本期看一个自带案例,微带线的本征模分析。
仿真频率范围是0-15ghz,求解器为e。
只计算一个基础模。
背景距离在y 的空气方向上加大。
边界是x与y都是电边界,中心对称磁边界,z传播方向为周期边界,符合基础模的电磁场分布。
单元长度为d=0.004m
周期边界相位参数化:phase
这个案例预先运行了这个宏,这个宏必须是phase参数扫描用,并且phase不可为零(等下解释为什么):
所以参数扫描界面可以看见“userdefined”标志。
如果没有此步骤,参数扫描仿真结束后,只有基础的模式结果:
通过此步骤,参数扫描仿真结束后,结果出会有更多的慢波结构相关的结果:
“userdefined”这个代码是根据三维的本征模电场,提取一系列的数据。比如需要波长:
所以扫描角不可为零。
那么扫描角到底是在做什么?根据帮助文档,“phase“是两个周期边界的电场相位差:
分析结果:
1. phase velovity相位速度:
相位速度是对光速归一化,也就是说,这里看到0.38左右的值,表示波相位以0.38倍的光速传播,所以叫慢波结构。相速度快过光速就是快波结构。
单位是rad/s/(rad/m)=m/s.
2. dispersion diagram色散图
这个结果是传播常数beta的色散曲线,单位是rad/m:
其实把频率换成角频率omega,beta对归一化,就能得到传说中的色散曲线。很多用户将这些数据导出再画线,本期就给大家展示如何在cst中完成。先拿omega:
后处理,起个好名,evaluate,应用于全部参数扫描的结果:
当然先忽略这时的横坐标名称,以及不是频率了:
再对beta归一(单元长度为d=0.004m):
将xy互换:
新建1d文件夹,将最后的结果mode1拷贝进入。右键点击曲线属性,设置横纵坐标名称。
拓展一下x轴:
导入空气线:
计算方法(归一化):
1*pi/0.004*2.998e8/1e9=235.46
曲线放在一起:
其实这个图也是表示相速度和光速的关系,这里看到红线较低,处于慢波区间。感兴趣的用户可以继续验证,看红线除以绿线是不是等于phase velocity。
3. group velovity群速度:
4. pierce 耦合阻抗,功率流,电场:
电场是总场e(abs),包含各次空间谐波。功率流p是1焦耳乘以群速度。
小结:
1. 相位扫描需要参数“phase”,所以强烈建议开始时用模板,省事很多。
2. phase不要为零。
3. 可在cst中获取文献中常见的v型色散图,用于研究能级禁带超材料等等。
(内容、图片来源:cst仿真专家之路公众号,侵删)
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