隨著微波元件之設計微小複雜化與高頻化,以及電腦運算效能之大大提升;利用電腦輔助工程CAE(Computer Aided Engineering)之數值模擬方法來分析電磁場之分佈,作為複雜的高頻微波元件或天線設計之工具已成為一股趨勢。Micro-Stripes為英國Flomerics公司發展之3D時域高頻電磁模擬軟體,軟體本身可直接依照所建構3D model 進行三維的數值分析。利用傳輸線矩陣分析法TLM(Transmission Line Matrix)配合微分方程式來處理高頻電磁問題,簡單的操作介面以及快速網格建立方式將幫助使用者快速完成相關電磁分析。

傳輸線矩陣分析法
傳輸線矩陣分析法TLM(Transmission Line Matrix)是利用SCN(Super Condensed Node)將包含電磁模型的計算空間分割成許許多多的正交傳輸線且經由給定之初始場或電壓激發源來計算傳輸線上的電流與電壓,然後根據此電壓與電流計算出電場與磁場強度。

Micro-Stripes利用傳輸線矩陣分析法TLM(Transmission Line Matrix)計算Maxwell equations之微分方程以得到時域解(Time Domain)並透過傅氏轉換得到一個寬頻的頻率響應圖,如此只需一次的計算即可得到一個寬頻的頻域結果。

快速的幾何模型建構能力
採用ACIS之標準格式建構數值模型且可以讀取其它IGES、SAT、STEP、STL及 DXF檔等CAD設計軟體所產生的檔案,另外,軟體提供許多原型物件如方塊、圓柱、圓錐、螺旋體、角錐等等及運用布林運算作幾何結構的結合與分解以建立任何形狀的幾何結構。
自動網格產生系統
Micro-Stripes採用網格自動產生的方式,當幾何模型建構完成之後,軟體會自行產生一組相對應的網格,而此網格會依模型中的幾何結構做網格重整或說局部網格加密,同時也提供使用者手動方式調整所需的網格結構,另外,TLM求解核心允許極大的網格尺寸差異與不連續性,以計算分析微細結構或場分佈變化明顯的區域。配合時域的計算方式,網格針對空間建立而非針對物件建立的概念讓Micro-Stripes容許分析相當大的物件,並在可接受的計算時間及硬體資源內計算出分析結果。
多重網格功能
Micro-Stripes本身在如何有效減少過多網格所造成之資源負擔卻又同時要求保有等效的分析結果上花了相當大的功夫。除了使用非常有效的多重網格功能讓網格局部集中分佈於空間中天線所在的位置,讓天線周圍的空間採用較稀疏的網格外,Micro-Stripes在網格系統中並建立了次網格(sub-cell)的觀念。利用等效及物件模組化的方式有效減少原本的網格數,且在分析結果上並沒有太大的差異。這樣的網格設計可以有效減少硬體資源與計算時間且計算的結果仍具有相當的代表性,這也就是為何Micro-Stripes的計算速度可以如此驚人的原因之一。

模組化物件
Micro-Stripes採用模組化物件(compact model)的觀念來建構天線的饋入點,如同軸線饋入可用一個圓柱體加入一內建的線埠(Wire port)即可,如果使用這模組化的線埠元件,則在此模組化物件周圍可以最簡略的網格數做計算,如此可省調很多的計算時間與資源,另外,軟體也提供像槽孔(slot aperture)等模組化物件,讓使用者除了可以快速建構一個槽孔外也可以最少數的網格數來計算此槽孔的電磁效應。

頻率相依材質分析
Micro-Stripes也用以分析Debye或Lorentz等所謂頻率相依材料的物理問題。內建人體材質庫方便工程師對於所設計出之無線通訊產品針對人體對電磁波吸收率比SAR(Specific Absorption Rate)的量測亦可透過模型之設定計算出模擬之結果。
後處理計算結果資料輸出
透過時域上的計算再經由傅氏轉換得到此天線的在頻域上的寬頻段頻域響應,此外亦可以計算得到散射參數,輸入阻抗,駐波比等於天線及微波設計上極有用的參數。史密斯圖的模擬解果顯示對於使用者在阻抗匹配的過程中,更了解所建構的模型所具有的阻抗特性,進ㄧ步調整以得到所期望的結果。

Micro-Stripes可繪出三維場型在某一平面上的電場與磁場的極化圖(Polar Plot),此極化圖可對boresight,isotrope及dipole做正規化以求得天線增益,front-back ratio以及軸比。並可透過本身三維架構顯示出3D的電磁場分佈與幅射場型,表面電流分佈以及線電流分佈,透過三維視覺化效果搭配動態的方式顯示電磁場分佈及表面電流分佈隨時間的變化情形,進而讓使用者更清楚瞭解整個電磁場在空間的分布狀況。
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》應用領域
1.天線設計分析
小型天線分析設計
天線參數模擬
2.大尺寸模型電磁分析

車用天線、衛星碟型天線等大尺寸模型電磁分析
3.ESD分析

電腦伺服器ESD測試分析
4.RFID分析

RFID tag貼附在三個貨物箱的電磁場分析模型

磁場及表面電流分布結果
5.SAR量測模擬

模擬SAM虛擬人頭緊鄰著dual-band行動電話(PIFA天線)

頻率為904MHz之話筒表面電流與SAM的SAR值

頻率為1.76GHz之話筒表面電流與SAM的SAR值
6.EMC/EMI分析

電源供應器機殼屏蔽效應分析

Cable線輻射分析

Heatsink輻射分析
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Micro-Stripes 7.5 版新增功能簡介
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