CST基礎044-時域求解器

CST是Computer Simulation Technology的縮寫，是一款被廣泛使用的高端電磁仿真分析軟件。CST基礎使用系列文章共計有100多篇，主要講解CST仿真分析時常用的基礎操作和基本使用技巧，幫助用戶更好的理解和掌握CST的使用。

時域求解器設置操作命令：Simulation > Solver > Setup Solver。

CST中經(jīng)常使用的Time Domain Solver按字面意思就是時域求解器。那么在什么時域用什么方式進行仿真呢?

首先從設置頻率開始：設置關注的頻率范圍時，Excitation Signal的長度和形狀會改變。因為用時域進行仿真分析，所以會采用和仿真頻率成分相關的時間信號。

通過頻率設置得到的Excitation Signal會連接到所設置的Port1，然后在仿真模型中，信號一部分反射，一部分傳遞到Port2，或消耗為Loss，或輻射到仿真空間外。換句話說，連接到端口1的信號不管怎樣會在計算區(qū)域被消耗。仿真空間內(nèi)的信號總量經(jīng)過消耗變成0時，這意味著不會再有能量變化，所以仿真結束。此時，再將獲得的時域中的反射、傳輸信號等轉換為頻域，得到的結果就是我們常用的S-Parametero。

這里可能會產(chǎn)生一個疑問，怎樣確定信號總量歸零的時間？如果要達到信號完全歸零，可能需要進行非常長時間的仿真分析因此，可以輸入Accuracy表示接近0值的程度，比如，將信號總量衰減到0.001為止看做是歸零的狀態(tài)，那么Accuracy設置為-30dB即可。

要查看是否達到了所設置的Accuracy，就要通過導航樹中的Energy結果進行確認。下圖是Accuracy設置成-30dB時的Energy結果。時域的仿真進行到該Energy值達到設定的Accuracy時停止。

還有另外一種終止仿真的方法一一就是對Maximum solver duration進行設置，不好收斂的仿真結構可以采用此方法來結束仿真。在Setup Solver - Special一 Steady State中進行此項設置，默認設置是Number ofpulses20，這意味著在20個周期的脈沖信號時間內(nèi)進行仿真分析，如果該時間內(nèi)無法實現(xiàn)能量收斂，仿真也會終止。下面章節(jié)的內(nèi)容將會介紹準確進行仿真所需要確認和設置的事項。

Time Domain Solver中確認仿真結果是否準確的方法是確認時域仿真是否收斂的。

通過Time Domain Solver進行仿真分析時，可能會遇到如右圖所示的警告提示。警告內(nèi)容為：仿真不是因為Energy值達到設定的Accuracy而結束，而是因為設置的Maximum solver duration達到限制時間而結束，所以可能會出現(xiàn)不準確的仿真結果。從提示中可以看到，仿真要取得準確的結果，就需要Energy達到Accuracy的設置值后仿真結束才行。要使Energy達到收斂值，可以將限制時間: Setup Solver 一Special一SteadyState中的Maximum solver duration的脈沖數(shù)量設置為更大值。

此外，還可以通過1D Results的Balance結果來確認仿真準確性。Balance可通過左側下方的公式計算得到。仿真無源元器件時，Balance值不能大于1。但是，如下圖紅色曲線所示仿真沒有達到Accuracy或網(wǎng)格劃分稀疏會導致Balance值出現(xiàn)大于1的情況。這意味著仿真結果不準確，所以需要將Maximum solver duration設置為更大的值，或者網(wǎng)格加密一些，以便Energy達到Accuracy。