CAD in der Hochfrequenztechnik

CAD in der Hochfrequenztechnik

Beim Entwurf von Hochfrequenz-Schaltungen und bei der Gestaltung von Antennen versucht man zunehmend die kostenintensive experimentelle Entwicklungsphase durch numerische Simulation zumindest zu verkürzen. Für derartige Simulationen steht heute bereits eine große Zahl hochgenauer und vernünftig bedienbarer Programme zur Verfügung, von denen für einige auch freie Hochschulversionen angeboten werden. Für Studierende ergibt sich damit die Möglichkeit, das Verhalten von Schaltungen oder etwa den Verlauf von  Feldern und Wellen anschaulich darzustellen und sich darüber hinaus mit der Bedienung dieser in Forschung und Industrie weltweit eingesetzten Hilfsmittel vertraut zu machen. In der Vorlesung werden die Grundlagen einiger besonders verbreiteter Simulationsprogramme, wie NEC, FEKO, ADS und Designer vorgestellt und gezeigt, wie eine Problembeschreibung für die Simulation mit derartigen CAD-Programmen zu gestalten ist.


Inhalt

1             Ausbreitung elektromagnetischer Wellen

1.1       Phänomenologische Kennzeichnung
1.1.1    Freiraumausbreitung
1.1.2    Quasioptische Ausbreitung
1.1.3    Bodenwelle
1.1.4    Raumwelle

1.2       Modellierung
1.2.1    Bodenwelle - CCIR-Recommendations & Records
1.2.2    Spherical Ground - Norton
1.2.3    Raumwelle - IONCAP
1.2.4    Raumwelle  – MUF und MiniMUF
1.2.4    ICEPAC

1.3       Messtechnische Hilfsmittel

2           Antennenberechnungen

2.1      Verfahren
2.1.1   Näherungslösungen mit Analogien
2.1.2   Optische Verfahren (GO, GTD, UTD, PO, PTD)
2.1.3   Lösung der Maxwellschen Gleichungen im diskretisierten Raum (FEM, FDTD,
TLM)
2.1.4   Lösung der Maxwellschen Gleichungen an diskretisierten Oberflachen (MOM)
2.1.5   Hybrid-Methoden

2.2      Programme
2.2.1   Der ,,Numerical Elektromagnetics Code" (NEC-2 bis NEC-4)
2.2.2   NEC-Derivate (4NEC2, SuperNEC, GNEC)
2.2.3   FEKO

3            Schaltungs-Simulation

3.1      Simulation im Zeitbereich
3.1.1   Spice

3.2      Simulation im Frequenzbereich
3.2.1   EESoF Touchstone (historisch)
3.2.2   Ansoft Designer
3.2.3   Advanced Design System (ADS)
KW-Ausbreitung

Oberflächenwellen

Feko-Berechnung

Circuit-Design