CST与FPGA在电磁结构仿真与通信中的双核并行应用

"电大尺寸电磁结构的时域仿真实践——CST软件的应用与分析" 在现代通信领域，尤其是在设计和优化天线系统时，精确的电磁仿真工具扮演着至关重要的角色。本研究以“最佳单元天线直径-dsp和fpga的双核并行通信方法设计与应用”为主题，探讨了如何利用计算机辅助设计(CAD)工具，特别是CST Microwave Studio (CSTMWS)，来优化天线性能和实现高效通信。 CST是一款强大的电磁仿真软件，它基于有限积分技术(FIT)进行时域仿真，适合处理电大尺寸的复杂结构。FIT算法的核心在于将连续的电磁场问题转化为离散的积分方程，通过求解这些方程来获取场分布。这种算法的优势在于其能有效处理大范围的频率和尺寸问题，且适用于各种形状和材料的结构。 在描述的实验中，研究者针对螺旋天线进行了直径优化，以寻找最佳的方向图性能。通过改变螺旋线的直径，从17mm到40mm，观察不同直径下天线在±90°和0°方向的性能。表7-2展示了不同直径对应的辐射特性，如主瓣宽度、旁瓣电平等关键指标。数据表明，直径的选择直接影响天线的方向性和增益，对于优化通信系统的性能至关重要。 此外，研究还涉及到了两种具体的应用场景：一是GTEM室中的超级电大物体仿真，这里利用频域外推和距离外推技术来处理无法直接在有限计算域内解决的大型结构问题；二是卫星天线布局的仿真和设计，这涉及到了大型复杂物体的建模，以及利用优化算法来改进天线阵列的性能。 在实际仿真过程中，文章强调了几个关键的仿真技巧，例如利用磁对称面来减少计算复杂度，采用PBA（Perfectly Matched Layers）技术来模拟开放边界条件以确保结果的准确性，以及通过调整最小网格大小来平衡精度和计算时间。此外，对仿真过程中的收敛性进行分析也是确保结果可靠的重要步骤。 这篇研究深入浅出地阐述了如何运用CSTMWS进行电大尺寸电磁结构的仿真，为实际工程中的天线设计和通信系统优化提供了有价值的参考。通过双核并行通信方法，结合dsp和fpga的硬件优势，可以进一步提升仿真速度和通信系统的实时性能，这对于现代高速通信系统来说具有极高的实用价值。