Super NEC EM-Simulointiohjelmisto EM Simulation Package

Transkriptio

1 Tietoliikennelaboratorio uper M-imulointiohjelmisto M imulation Package Tietoliikenteen simuloinnit ja työkalut 2008 Mikä se on? Yleistä MoM/UTD - Input Interface yöttötiedot Tulostiedot Käsikirjat Käyttöjärjestelmäalustat Rakenteet ja Antennit simerkki1 - Yagi isältö 2 1

2 Mikä se on? What it is? Momenttimenetelmän (MoM) ja yleiseen diffraktiomenetelmään (UTD) pohjautuva sähkömagneettisten kenttien simulointiohjelmisto antennirakenteiden suunnitteluun ja analysointiin uper is a hybrid Method of Moment (MoM) / Unified Theory of Diffraction (UTD) antenna analysis program 3 Mikä se on? What it is? Taustalla FORTRA-kielinen -2-ohjelma (umeric lectromagnetic ode) Alkuperäisen -2-kirjaston optimoitu versio (1989) Windows- ja Unix-/Linux-alustoille Hyödyntää rinnakkaislaskentaa (Parallel Virtual Machines, PVM) Based on -2 (umeric lectromagnetic ode) subroutines written for FORTRA Optimised version of the original library for Windows- and Unix-/Linux Platforms Parallel computing by using Parallel Virtual Machines, PVM 4 2

3 Mikä se on? What it is? Hyödyntää momenttimenetelmää (MoM) ja yleistä diffraktioteoriaa (UDT) Hybrid of Method of Moment (MoM) / Unified Theory of Diffraction (UTD), 5 Mikä se on? What it is? Lisenssit Opiskelijat ja opettajat: ilmainen konekohtainen lisenssi Ohjelmiston voi ladata suoraan netistä osoitteesta License fee Free academic license for students and teachers The software can be downloaded at 6 3

4 Yleistä Overview -kirjasto on koodattu uudelleen olio-ohjelmointipohjalle (++) ngine redesigned using Object Oriented Design implemented in Yleistä Overview Geometrisen ja yleisen diffraktioteorian yhdistäminen GTD/UTD mahdollistaa suurten pintojen mallintamisen Helppokäyttöiset ja muokattavat graafiset käyttöliittymät 3D syöttötietojen ja tulosten tarkasteluun GTD/UTD hybridisation allows efficient modeling of large surfaces. asy to use, customizable, 3D input and output Graphical Interfaces. 8 4

5 Yleistä Overview Käyttöliittymä toteutettu Matlabilla Toiminnan ohjaus myös suoraan Matlabista funktioiden tai komentojonojen (script) avulla Käyttö on mahdollista myös ilman Matlab-lisenssiä Verkkolisenssit useammalle käyttäjälle Full program functionality/scripting abilities via Matlab command line calls for full customer customization. Package available with Matlab runtime license for users without Matlab. etwork licenses available for multiple users. 9 Yleistä Overview Kattava HTML pohjainen opastus lähtien perustaidoista simuloinnin taustalla olevaan teoriaan saakka omprehensive HTML help including topics ranging from basic program usage all the way through to engine theory. 10 5

6 Yleistä Overview Rinnakkaislaskenta optiona laajamittaiset rakenneanalyysit käyttää TP/IP verkkoon kytkettyjä työasemia Parallel execution option available for very large problems. Makes use of many computers linked on a TP/IP network (parallel version operates as a distributed memory parallel network). 11 MoM/UTD Mukana kaikki 2 -kirjaston MoM-funktiot nopeampi kuin FORTRA-pohjainen MOM/UTD-hybridi ottaa huomioon impedanssimatriisin muutokset esim. kun dipolin koko kasvaa kuvaus muuttuu GTD:n (Geometrical Theory of Diffraction) mukaiseksi sylinteriksi mukana elliptiset sylinterit ja suorasärmäiset kappaleet laskennassa mukana 3-kertaiset diffraktio- ja/tai heijastus - komponentit MoM theory based on 2 basis/testing functions. All 2 features available. UTD hybrid on level of impedance matrix interactions added eg: Dipole impedance changes when approaching GTD cylinder. Faster execution than FORTRA implementation (on pure MoM). UTD objects include elliptical cylinders and flat plate polygons. (Up to triple diffraction/reflection components) 12 6

7 MoM/UTD Analysoitavalla rakenteella ei ole kokorajoituksia Dynaamiset data-rakenteet Työaseman massamuisti asettaa rajat o dimension limits on anything (except by physical memory) due to dynamic data structures. 13 Ratkaisujen laskenta MoM/UTD suoran LU-hajotelman avulla (kuten useimmissa muissa simulaatio-ohjelmissa) tai nopeammilla menetelmillä (iteratiiviset menetelmät, harvojen matriisien nopeat ratkaisumenetelmät) olution can be calculated by direct LU-decomposition (as used by most other simulation software) or using faster methods such as: iterative methods (biconjugate gradient stabilised, sparse iterative method) or imply parse for solving large problems quicker, using less memory. 14 7

8 uper Input Interface 3D rakenteiden suunnittelu / katselu siirrä, kopioi, poista, heijasta, pyöritä 3D structure viewer/editor Move, copy, delete, reflect, rotate 15 yöttötiedot Input Valmiit rakenteet (assembly) helpottavat suunnittelua toteutettu muokattavina Matlab M-tiedostoina dipolit, yagit, heliksit, LPDA-tasot, laatikot, paraboliset lautaset, ajoneuvot, lentokoneet, jne. rakenteet voivat koostua muista yksinkertaisemmista perusrakenteista Use of assemblies to aid in model construction. Assemblies are higher level structures implemented using Matlab language m files, which users can use/add /modify. xamples of assemblies include dipoles, yagis, helixes, LPDAs plates, boxes, parabolic dishes, vehicles, aircraft etc. Assemblies may also consist of other assemblies. 16 8

9 yöttötiedot Input Mallin tarkistus Truemanin ja Kubinan säännöt muokattavat raja-arvot Model checking according to Trueman and Kubina's rules with user defined limits. 17 yöttötiedot Input Automaattinen segmentointi varmistaa että malli pysyy teorian asettamissa rajoissa Kattava simuloinnin kontrolli taajuuden valinta, maatason valinta, herätteen valinta, säteilykuvioiden valinta, laskenta-asetusten valinta Automatic segment gridding at model frequency, to help ensure that models stay within theory limits. Full control interface freq, ground, excitation, pattern requests, solver settings 18 9

10 Tulostiedot Output 2D/3D antennirakenteen ja säteilykuvioiden samanaikainen tarkastelu napakoordinaatisto / suorakulmainen koordinaatisto lineaarinen / logatritminen asteikko impedanssisovitus: mithin kartta, paluuhäviö, seisovan aallon suhde (VWR), vahvistus, säteilytehokkuus, kytkeytyminen piirianalysaattorista tutut markkerit ja arvon näytöt 2D/3D polar and rectangular radiation pattern plots with structure overlay. Impedance, mith hart, return loss, VWR, gain, efficiency, coupling, log scales etc. plots with etwork Analyser style markers and legends) 19 Tulostiedot Output 2D/3D antennirakenteen ja säteilykuvioiden samanaikainen tarkastelu virtajakaumat (rakenteen päälle väreillä piirrettynä) lähi-/kaukokentät (ääriviiva / väri jne.) 2D/3D polar and rectangular radiation pattern plots with structure overlay. urrent distributions (colour mapped on structures) ear fields / far fields (contour/colour etc) 20 10

11 Aloitusopas Käsikirjat Manuals asennuksen ja käytön lyhyt opastus Getting tarted Assists the user to install the software and gives a short tutorial on how to use uper 21 Käsikirjat Manuals Käyttöliittymä: yöttötiedot - käyttäjän käsikirja rakennemallien laatiminen ja simuloiminen Käyttöliittymä: Tulostiedot - käyttäjän käsikirja uper -tiedostojäsennin ja graafiset apuvälineet GUI Input User Reference Manual This manual documents the structure editor and all aspects regarding the generation and simulation of uper models. GUI Output User Reference Manual This documents the uper file parser and all the output graphical utilities available in uper

12 Käsikirjat Manuals Geneettisen algoritmin optimoinnin käyttäjän käsikirja GA-teoria ja sen käyttö uper:issä Genetic Algorithm optimiser user manual. provides theory on GA s its usage in uper. 23 Käsikirjat Manuals MoM/UTD hybridin käyttäjän käsikirja uper:in komennot, syöttötiedoston rakenne. Tarpeen niille, jotka käyttävät uper:iä laskentakoneena ilman graafista liittymää MoM/UTD Hybrid User Reference Manual command line reference to the uper engine, construction of a uper input file for the engine. (only required if you want to manually construct your own uper input files without using the structure editor)

13 Käsikirjat Manuals Rinnakkaismomenttimenetelmän käyttäjän käsikirja uper:in käyttö rinnakkaislaskentaan Windows-alustalla Parallel MoM User Reference Manual The manual that documents the setting up of the parallel uper for Windows machines. 25 Käsikirjat Manuals Yleisen diffraktioteorian tekninen käsikirja UTD teorian soveltaminen uper:in lähdekoodissa UTD Technical Reference Manual The technical documentation for the UTD aspects of the uper code

14 Käsikirjat Manuals Momenttimenetelmän tekninen käsikirja MoM teorian soveltaminen uper:in lähdekoodissa elvittää sähkömagneettisen aallon etenemiseen liittymää matematiikkaa MoM Technical Reference Manual The uper technical reference manual which documents the MoM theory used in the code. 27 Alustat Platforms - Tuetut käyttöjärjestelmät Windows 95,98,2000, Me,T,XP Linux Operating systems supported Windows 95,98,2000, Me,T,XP Linux 28 14

15 Rakenteet tructures uuri joukko valmiita rakenteita A number of structures are also included with uper 29 Rakenteet tructures Box Laatikko one Kartio ylinder ylinteri llipse llipsi xtrusion Kulma/Leuka Mast Masto Parabolic dish Parabolinen lautanen Plate Taso 30 15

16 Rakenteet tructures Rectangular pipe uorakulmainen putki emi cylinder Puolisylinteri UTD disk UTD kiekko UTD rectangular pipe UTD suorakulminen putki UTD triangle UTD kolmio Wire uora lanka Wires Polveileva lanka 31 Antennit Assemblies valmiiksi suunniteltuja antennirakenteita uper luo rakenteet annettujen parametrien mukaan ominaisuuksia voidaan muuttaa Käyttäjä voi lisätä rakennemalleja kirjastoon predefined antenna structures uper generates the required antenna from the userdefined parameters user can tweak the parameters of the defined antenna user can define new assemblies 32 16

17 Antennit Assemblies Bowtie Rusetti orner array Kulma-antenniryhmä orner Reflector Kulmaheijastin Dipole Dipoli Discone Kartio Folded dipole Taitettu dipoli Horn Torviantenni Log periodic dipole array Log-periodinen dipoliryhmä Log periodic monopole array Log-periodinen monopoliryhmä 33 Antennit Assemblies Loop ilmukka Monopole Monopoli Patch Mikroliuska Patch antenna with L feed Mikroliuska (L-syöttö) Quadpatch 4-osainen mikroliuska Helix Heliksi Quadrafilar helix 4-kierteinen heliksi Rectangular loop uorakulmainen silmukka Wire conic Lankakartio Yagi Yagi 34 17