лбв, лов, магнетрон? Опции

[edc]

Какой пакет может наиболее точно промоделировать лов, лбв, магнетрон,
лавинно-пролетный диод в резонаторе?

[Lonesome Wolf]

Какой пакет может наиболее точно промоделировать лов, лбв, магнетрон,
лавинно-пролетный диод в резонаторе?

Если сказать честно - то никакой реально - надо самому ручками писать .

Просто слишком разные приборы, а универсальные методы оказываются неэффективными. Но это очень непростая задача (слабо еще сказано).

Насколько я знаю - только Maphia от CST позволяет включить в анализ заряженные частицы.

Да что там, полевик аккуратно смоделировать в какой-нибудь среде и то проблема. Народ изголяется как может.
Например в PSpice полевик представляется в виде эквивалентной схемы а не как транзистор сам по себе.

[Yuri Potapoff]

Насколько я знаю - только Maphia от CST позволяет включить в анализ заряженные частицы.

Мафия - вещь неподъемная. Сейчас CST выпукает новый продукт Particle Studio, который может решить вашу задачу.

[edc]

А вот, где бы еще достать эту программу.
Буду, наверное, усовершенствовать
свои программистские труды. Так и до своего пакета
моделирования не далеко
Может, порекомендуете какие-нибудь материалы по этой теме?

[Lonesome Wolf]

А вот, где бы еще достать эту программу.
Буду, наверное, усовершенствовать
свои программистские труды. Так и до своего пакета
моделирования не далеко 
Может, порекомендуете какие-нибудь материалы по этой теме?

Particle Studio по-моему не-то немного - задачи она решает специфические: "CST PARTICLE STUDIO is a specialist tool for the fast and accurate design and analysis of 3D electron guns." Магнетроны указаны как область применения, но мне кажется, что речь идет о магнетронных пушках. Задачи рещаются стационарные.

Именно Maphia позиционируется для моделирования процессов собственно в приборах - например расчет их параметров.

Повторяю - задача моделирования процессов в приборах СВЧ крайне трудоемкая штука и ожидать от нее немедленного практического выхода ( кроме статей и диссертаций) несколько опрометчиво. У нас в отделе уж не знаю сколько человек защитилось по магнетронам, а делать их - не очень-то получается. Единственный источник продвижения - эксперимент. Правда приборы у нас с холодным катодом - их моделировать вообще затруднительно. Один из корифеев сказал: "Магнетрон так же неисчерпаем как атом".


А начинать надо во всем этом деле с уравнений Максвелла и Пуассона - в них все есть .

[vhlshik]

если ручками интегрировать уравнения движения и Максвелла - то наверное для этого больше всего подходит FEMLAB (кстати есть на фтп). но готовьтесь подгонять свои результаты под эксперимент

[Lonesome Wolf]

если ручками интегрировать уравнения движения и Максвелла - то наверное для этого больше всего подходит FEMLAB (кстати есть на фтп). но готовьтесь подгонять свои результаты под эксперимент

Кстати, пробовал ли кто решать подобные задачи в таких средах? Тут специализированные программы, написанные ручками и заточенные под определенную задачу, столько времени кушают .

[Yuri Potapoff]

Particle Studio по-моему не-то немного - задачи она решает специфические: "CST PARTICLE STUDIO is a specialist tool for the fast and accurate design and analysis of 3D electron guns." Магнетроны указаны как область применения, но мне кажется, что речь идет о магнетронных пушках. Задачи рещаются стационарные. 

Именно Maphia позиционируется для моделирования процессов собственно в приборах - например расчет их параметров.

CST PARTICLE STUDIO - это современная реализация на PC того, что раньше было доступно только в Мафии.

Если посмотреть на линейку CST Studio - то это постепеная реализация всех мафиозных функций в новой среде.

[vhlshik]

Кстати, пробовал ли кто решать подобные задачи в таких средах? Тут специализированные программы, написанные ручками и заточенные под определенную задачу, столько времени кушают

едиственное, что я делал - решал электромагнитные задачи для нелинейных сред в т.ч. и с усилением.

но тут задачка посложнее - можно заранее сказать, что в програмка типа фемлаба будет кушать время не во время написания, а во время решения.

к тому же, насколько я понимаю, надо решать задачу для многих электронов, вылетающих в разных направлениях и (или) под разными скоростями. Это займет ооочень много времени

[logmaster]

к тому же, насколько я понимаю, надо решать задачу для многих электронов, вылетающих в разных направлениях и (или) под разными скоростями. Это займет ооочень много времени

Компания Integrated Software выпускает программу Lorentz, которая именно такие вещи и делает: http://www.integratedsoft.com/products/lorentz/

"LORENTZ, выпускаемый в 2D/RS и 3D версиях, представляет собой field solver для анализа траекторий заряженных частиц при наличии электрических и магнитьных полей. LORENTZ используется в таких прикладных областях как ионная спектроскопия, фотоумножители, электронные пушки, рентгеновсие излучатели и т.д. Дальше на языке оригинала :-) LORENTZ calculates full secondary emissions, emittance, spot size and radius. A parametric solver varies geometry, materials and sources, reducing the tedious, repetitive task of fine-tuning your designs."
Дают скачать trial version (по заполнении формы). Можно скачать AVI файл, который дает представление о динамике работы и интерфейсе. Демонстрируются восемь траеторий.

[Yuri Potapoff]

Компания Integrated Software выпускает программу Lorentz, которая именно такие вещи и делает: http://www.integratedsoft.com/products/lorentz/

Данная канадская софтина использует другой метод (Boundary Elements), работает только со статикой и не умеет считать высокочастотные поля.

Для расчета магнетронов необходимо как минимум три условия:
- солвер на собственных модах (Eigenmode Solver)
- правильное представление волноводных портов
- временной солвер (Time Domain Solver)

У канадцев ничего этого нет и в ближайшие годы не появится.

Сейчас CST Particle Studio тоже работает в статике, но очень скоро будет интегрирована с CST Microwave Studio и получит доступ к ее солверам, на настоящий момент самым продвинутым. Это даст возможность считать магнетроны, которые работают на частотах выше 2.5 гиг.

[Anga]

Какой пакет может наиболее точно промоделировать лов, лбв, магнетрон,
лавинно-пролетный диод в резонаторе?

Есть еще неплохая программа фирмы Mission Research Corporation под названием Magic. Она умеет решать СВЧ электродинамику (собственные моды и возбуждение портами различных структур), а также движение частиц в статических и переменных полях. Можно моделировать магнетрон, ЛОВ, ЛБВ, клистрон и пр. Программа универсальная, и часто используется для проверки других, быстрых программ. Существует для PC и для кластеров.

[Anga]

Еще был такой код под названием Karat отечественного автора Тараканова. Тоже умел моделировать движение частиц в ВЧ полях. Довольно популярен среди ускорительщиков. Но каково его состояние сейчас - не знаю.
Из зарубежных программ слышал про EGUN - очень известный код для моделирования электронной оптики в статических полях (кстати если кто встречал -поделитесь). И наконец из современных программ есть очень неплохие Cristine и Michelle, но буржуи за них очень держатся

[Andrew10]

Привет всем.

Решил поделиться своими сведениями на тему topic-а.

СВЧ взаимодействие пучка с полем в СВЧ приборах с помощью прямого решения уравнений Максвелла позволяют считать программы:

1. Mafia - полный 3D код.
2. Magic - есть вариант Magic3D - полный 3D код, и Magic2D - 2.5D код, поле - аксиально симметричное, движение пучка трехмерное.
3. Карат - 2.5D код, поле - аксиально симметричное, движение пучка - трехмерное.
4. Есть еще программа Magy, разработанная в Мэрилендском университете первоначально для расчета гироприборов (вроде гироклистронов). В ней для расчета аксиально симметричных полей используется метод матриц рассеяния, наподобие того, как это сделано в холодном случае в программе CASCADE. Сейчас она дополнена, насколько я знаю, возможность расчета многорезонаторных систем (клистронов).

Все эти программы успешно используются для моделирования различных релятивистских приборов, у которых электродинамическая система аксиально симметричная. например, гироклистроны, гиротроны, релятивисткие ЛОВ.
Также Мafia и Мagic способны рассчитать резонаторные системы с небольшим числом трехмерных резонаторов (например магнетрон или клистрон).

Ни одна из них на сегодняшний день неспособна посчитать напрямую ЛБВ в рабочем режиме. Система трехмерная (спираль или ЦСР) и периодов много. В типичной спиральной ЛБВ более ста витков, в ЛБВ-ЦСР - несколько десятков резонаторов.
Были работы С.Kory, в которых она считала ЛБВ с использованием кода Mafia,
максимум, чего удалось достичь - 40 витков спирали, при этом при рабочей входной мощности на такой длине наблюдается самое начало линейного режима.
Время счета - безумное.

В демострационных примерах Magic -а рассчитывается ЛБВ с использованием различных приближений (либо мало витков, либо внешнюю по отношению к спирали часть системы "размазывают" по азимуту).

Michelle, также, как и EGUN - программа для расчета электронной оптики.

Christine - это, как называют сами буржуи, параметрический код. Он работает в частотной области, частоты всех сигналов должны быть кратны одной (основной частоте), для ВЧ полей используется разбиение на синхронное поле, которое считается с помощью уравнения возбуждения, и остальное (несинхронное поле), для которого используются различные приближенные модели.
Аналогичная, но более старая программа TWA3. Есть еще несколько программ подобного уровня, но все они некоммерческие, (кроме TWA3), разработаны в фирмах и университетах в основном для внутреннего использования. Некоммерческие, не значит доступные !
Из программ программ последнего класса наиболее мощной, безусловно, является Christine.
Основные алгоритмы, которые в ней использованы, описаны в публикациях авторов. Но даже с этими сведениями для того, чтобы написать программу подобного уровня, потребуется минимум года 2, при условии отличного знания теории, методов программирования подобных задач и численных методов.

Всего наилучшего!

Andrew10

[Lonesome Wolf]

Привет всем.

Решил поделиться своими сведениями на тему topic-а.

СВЧ взаимодействие пучка с полем в СВЧ приборах с помощью прямого решения уравнений Максвелла позволяют считать программы:

1. Mafia - полный 3D код.
2. Magic - есть вариант Magic3D - полный 3D код, и Magic2D - 2.5D код, поле - аксиально симметричное, движение пучка трехмерное.
3.  Карат - 2.5D код, поле - аксиально симметричное, движение пучка - трехмерное.
4.  Есть еще программа Magy, разработанная в Мэрилендском университете первоначально для расчета гироприборов (вроде гироклистронов). В ней для расчета аксиально симметричных полей используется метод матриц рассеяния, наподобие того, как это сделано в холодном случае в программе CASCADE. Сейчас она дополнена, насколько я знаю, возможность расчета многорезонаторных систем (клистронов).

Все эти программы успешно используются для моделирования различных релятивистских приборов, у которых электродинамическая система аксиально симметричная. например, гироклистроны, гиротроны, релятивисткие ЛОВ.
Также Мafia и Мagic способны рассчитать резонаторные системы  с небольшим числом трехмерных резонаторов (например магнетрон или клистрон).

Ни одна из них на сегодняшний день неспособна посчитать напрямую ЛБВ в рабочем режиме. Система трехмерная (спираль или ЦСР) и периодов много. В типичной спиральной ЛБВ более ста витков, в ЛБВ-ЦСР - несколько десятков резонаторов.
Были работы С.Kory, в которых она считала ЛБВ с использованием кода Mafia,
максимум, чего удалось достичь - 40 витков спирали, при этом при рабочей входной мощности  на такой длине наблюдается самое начало линейного режима.
Время счета - безумное.

В демострационных примерах Magic -а  рассчитывается ЛБВ с использованием различных приближений (либо мало витков, либо внешнюю по отношению к спирали часть системы "размазывают" по азимуту).

Michelle, также, как и EGUN - программа для расчета электронной оптики.

Christine -  это, как называют сами буржуи, параметрический код. Он работает в частотной области, частоты всех сигналов должны быть кратны одной (основной частоте), для ВЧ полей используется разбиение на синхронное поле, которое считается с помощью уравнения возбуждения, и остальное (несинхронное поле), для которого используются различные приближенные модели.
Аналогичная, но более старая программа TWA3. Есть еще несколько программ подобного уровня,  но все они некоммерческие, (кроме TWA3), разработаны в фирмах и университетах в основном для внутреннего использования. Некоммерческие, не значит доступные   !
Из программ программ последнего класса наиболее мощной, безусловно, является Christine.
Основные алгоритмы, которые в ней использованы, описаны в публикациях авторов. Но даже с этими сведениями для того, чтобы написать программу подобного уровня, потребуется минимум года 2, при условии отличного знания теории, методов программирования подобных задач и численных методов.

Всего наилучшего!

Andrew10

Все это здорово, конечно. Но скажет ли кто-нибудь - используются ли такие программы при конструировании реальный приборов?

[Andrew10]

Конечно, каждая для своего класса приборов.

Magic, Карат - для релятивистских генераторов, Christine, TWA3 и т.д. - для ЛБВ. Есть достаточно большое количество статей в IEEE Trans. ED, IEEE Trans. PS, Physics of Plasma, в трудах конференций IVEC, ICOPS c описанием результатов такого конструирования.

Andrew10

[Lonesome Wolf]

Конечно, каждая для своего класса приборов.

Magic, Карат - для релятивистских генераторов, Christine, TWA3 и т.д. - для ЛБВ. Есть достаточно большое количество статей в IEEE Trans. ED, IEEE Trans. PS, Physics of Plasma, в трудах конференций IVEC, ICOPS c описанием результатов такого конструирования.

Andrew10

А где авторы работают - в компаниях по производству приборов собственно? И как насчет магнетронов?

[navuho]

Все это здорово, конечно. Но скажет ли кто-нибудь - используются ли такие программы при конструировании реальный приборов?

Magic (3D , 2.5D) используется довольно часто для расчетов клистронов и магнетронов, да и много еще чего.
Очень, очень мощный продукт в умелых руках !

Mafia - IMHO не может считать самосагласованную EM задачу с пучком (например уск. или замедляющая структура),
только трейсинг и обмен энергией с резонатором. Да и устарел уже этот код, "тяжелый" интерфейс, неподъемная документация "с нуля".
Хотя есть еще энтузиаЗИсты, считают...

В будущих версиях ANSYS вроде как проскакивало упоминание про работу с пучком.
Будет интересно взглянуть, ANSYS - своего рода стандарт в технических расчетах.

[Andrew10]

Да везде работают. В университетах, научных центрах, в компаниях. Конкретные места можно увидеть, если посмотреть журналы и материалы конференций, которые я уже упомянул.
Кроме того можно зайти, например, на сайт фирмы ATK Mission Research, производящей Magic и посмотреть список сайтов пользователей.

Что касается магнетрона, то один из демонстрационных файлов для Magic32D как раз касается магнетрона.

Добавление. (В связи с предыдущим сообщением Navuho (извините, я еще не научился пользоваться читатами).

Мне кажется, насчет Мафии Вы ошибаетесь. Она решает самосогласованную задачу. Вот статья С.Kory, в которой моделируется взаимодействие в отрезке спиральной ЛБВ (40 витков)

Kory C.R. Investigation of Fully Three-Dimensional Helical RF Field Effects on TWT Beam/Circuit Interaction // IEEE Trans. on ED. 2001, № 8, p. 1718


Andrew10

[Lonesome Wolf]

Да везде работают. В университетах, научных центрах, в компаниях.  Конкретные места можно увидеть, если посмотреть журналы и материалы конференций, которые я уже упомянул.
Кроме того можно зайти, например,  на сайт фирмы ATK Mission Research, производящей Magic и посмотреть список сайтов пользователей.

Не могли бы Вы перечислить пару тройку производителей - у меня почему-то
сайты не открываются

Что касается магнетрона, то один из демонстрационных файлов для Magic32D как раз касается магнетрона.

Э-э-э.... Демонстрации хорошо конечно, как и моделирование уже существующих приборов. А вот есть ли указания на то, что какой-либо серийный прибор был разработан с использованием таких программ.

Уж извините за форменный допрос, я всего лишь пользователь таких приборов, но вращаясь в среде разработчиков и, проработав (или промучавшись ) с ними достаточно долго, поневоле вовлечен в обсуждение такого и подобных вопросов.

[navuho]

 01316235.pdf ( 147.97 килобайт ) Кол-во скачиваний: 757

А вот есть ли указания на то, что какой-либо серийный прибор был разработан с использованием таких программ.

вот кстатит статейка попалась на эту тему от не самой самой последней конторы, разрабатывающей мощную СВЧ, CPI - бывшая Varian

[Andrew10]

А вот большой обзор по этой тематике:

Прикрепленные файлы

 Advances_in_Modeling_and_Simulation_of_Vacuum_Electronic_Devices.pdf ( 847.52 килобайт ) Кол-во скачиваний: 720

 

[Lonesome Wolf]

А вот большой обзор по этой тематике:

Спасибо всем

[Lonesome Wolf]

Кстати, вопрос о Magic Tools. Они дают скачивать свободно некий сабж, называемый что-то вроде бета-версии для Linux.

Кто-нибудь, может сказать что это такое?

[Andrew10]

Кстати, вопрос о Magic Tools. Они дают скачивать свободно некий сабж, называемый что-то вроде бета-версии для Linux.

Кто-нибудь, может сказать что это такое?

До недавнего времени с ftp-сайта фирмы Mission Research (ftp.mrcwdc.com) можно было скачать дистрибутив Magic Tools Suite а также массу примеров , но без лицензии и электронного ключа исполняемые модули работали в режиме Demo-версии (ограниченное кол-во частиц и ячеек сетки). Вчера я посмотрел на этот сайт и обнаружил, что теперь этого сделать нельзя.

У меня есть файл такого дистрибутива версии 7.43, скачанный весной. Весит 69 Мгб, могу по частям закачать куда-нибудь.

Кстати, на этом ftp-сайте я не увидел версии для Linux. Нельзя ли дать ссылку, где это находится?

Andrew10

[Lonesome Wolf]

Кстати, на этом ftp-сайте я не увидел версии для Linux. Нельзя ли дать ссылку, где это находится?

Andrew10

Код

ftp://ftp.mrcwdc.com/magic/Magic/Linux,Magic%20Beta/MagicTools.tar.gz

Но судя по readme, эта штука требует hardware key.

Было это с полгода назад...

[Andrew10]

Сейчас этот каталог закрыт

[Lonesome Wolf]

Сейчас этот каталог закрыт 

Если нужно, я постараюсь сбросить куда-нибудь.

[vladimir11]

Мы работаем с каратом, хотелось бы попробовать magic. Кто-нибудь заставил его работать (не демо)?

[Pasca]

по основным типам генераторов СВЧ есть очень неплохой учёбник
прямо с нуля можно сказать, на пальцах к пониманию.
Советую всем почитать.
Трубецков Д.И. Лекции по сверхвысокочастотной электроники для физиков т.1
http://rapidshare.de/files/21413478/Trubeckov_D.I.rar.html
а потом уже пользоваться программами, тем более которые так сложно достать и научиться пользоваться, я лично за код КАРАТ

[Solitonov]

Компания Integrated Software выпускает программу Lorentz, которая именно такие вещи и делает: http://www.integratedsoft.com/products/lorentz/

"LORENTZ, выпускаемый в 2D/RS и 3D версиях, представляет собой field solver для анализа траекторий заряженных частиц при наличии электрических и магнитьных полей. LORENTZ используется в таких прикладных областях как ионная спектроскопия, фотоумножители, электронные пушки, рентгеновсие излучатели и т.д. Дальше на языке оригинала :-) LORENTZ calculates full secondary emissions, emittance, spot size and radius. A parametric solver varies geometry, materials and sources, reducing the tedious, repetitive task of fine-tuning your designs."
Дают скачать trial version (по заполнении формы). Можно скачать AVI файл, который дает представление о динамике работы и интерфейсе. Демонстрируются восемь траеторий.

Наши с вами великие соотечественники, Капчинский и Владимирский, смогли описать этот процесс аналитически одним дифференциальным уравнением (K-V equation) с учётом сил пространственного заряда в приближении линеаризованных сил и равномерного распределения. Статистика описывается фазовым объёмом (эмиттанс в 2-мерной проекции). Есть соответствующая простенькая программа для инжекторов HOMDYN.

[diomidovich]

Магнетрон можно считать в 2- и 3- мерной версии сода MAGIC. Ссылка на сайт: http://www.magictoolsuite.com/ . Проблема однако в том, что это "экспортно-контролируемый код", поэтому его официально в Россию нельзя переслать.

Магнетрон можно также считать кодом ICEPIC (3 мерный). Опять-таки, этот код разрабатывается Исследовательской лабораторией ВВС США и использовать его в России невозможно. Ссылки на сайт нет, есть несколько публикаций по расчётам магнетронов с использованием ICEPIC.

Также можно использовать коды разрабатываемые фирмой TECH-X ( http://www.txcorp.com/ )/ Это 2-мерный код OOPIC Pro и 3-мерный код VORPAL. Здесь ситуация следующая - эти разработки достаточно новые и не совсем обкатанные для моделирования СВЧ генераторов. Тем не менее также - эспортно-контролируемые.

Какой пакет может наиболее точно промоделировать лов, лбв, магнетрон,
лавинно-пролетный диод в резонаторе?