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.

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

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 .

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 .

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.

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

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.

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.

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.

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

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?

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?

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.

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

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



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.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

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

А вот большой обзор по этой тематике:

Спасибо всем

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

Но судя по readme, эта штука требует hardware key.

Было это с полгода назад...

Сейчас этот каталог закрыт

Если нужно, я постараюсь сбросить куда-нибудь.

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

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

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.

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.