由于三维电磁计算的结果都是总场,经常有同学问怎么只看散射场。本案例用光频的散射结构演示近场的散射场提取,流程和方法也适用于其他频段。注意这里的散射场指的是近场,远场的散射场就是rcs farfield,远场监视器就行,近场散射场需要通过总场减去入射场来提取。
第一部分:建模,提取散射场
step 1. 使用模板,建模
打一个平面波上去作为激励:
以某一个频率为例:
step 2, 重点,不可以使用自适应网格,因为要保证总场和入射场两个仿真任务网格完全一致:
step 3. 重点,运行宏create material-independent mesh group, 并把所有结构加进这个group里面。目的也是为了保证网格一样,还可以手动加密网格。
step 4, 利用sam流程,建立两个子项目:
第一个入射场任务,将所有结构设为真空材料,计算结果便是入射场。第二个任务是原任务设置。
step 5. 更新两个子任务,拿到结果
step 6. 任意子任务中,运行后处理导入另一个子任务的场(m3t文件),然后点击evaluate进行后处理运算。
step 7. 将两个场数据相减,注意顺序,总场减入射场:
这里截图是在总场子任务中导入的入射场电场。
总场:
入射场:
散射场:
第二部分:计算散射功率场,散射功率
step 1. 仿照第一部分,同理可获得散射磁场。略。
step 2. 把电磁场相乘,获得散射功率场。这里注意电磁场的公式(复数)和结果单位是dynamic powerflow
散射功率场:
这里面我们将散射功率场的命名加个后缀,比如[test]:
这个后缀有利于接下来计算散射功率。
step 3. 利用结构设置一个全包裹的面,叫face1:
这个面有利于接下来计算散射功率。
step 4. 用后处理broadband powerflow integration, 选择功率后缀名和面,evaluate之后便得到结果。
这里的功率公式没有放0.5,所以2.56e-16w是峰值功率,不是平均功率。
如果我们加个远场监视器,然后通过远场后处理提取散射功率,可发现是0.5倍的关系,验证了上述步骤的准确性:
当然,还有一个后处理也可以直接做场积分,同样可以验证计算准确性:
第三部分:散射截面
散射截面scattering cross section是散射功率于入射辐照的比。
一般定义了平面波激励,结果就直接给出了:
可以用远场后处理提取验证:
当然还可以用平面波入射辐照公式手动验证:
平面波einc是1v/m,所以公式是:
a是第二部分算的散射功率(峰值)。
总结
1. 提取散射场需要总场减入射场,用后处理导入场数据。如需大量频点操作,可以利用vba。
2. 频域求解器保证网格一致,一是不能用自适应,二是要macro生成特殊的mesh group。
3. 散射功率有三种方法计算和验证:近场自动积分,近场手动积分,远场后处理。
4. 散射截面也有三种方法计算和验证:模板直接获得,远场后处理,手动公式。其中手动公式法还可基于近场散射功率的三个不同方法获得的结果:
(内容、图片来源:cst仿真专家之路公众号,侵删)
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