TLM求解器

TLM 是三維全波電磁算法的一種，在CST中和T-solver一樣都屬于時域算法，互相補充。

CST于2008年將TLM求解器收購。由于TLM求解器支持一些特殊的材料和結(jié)構(gòu)，比如壓縮模型，二維材料，而在EMC仿真中常用這些特殊材料和結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)簡化，TLM便派上用場。

當然，在天線，PCB，生物模型SAR仿真方面，TLM也表現(xiàn)很好。TLM在這里我們用CST宏自帶喇叭天線為例，默認為時域T-solver，也就是FIT算法，單擊Mesh  View查看網(wǎng)格，網(wǎng)格數(shù)約7.7萬左右。

在GlobalProperties 下，轉(zhuǎn)換成TLM的網(wǎng)格，也就是轉(zhuǎn)換成了TLM時域求解器。

全局網(wǎng)格設(shè)置界面和時域Hexahedral網(wǎng)格一樣。TLM網(wǎng)格加密重點在于這個界面下的Specials，我們等下解釋。這里我們使用默認設(shè)置，關(guān)閉界面。這時再查看網(wǎng)格MeshView會發(fā)現(xiàn)沒有變化，因為TLM網(wǎng)格會在求解器運行同時自動更新。

點擊T-solver時域求解器，再次確定Meshtype已經(jīng)自動選擇TLM，然后開始仿真Start。

仿真結(jié)束后，去到后處理Post-processing旁邊的logfile，可查看TLM的cell lumping功能自動節(jié)省多少網(wǎng)格數(shù)，這里是70%左右，也就是說TLM實際使用網(wǎng)格數(shù)為2萬左右。不同的模型網(wǎng)格減少量略有差別，大多數(shù)結(jié)構(gòu)都能減少70%-90%，甚至90以上，相應(yīng)的仿真時間也會減少。

這時再重新點擊MeshView查看網(wǎng)格，可見TLM網(wǎng)格是結(jié)構(gòu)附近樹狀聚集（octreemesh）。由于TLM也支持最新的PBA技術(shù)，任何斜面曲面都能完美識別和計算，具體表現(xiàn)為變形的近結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。

看一下結(jié)果S11,這里我們快速轉(zhuǎn)換成FIT和FEM，用默認值仿真和TLM一起作比較，可以發(fā)現(xiàn)在沒提高精度的情況下，S11在8-10GHz還是有1dB 左右的差別。

接下來我們簡單提高一下TLM計算的精確度，其他設(shè)置當然包括求解器精度，邊界條件精度，材料精度等，這里我們只討論一下網(wǎng)格。在Mesh Global Properties的Specials 網(wǎng)格特殊設(shè)置，大多設(shè)置和時域頻域求解器一樣。TLM加密重點在Discretizer界面：

1. Limit octree cellsize near to model to: 近結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格尺寸，默認為Mesh Global Properties設(shè)置的最大Hexahedral網(wǎng)格, 也可以手動定義絕對值。

2. Cell sizesmoothing ratio: 網(wǎng)格尺寸過渡比，有效范圍2-5，默認為4，加密推薦2或3。

3. Limit cellconnects to 2:1：勾選會限制連接某個網(wǎng)格的網(wǎng)格數(shù)量為2，不勾選默認允許到5。此數(shù)量比和尺寸比可一起使用，確保網(wǎng)格平滑和精確，推薦常使用。

4. Point accuracyenhancement：內(nèi)部三維結(jié)構(gòu)處理和計算矩陣使用，默認為0%。100%意味著最高三維處理，但求解過程變慢。如果網(wǎng)格劃分遇到問題，或結(jié)構(gòu)棱角細節(jié)精細，可適當調(diào)高，比如50%。

5. PBA設(shè)置，推薦常使用。

6. Maximum timestepreduction factor：由于太小的網(wǎng)格會影響時域計算的time step，一般用默認的2就行。

在分別加密和提高精度后，可以很容易得到三個不同算法的同樣結(jié)果，S11誤差控制在0.3dB以下；另外部分遠場數(shù)據(jù)比較也基本相同。這里我們案例相對簡單，其實更復雜的天線和系統(tǒng)的TLM仿真結(jié)果也被CST的技術(shù)人員和很多CST用戶驗證過，表現(xiàn)都很不錯。當然，TLM不是萬能的，也不能完全替代FIT，本文重點是幫助大家了解和使用TLM。