversi algoritmi di ottimizzazione (Simplex, Powell e Gradient). L'avanzamento dell'ottimizzazione può essere monitorato in tempo reale, arrestato, riconfigurato e ripreso in qualsiasi momento dall'interfaccia utente grafica.

    Con Fest3D gli utenti possono eseguire facilmente analisi di sensitività del progetto finale. Possono scegliere i parametri geometrici da modificare e impostare separatamente la deviazione di ognuno di questi.