Resonanzsimulation

Was die Resonanzanalyse in EMWORKS leistet

Der Resonanz-Solver in EMWORKS ermittelt die natürlichen Resonanzfrequenzen und Feldverteilungen (Moden) von 3D-Strukturen. Er arbeitet mit Modellen, die im RF & MICROWAVES-Modul definiert sind, und dient dazu, zu verstehen, wie Geometrie und Materialeigenschaften das Resonanzverhalten eines Bauteils bestimmen.

Typische Anwendungen sind Hohlraum- und Wellenleiterresonatoren, resonante Filter, planare und dielektrische Resonatoren sowie andere Strukturen, bei denen diskrete Moden und Q-Faktoren von entscheidender Bedeutung sind.

Zentrale Funktionen   

• Eigenmodenanalyse: Berechnung von Resonanzfrequenzen und zugehörigen Feldverteilungen (Eigenmoden) für geschlossene oder teilweise offene Strukturen.

• Modenidentifikation: Analyse elektrischer und magnetischer Feldverteilungen, Oberflächenströme und gespeicherter Energie, um zu bestimmen, welche physikalische Mode angeregt wird und wie sie mit der Geometrie zusammenhängt.

• Q-Faktor-Abschätzung: Abschätzung der unbelasteten Q-Faktoren auf Basis gespeicherter Energie und Verluste, einschließlich der Einflüsse von Materialeigenschaften und – sofern relevant – Leiterverlusten.

• Einfluss von Material und Geometrie: Bewertung, wie Änderungen von Abmessungen, Aussparungen, Abstimmelementen oder Materialien Resonanzfrequenzen verschieben oder die Feldkonzentration beeinflussen.

• Randbedingungskontrolle: Festlegung geeigneter Randbedingungen (z. B. perfekte elektrische oder magnetische Leiter, Symmetrieebenen oder absorbierende Bereiche), um die beabsichtigte physikalische Umgebung realistisch abzubilden.

Häufig analysierte Bauelemente und Strukturen

Die Resonanzanalyse in EMWORKS wird typischerweise eingesetzt für:

• Cavity resonators – Rechteckige, zylindrische und komplexere Hohlräume für Filter, Oszillatoren und Messaufbauten.

• Waveguide resonators and sections – Wellenleiter mit Irisblenden, Stiften oder anderen Strukturen zur Unterstützung spezifischer Moden.

• Dielectric resonators – Resonante Strukturen aus dielektrischen Materialien, wie sie in Filtern und Oszillatoren verwendet werden.

• Planar and microstrip resonators – Gedruckte Resonatoren und verwandte Strukturen auf Leiterplatten oder Substraten als Grundlage für Filter und frequenzselektive Elemente.

• Filter structures – Resonante Abschnitte in Wellenleiter-, Hohlraum- oder planaren Filtern, bei denen Modenverhalten und Kopplung exakt verstanden werden müssen.

Ergebnisse der Resonanzanalyse in EMWORKS

Eine typische Resonanzanalyse in EMWORKS liefert:

• Eine Liste der Resonanzfrequenzen innerhalb des angegebenen Frequenzbereichs

• Feldplots für jede berechnete Mode (elektrische und magnetische Feldverteilungen)

• Abschätzungen der gespeicherten elektrischen und magnetischen Energie je Mode

• Abschätzungen des unbelasteten Q-Faktors unter Berücksichtigung von Material- und Leiterverlusten

Diese Ergebnisse stellen den Zusammenhang zwischen geometrischen Merkmalen und dem Resonanzverhalten her und unterstützen gezielte Anpassungen von Abmessungen, Materialien oder Kopplungsstrukturen.