Программный комплекс Altair FEKO

изображение Altair Feko

Altair FEKO – это программный комплекс для численного электромагнитного анализа, основанный на передовых методах вычислительной электродинамики. Altair FEKO позволяет решать широкий круг исследовательских и прикладных задач в различных отраслях – от проектирования антенн и функциональных узлов бытовых и носимых радиотехнических устройств до оценки характеристик радиотелескопов и влияния объектов размещения антенн на итоговые параметры диаграммы направленности.

Возможности использования различных методов электромагнитного моделирования, реализованные в FEKO, делают этот программный продукт применимым для решения разнообразных задач во многих отраслях промышленности. В рамках единой системы лицензирования, Altair FEKO предоставляет разработчикам возможность проведения электродинамического анализа с использованием различных методов как в частотной, так и во временной области. Возможна также и работа с гибридными моделями, сочетающими различные строгие и приближённые алгоритмы.

Altair FEKO для различных областей промышленности и науки

  • Антенная техника: анализ и оптимизация характеристик излучающих структур различного назначения и принципа действия (от электрически малых антенн со сложной геометрией – до крупноапертурных квазиоптических конструкций; от резонансных – до сверхширокополосных), доступны также специализированные инструменты (например, для анализа характеристических гармоник излучения – characteristic mode analysis);

    изображение Altair Feko Антенная техника

  • элементы СВЧ- и радио-тракта: анализ и оптимизация характеристик функциональных узлов (переходы между трактами разного типа, делители, резонаторы, фильтры и т.д.) на основе круглых, прямоугольных и коаксиальных волноводов, полосковых и проволочных структур;

    изображение Altair Feko Элемент СВЧ- и радио-тракта

  • специальные материалы и периодические структуры: при создании моделей возможна работа с анизотропными материалами (включая проводники), слоистыми композитами, анализ электрических характеристик частотно-селективных поверхностей и метаматериалов;

    изображение Altair Feko специальные материалы и периодические структуры

  • антенные решётки: анализ электрических характеристик антенных решёток, включая разреженные и непериодические;

    изображение Altair Feko антенные решетки

  • размещение антенн и паразитное взаимовлияние антенн: расчёт диаграмм направленности антенн и коэффициентов передачи между разными излучателями с учётом влияния объекта размещения (например, мачты, фюзеляжа самолёта, корпуса транспортного средства, космического аппарата и т.д.);

    изображение Altair Feko размещение антенн

  • электромагнитная совместимость (ЭМС): анализ эффективности экранирования, паразитного взаимовлияния радиотехнических систем через кабельные сборки (коаксиальных или многожильных со сложной структурой) с учётом укладки на объекте-носителе, формирование требований к защитным зонам;

    изображение Altair Feko электромагнитная совместимость (ЭМС)

  • взаимодействие электромагнитных полей и биологических объектов: анализ однородных и неоднородных тел, расчет удельной поглощённой мощности (SAR), анатомические модели для исследований в области биомедицинской техника;

    изображение Altair Feko взаимодействие электромагнитных полей и биологических объектов

  • рассеяние электромагнитных волн (ЭМВ): исследование рассеяния ЭМВ структурами с произвольным электрическими размерами и геометрией, анализ моностатической и бистатической диаграммы эффективной площади рассеяния (ЭПР) объектов возможна как строгими, так и приближёнными вычислительными методами.

    изображение Altair Feko рассеяние электромагнитных волн (ЭМВ)

  • оптимизация характеристик: многокритериальная оптимизация электрических характеристик по точечным критериям или по маске значений возможна как с помощью встроенных в Altair FEKO алгоритмов, так и средствами Altair HyperStudy.

Численные методы, сопутствующие возможности моделирования

  • Полноволновое моделирование в частотной области осуществляется в Altair FEKO с использованием следующих методов:
    • метод моментов (MoM), для объёмных объектов плоско-слоистых структур, и его модификации (MoM+SEP, MoM+VEP);
    • многоуровневый быстрый мультипольный метод (MLFMM);
    • векторный метод конечных элементов (FEM), 3D;
  • Во временной области используется метод конечных разностей во временной области (FDTD);
  • Электрически большие структуры анализируются средствами приближённых методов:
    • метод геометрической оптики (GO);
    • однородная теории дифракции (UTD);
    • метода физической оптики (PO) и его модификации для укрупнённых сеток (LE-PO);

      изображение Altair Feko средства приближённых методов

  • для снижения вычислительной сложности задач при использовании MoM могут применяться криволинейные сетки разбиения и использоваться семейства базисных функций высших порядков (HOBF);
  • криволинейные сетки для поверхностей и проволочных структур также могут повысить точность моделирования;
  • схема адаптивной частотной интерполяции позволяет проводить анализа в широкой полосе частот с минимальным количеством итераций вычислений;
  • периодические граничные условия (1D и 2D);
  • подстилающая поверхность в виде идеального электрического или магнитного проводника, полубесконечная или слоистая среда;
  • электрические характеристики материалов могут обладать частотной зависимостью;
  • прямое интегрирование в модель неизлучающих цепей и элементов, заданных в виде SPICE-моделей;
  • возможности распределённых, параллельных и кластерных вычислений, а также использования GPU.

Пользовательский интерфейс

Altair FEKO имеет модульную структуру и помимо вычислительного ядра содержит независимые пользовательские оболочки для создания и подготовки моделей, а также для анализа и обработки результатов.

Экспорт и импорт CAD-моделей

доступен импорт/экспорт геометрии для форматов: DXF, IGES, STEP, ProEngineer, Unigraphics, CATIA V4, CATIA V5 и ACIS Exchange (SAT), ODB++, Gerber.

Импорт сеток

помимо внутренного формата доступен импорт сеток форматов: HyperMesh, FEMAP neutral, NASTRAN, DXF, STL, PATRAN, Ansys CDB file, Concept, ABAQUS, ASCII.

Лицензирование

Являясь частью платформы Altair HyperWorks, FEKO использует систему лицензирования и учёта ресурсов на основе универсальных для продуктов HyperWoks токенов HWU (HyperWorks Units), которые также дают дополнительные возможности использования программ семейства HyperWorks (например, HyperMesh или HyperStudy) без дополнительных затрат. Система лицензирования программных продуктов Altair на основе HWU является предельно гибкой - количество задействованных HWU при использовании нескольких приложений не суммируется, а определяется в соответствии с максимально потребляющим среди них.