В Санкт-Петербурге прошел семинар «Выбор радиоизмерительного оборудования в современных условиях», организованный поставщиком оборудования и решений для радиоэлектронной промышленности компанией «РШ Тех». С презентацией универсальной CAE-платформы САПР «ГАММА» выступили представители компании «ГАММА Тех». В тестовом режиме они продемонстрировали функциональность решения. Чем интересен продукт класса CAE для производителей радиоустройств?
Комплексное решение САПР «ГАММА» для автоматизированного проектирования СВЧ-электроники предназначено для широкого спектра задач: от моделирования отдельных компонентов до проектирования сложных радиоэлектронных систем. Компания позиционирует этот продукт для автоматизации инженерных расчетов как современную альтернативу решению ANSYS HFSS, отметил коммерческий директор «ГАММА Тех» Андрей Знаменский.
Флагманский продукт САПР «ГАММА» подходит для моделирования СВЧ-электроники, антенн и антенных решеток для систем радиолокации и беспроводной связи, планирования сетей, а также для расчета эффективной площади рассеяния крупных проводящих объектов.
Наряду с удобным пользовательским интерфейсом САПР сочетает в себе мощный трехмерный редактор, набор математических моделей (решателей) и разнообразные инструменты для анализа результатов (постпроцессор). Возможности решения были продемонстрированы на примерах электромагнитного моделирования планарных и волноводных полосно-пропускающих фильтров, антенных решеток и расчета эффективной поверхности рассеяния самолета.
Режимы и методы
К основным режимам продукта относятся трехмерное электромагнитное моделирование, анализатор радиочастотных цепей и трассировка лучей.
Основным методом трехмерного электромагнитного моделирования в САПР «ГАММА» является метод конечных элементов. Возможности для большей части инженерных задач оцениваются экспертами на уровне коммерческих аналогов, в частности, уже упоминавшегося зарубежного продукта. Собственный генератор сеток поддерживает активное перестроение сетки с последующей адаптацией. САПР подходит для выполнения распределенных расчетов, параллельных вычислений и удаленного расчета на кластере.
Еще один реализованный в САПР метод – конечных разностей – позволяет при наличии видеоускорителя за адекватное время посчитать большую задачу, например, зеркальную антенну размером в несколько десятков длин волн, – в пределах десятков минут.
Анализ результатов и расчеты
Не менее широкие возможности предлагаются для опции анализа результатов. В решение встроен мощный постпроцессор, который позволяет создавать различные графики, диаграммы направленности. Благодаря этому у специалистов есть возможность анализировать сетевые параметры в виде таблиц или графиков (например, диаграммы Смита), а также визуализировать ближнее поле в виде поверхностных токов, поля на сечении и объемное поле.
Преимущества модуля расчета параметров антенн, включенного в САПР, в том, что пользователю не составит труда посмотреть углубленные параметры антенн, развязку антенн для систем MIMO, получить усиление антенны (КСВ), КПД, полную излучаемую мощность, а также построить трехмерную и двумерную диаграмму направленности. Для антенных решеток предусмотрена опция построения диаграммы излучения с контролем положения луча в реальном времени и инструментами анализа формирования луча.
Примечательно также, что САПР «ГАММА» поддерживает не только точные, но и приближенные методы расчета. К ним относится метод расчета многолучевого распространения радиосигнала между передающей и приемной антеннами в реальных условиях как внутри, так и вне помещений. При этом учитываются такие параметры, как отражения, поглощения, дифракции электромагнитных волн. А это, в свою очередь, позволяет рассчитывать принимаемую мощность, отношение сигнал/шум и пропускную способность. Расчет многолучевого распространения радиосигнала необходим для проектирования систем Wi-Fi, Bluetooth, LTE и 5G.
Приближенные методы расчета – гибридные методы геометрической и физической оптики – подходят для анализа эффективной площади рассеяния объектов больших размеров. По словам экспертов, построение расчетной сетки для таких объектов бессмысленно, так как нерационально используются вычислительные ресурсы.
Обратная связь
В настоящее время САПР «ГАММА» тестируют специалисты более чем ста профильных предприятий, разрабатывающих радиоэлектронную продукцию. Пользователи отмечают удобство интерфейса, высокую точность расчетов, возможность быстрой адаптации при переходе с зарубежных аналогов, а также хорошую техническую поддержку.
Представители ФГБОК СевГУ утверждают, что точность моделирования сопоставима с рядом зарубежных коммерческих программ и хорошо согласуется с данными измерений. Специалисты «РСТ-Ивент» оценили САПР «ГАММА» как готовый рабочий инструмент для решения прикладных задач проектирования антенных устройств. Понятный интерфейс позволяет без обращения к инструкции пользователя работать в программе.
Проектировщики из НПП «Исток» им. Шокина на практике убедились в том, что при правильно подобранных настройках расхождение расчетов в сравнении с экспериментом не превышает долей процента. И это один из важнейших аргументов в пользу выбора такого решения, так как можно свести к минимуму количество дорогостоящих натурных испытаний, а значит, оптимизировать затраты на разработку изделия.
Дорожная карта развития
Участников семинара интересовали перспективы развития продукта. Согласно дорожной карте, в следующем году на базе САПР «ГАММА» появится возможность работать с анизотропными и частотно-зависимыми материалами, волновыми портами произвольного сечения (выполнять расчет нескольких мод), портами Флоке.
В планах компании также доработка решения для реализации опции учета покрытий и диэлектриков при расчете эффективной площади рассеяния с применением метода физической оптики. Модуль синтеза антенных решеток на основе единичного элемента – еще одна анонсированная новинка.
Что касается среднесрочной перспективы, то примерно к 2027 г. в САПР «ГАММА» будут реализованы гибридные методы, опция расчета установленных антенн, междисциплинарный анализ (нагрев, термонапряжения), а также 2,5D-моделирование планарных схем (в частности, печатных плат).
Потенциал сотрудничества
Участие представителей «ГАММА Тех» в семинаре, организованном компанией «РШ Тех», производителем оборудования и решений для радиоэлектронной промышленности, неслучайно. После ухода зарубежных игроков с российского рынка ее ландшафт трансформировался, образуются новые партнерские связи. По словам директора департамента технологического развития компании «РШ Тех» Кирилла Румянцева, взаимодействие с «ГАММА Тех» было неизбежно.
Классические заказчики контрольно-измерительного оборудования – радиоинженеры, занятые разработкой и производством радиоустройств широкого спектра применения. Технологическое развитие таких устройств невозможно без использования систем автоматизированного проектирования, моделирования параметров, испытания опытных образцов. Специалистов «РШ Тех» заинтересовались продуктом «ГАММА Тех», поскольку это полностью российская разработка.
Объединение усилий двух компаний поможет диверсифицировать бизнес-возможности разработчика, производителя и поставщика решений, сократить время вывода продуктов на рынок. При этом в выигрыше окажутся в первую очередь потенциальные заказчики.
В ходе демонстрации САПР «ГАММА» участники мероприятия ознакомились с опциями электродинамического моделирования СВЧ-устройств, линейного анализа электрических цепей, оптимизации планарных и объемных компонентов. Повышенный интерес вызвали практические аспекты проектирования антенн и антенных решеток, печатных плат, аналоговых СВЧ-фильтров, элементов волноводной техники и других радиоэлектронных устройств.
