TLM求解器【CST软件零基础教程】

TLM 是三维全波电磁算法的一种，在CST中和T-solver一样都属于时域算法，互相补充。CST于2008年将TLM求解器收购。由于TLM求解器支持一些特殊的材料和结构，比如压缩模型，二维材料，而在EMC仿真中常用这些特殊材料和结构将系统简化，TLM便派上用场。当然，在天线，PCB，生物模型SAR仿真方面，TLM也表现很好。TLM在这里我们用CST宏自带喇叭天线为例，默认为时域T-solver，也就是FIT算法，单击Mesh  View查看网格，网格数约7.7万左右。

 

在GlobalProperties 下，转换成TLM的网格，也就是转换成了TLM时域求解器。

 

 

全局网格设置界面和时域Hexahedral网格一样。TLM网格加密重点在于这个界面下的Specials，我们等下解释。这里我们使用默认设置，关闭界面。这时再查看网格MeshView会发现没有变化，因为TLM网格会在求解器运行同时自动更新。点击T-solver时域求解器，再次确定Meshtype已经自动选择TLM，然后开始仿真Start。

 

仿真结束后，去到后处理Post-processing旁边的logfile，可查看TLM的cell lumping功能自动节省多少网格数，这里是70%左右，也就是说TLM实际使用网格数为2万左右。不同的模型网格减少量略有差别，大多数结构都能减少70%-90%，甚至90以上，相应的仿真时间也会减少。

 

这时再重新点击MeshView查看网格，可见TLM网格是结构附近树状聚集（octreemesh）。由于TLM也支持最新的PBA技术，任何斜面曲面都能完美识别和计算，具体表现为变形的近结构网格。

 

看一下结果S11,这里我们快速转换成FIT和FEM，用默认值仿真和TLM一起作比较，可以发现在没提高精度的情况下，S11在8-10GHz还是有1dB 左右的差别。

 

接下来我们简单提高一下TLM计算的精确度，其他设置当然包括求解器精度，边界条件精度，材料精度等，这里我们只讨论一下网格。在Mesh Global Properties的Specials 网格特殊设置，大多设置和时域频域求解器一样。TLM加密重点在Discretizer界面：

 

 

1. Limit octree cellsize near to model to: 近结构的网格尺寸，默认为Mesh Global Properties设置的最大Hexahedral网格, 也可以手动定义绝对值。

2. Cell sizesmoothing ratio: 网格尺寸过渡比，有效范围2-5，默认为4，加密推荐2或3。

3. Limit cellconnects to 2:1：勾选会限制连接某个网格的网格数量为2，不勾选默认允许到5。此数量比和尺寸比可一起使用，确保网格平滑和精确，推荐常使用。

4. Point accuracyenhancement：内部三维结构处理和计算矩阵使用，默认为0%。100%意味着最高三维处理，但求解过程变慢。如果网格划分遇到问题，或结构棱角细节精细，可适当调高，比如50%。

5. PBA设置，推荐常使用。

6. Maximum timestepreduction factor：由于太小的网格会影响时域计算的time step，一般用默认的2就行。

 

9GHz Farfield	FIT	TLM	FEM
Total Efficiency (dB)	-0.03908	-0.03678	-0.03780
Directivity (Max, dBi)	13.30	13.31	13.30
Angular width (3dB, deg)	36.9	36.8	37

 

在分别加密和提高精度后，可以很容易得到三个不同算法的同样结果，S11误差控制在0.3dB以下；另外部分远场数据比较也基本相同。这里我们案例相对简单，其实更复杂的天线和系统的TLM仿真结果也被CST的技术人员和很多CST用户验证过，表现都很不错。当然，TLM不是万能的，也不能完全替代FIT，本文重点是帮助大家了解和使用TLM。

 

（内容、图片来源：CST仿真专家之路公众号，侵删）

 

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