cst叢書18算例任意結(jié)構(gòu)的微放電仿真

1、任意結(jié)構(gòu)的微放電（18 算例34）CST. / 2014/7/171 任意結(jié)構(gòu)的微放電CST| 目錄1. 電場分布 2. 使用粒子自洽求解器（PIC） 微放電3. 粒子自洽求解器（PIC）得到的微放電現(xiàn)象4. 使用粒子追蹤求解器（TRK） 微放電5. 粒子追蹤求解器（TRK）得到的微放電現(xiàn)象6. 總結(jié)2 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 概述 微放電現(xiàn)象是發(fā)生在微波器件內(nèi)部 少量游離粒子的真空環(huán)境中的一種粒子倍增現(xiàn)象，主要是由 諧振引起的，致使二次發(fā)射 數(shù)短時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)指數(shù)規(guī)律增長的一種現(xiàn)象，也叫二次 倍增效應(yīng)。當(dāng)發(fā)生微放電現(xiàn)象時(shí)，粒子數(shù)成指數(shù) 形式上升，微

2、波器件內(nèi)部會(huì)很快充滿 ，阻塞微波通路，導(dǎo)致器件故障；為了避免微放電現(xiàn)象 的發(fā)生，需要使用精確的 工具對微放電現(xiàn)象進(jìn)行 ，得到微放電功率。3 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 微波開關(guān)模型 以微波開關(guān)的J1-J2通路為例，使用CST微波工作室和CST粒子工作室得到微波開關(guān)發(fā)生微放電現(xiàn)象的功率閾值。J3J2J4J14 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 結(jié)構(gòu) 31.35內(nèi)導(dǎo)體直徑2.4，外導(dǎo)體直徑5.26，長3.522內(nèi)導(dǎo)體直徑1.6，外導(dǎo)體直徑5.5，長2.7內(nèi)導(dǎo)體直徑2.4，外導(dǎo)體直徑5.5，長5內(nèi)導(dǎo)體直徑2.2，外導(dǎo)體直徑7，長6.85 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST

3、| 1 電場分布使用CST微波工作室微波開關(guān)內(nèi)部的電場分布，確定電場最強(qiáng)的位置6 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 導(dǎo)入模型7 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 導(dǎo)入之后的模型（截面圖）8 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 全部端口 重復(fù)操作，在微波開關(guān)的另一端建立一個(gè)相同的端口：9 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 網(wǎng)格視圖10 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 啟動(dòng) 11 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| S參數(shù)結(jié)果12 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 電

4、場分布結(jié)果1.23GHz（動(dòng)態(tài)）13 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 磁場分布結(jié)果1.23GHz（動(dòng)態(tài)）14 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 保存文件 點(diǎn)擊File選項(xiàng)卡上Save按鈕，將文件保存為Waveguide Switch-MWS，如下圖所示：15 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 2 使用粒子自洽求解器（PIC） 微放電使用CST粒子工作室微放電現(xiàn)象16 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 另存文件 點(diǎn)擊File選項(xiàng)卡上Save As按鈕，將文件保存為Waveguide Switch-PIC，如下圖所示：17 任意結(jié)構(gòu)

5、的微放電 CST| 切換問題類型 點(diǎn)擊Home選項(xiàng)卡上Problem Type按鈕，在彈出的下拉菜單中選擇ParticlePIC，如下圖所示：18 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 查看材料屬性| infocst- 在SEE Gold材料上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵并選擇Properties，打開材料屬性框，可以在Particle Emission Properties選項(xiàng)卡上查看材料的二次 發(fā)射屬性， 點(diǎn)擊True.、Elastic.、Rediff.按鈕可以對材料的二次 發(fā)射屬性進(jìn)行設(shè)置19 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST.cn查看材料二次 發(fā)射屬性 在導(dǎo)航樹的1D Res

6、ultsMaterialsSEE - GoldSEE SEY中查看材料的二次發(fā)射屬性曲線，如下圖所示：20 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 設(shè)置粒子源（1）21 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 設(shè)置粒子源（2）22 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 兩個(gè)粒子源23 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 新建激勵(lì)信號(hào)24 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 粒子監(jiān)視器設(shè)置25 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 求解器設(shè)置其中參數(shù)a=70，為端口輸入的功率值26 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| infocst

7、-.cn啟動(dòng) 點(diǎn)擊Particle in Cell Solver Parameters框上的Start 按鈕啟動(dòng)：27 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 粒子數(shù) vs. 時(shí)間并沒有出現(xiàn)粒子倍增現(xiàn)象，說明沒有發(fā)生微放電28 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 粒子分布（動(dòng)態(tài)）29 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 時(shí)間及占用內(nèi)存時(shí)間：3m，10s*占用內(nèi)存：91MB*使用192GB內(nèi)存，12核CPU工作站 30 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 參數(shù)掃描設(shè)置（1）31 任意結(jié)構(gòu)的微放電CST| 參數(shù)掃描設(shè)置（2

8、）32 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 參數(shù)掃描設(shè)置（3）33 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 參數(shù)掃描設(shè)置（4） 依次點(diǎn)擊Parameter Sweep框上的New Seq.按鈕和New Par.按鈕，在彈出的框中進(jìn)行參數(shù)掃描設(shè)置：34 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 參數(shù)掃描 點(diǎn)擊Parameter Sweep框上的Start按鈕啟動(dòng)參數(shù)掃描：35 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 參數(shù)掃描結(jié)果粒子數(shù) vs. 時(shí)間從曲線來看，從79W開始出現(xiàn)粒子倍增現(xiàn)象，發(fā)生微放電。36 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| infocst-.c

9、n3 粒子自洽求解器（PIC） 得到的微放電現(xiàn)象將參數(shù)a設(shè)置為90， 90W輸入功率時(shí)的微放電現(xiàn)象37 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 粒子數(shù) vs. 時(shí)間38 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 粒子分布（動(dòng)態(tài)）39 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 4 使用粒子追蹤求解器（TRK） 微放電將參數(shù)a設(shè)置為113， 113W輸入功率時(shí)的微放電現(xiàn)象40 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 另存文件 點(diǎn)擊File選項(xiàng)卡上Save As按鈕，將文件保存為Waveguide Switch-TRK，如下圖所示：41 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST|

10、 切換問題類型 點(diǎn)擊Home選項(xiàng)卡上Problem Type按鈕，在彈出的下拉菜單中選擇ParticleTracking，如下圖所示：42 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 設(shè)置粒子源 使用同樣的設(shè)置兩個(gè)相同的粒子源：43 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 兩個(gè)粒子源44 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 導(dǎo)入外部場（1） 點(diǎn)擊Simulation選項(xiàng)卡上的Source Field按鈕，在彈出的下拉菜單中選擇Import External Field，彈出Import External Fields框，如下圖所示：45 任意

11、結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 導(dǎo)入外部場（2） 點(diǎn)擊Import External Fields框上的Add按鈕瀏覽微波工作室得到的電場和磁場結(jié)果，電場、磁場文件位于. Waveguide Switch- MWSResult文件夾下，文件名為e-field (f=1.23)_1,1.m3d和h-field (f=1.23)_1,1.m3d，如下圖所示：46 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 導(dǎo)入外部場（3） 完成導(dǎo)入之后，Import External Fields框的顯示如下圖所示：47 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 求解器設(shè)置 勾選Ext

12、ernal，并在Factor欄中輸入sqr(2*a)（此時(shí)a的值為70），在如下圖所示：48 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 啟動(dòng) 點(diǎn)擊Particle Tracking框上的Start按鈕啟動(dòng)：49 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 粒子數(shù) vs. 時(shí)間并沒有出現(xiàn)粒子倍增現(xiàn)象，說明沒有發(fā)生微放電50 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 粒子軌跡分布51 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 時(shí)間及占用內(nèi)存時(shí)間：35*占用內(nèi)存：70MB*使用192GB內(nèi)存，12核CPU工作站 52 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST|

13、參數(shù)掃描設(shè)置（1）53 任意結(jié)構(gòu)的微放電CST| 參數(shù)掃描設(shè)置（2）54 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 參數(shù)掃描設(shè)置（3）55 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 參數(shù)掃描設(shè)置（4） 依次點(diǎn)擊Parameter Sweep框上的New Seq.按鈕和New Par.按鈕，在彈出的框中進(jìn)行參數(shù)掃描設(shè)置：CST| infocst-56 任意結(jié)構(gòu)的微放電 .cn參數(shù)掃描 點(diǎn)擊Parameter Sweep框上的Start按鈕啟動(dòng)參數(shù)掃描：57 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 參數(shù)掃描結(jié)果粒子數(shù) vs. 時(shí)間從曲線來看，從113

14、W開始出現(xiàn)粒子倍增現(xiàn)象，發(fā)生微放電。58 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 5 粒子追蹤求解器（TRK） 得到的微放電現(xiàn)象將參數(shù)a設(shè)置為90， 113W輸入功率時(shí)的微放電現(xiàn)象59 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 粒子數(shù) vs. 時(shí)間60 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 粒子分布（動(dòng)態(tài)圖）61 任意結(jié)構(gòu)的微放電 CST| 6 總結(jié) 使用了粒子工作室的兩種求解器粒子自洽求解器和粒子追蹤求解器，得到的微放電功率分別為79W和113W，此微波開關(guān)的微放電功率測試結(jié)果為80W，故粒子自洽求解器的準(zhǔn)確度更高，在微放電 過 ，推薦使用粒子自洽求解器。 CST工作室套裝®能夠 任意結(jié)構(gòu)的微放電現(xiàn)象，而不是一些 軟件僅能 規(guī)則波導(dǎo)、腔體、同軸線等； CST工作室套裝®不但內(nèi)置多種以SEE開頭的二次 發(fā)射材料，且可以將任意二次 發(fā)射材料的試驗(yàn)曲線輸入到 中進(jìn)行 ；可以定義多種粒子監(jiān)視器，直觀可