cst studio suite rus
DESCRIPTION
CST Microwave Studio ManualTRANSCRIPT
1
Оглавление
Глава 1 — Введение ......................................................................................................................... 3 Как быстро научиться работать с пакетом программ ................................................................. 3 Несколько слов о данном документе ........................................................................................... 4
Условные обозначения .................................................................................................................. 4 Обратная связь ................................................................................................................................ 4 Связь с компанией CST (Computer Simulation Technology) ....................................................... 4 Главный офис компании CST ....................................................................................................... 4 Региональные дистрибуторы ........................................................................................................ 5
Техническая поддержка ................................................................................................................. 5
Глава 2 — Установка ...................................................................................................................... 7 Требования к компьютеру и операционной системе .................................................................. 7 Опции лицензирования .................................................................................................................. 7 Инструкция по установке .............................................................................................................. 7
Сервер лицензий ............................................................................................................................. 9 Установка сервера лицензий ......................................................................................................... 9
Конфигурации сервера лицензий ................................................................................................. 9 Начало работы со средой CST DESIGN ENVIRONMENT ...................................................... 10 Локальная лицензия ..................................................................................................................... 11 Плавающая лицензия ................................................................................................................... 11
Глава 3 — Пользовательский интерфейс .................................................................................. 12 Работа с проектами ...................................................................................................................... 12
Управление лицензиями .............................................................................................................. 13 Система автоматического обновления ....................................................................................... 14 Информация о версии программы .............................................................................................. 15
Глава 4 — Моделирование трехмерных структур .................................................................. 17 Начало работы с программным обеспечением .......................................................................... 17
Обзор пользовательского интерфейса ........................................................................................ 18 Разработка и просмотр некоторых простейших структур ....................................................... 19
Создание параллелепипеда.......................................................................................................... 20 Построение основных геометрических фигур .......................................................................... 22 Выбор существующей фигуры, группировка фигур в компоненты и задание свойств
материалов .................................................................................................................................... 23
Управление отображением структуры ....................................................................................... 27 Применение геометрических преобразований .......................................................................... 29 Комбинирование фигур с использованием Булевых операции ............................................... 31 Выбор точек, ребер или граней фигур ....................................................................................... 34 Фаски и закругления граней ........................................................................................................ 35
Экструзия, поворот и сопряжение граней ................................................................................. 36 Локальные системы координат ................................................................................................... 41
История модификаций проекта................................................................................................... 44 Построение кривых ...................................................................................................................... 47 Создание плоских проводников .................................................................................................. 50 Создание проволочных перемычек ............................................................................................ 51 Функции локального редактирования ........................................................................................ 53
Глава 5 — Постобработка результатов расчетов .................................................................... 55 Шаблоны постобработки ............................................................................................................. 55 Среда управления шаблонами обработки результатов ............................................................ 55
2
Готовые шаблоны постобработки .............................................................................................. 57 Пример использования шаблонов постобработки .................................................................... 57
Глава 6 — Получение дополнительной информации ............................................................. 64 Интерактивная справочная система ........................................................................................... 64
Страница технической поддержки сайта www.cst.com ............................................................ 65 Учебные пособия .......................................................................................................................... 65 Примеры ........................................................................................................................................ 65 Техническая поддержка ............................................................................................................... 66 Описание языка макрокоманд ..................................................................................................... 66
История вносимых в программное обеспечение изменений ................................................... 66
Приложение — список доступных в системе горячих клавиш ............................................. 67 Основные горячие клавиши, доступные при создании структуры ......................................... 67 Горячие клавиши, доступные при редактировании текстовых полей .................................... 69 Горячие клавиши, доступные в редакторе кода VBA .............................................................. 69
3
Глава 1 — Введение
Мы рады приветствовать вас в рядах пользователей программного продукта CST Studio
Suite, мощной платформы для моделирования всех типов задач электродинамики. Пакет
имеет удобный интерфейс позволяющий пользователям работать одновременно с
несколькими проектами, каждый из которых может быть предназначен для моделирования с
помощью разных программ.
Главными особенностями среды проектирования CST Studio Suite является тесная
интеграция нескольких методов моделирования и мощных возможностей управления.
Среда включает в себя следующие модули:
CST MICROWAVE STUDIO — инструмент для быстрого и точного численного
моделирования высокочастотных устройств (антенн, фильтров, ответвителей
мощности, планарных и многослойных структур), а также анализа проблем
целостности сигналов и электромагнитной совместимости.
CST EM STUDIO — пакет для моделирования статических и низкочастотных
электромагнитных полей в таких устройствах, как датчики, актуаторы,
трансформаторы, электромеханические измерительные головки,
CST PARTICLE STUDIO — специализированный пакет для анализа поведения
заряженных частиц в электромагнитных полях и моделирования таких
устройств, как электронные пушки, катодные лучевые трубки.
CST DESIGN STUDIO — инструмент, позволяющий разбить сложное
устройство на отдельные части и затем интегрировать полученные данные в
единое целое. Кроме того, здесь имеется возможность одновременного
моделирования электрических схем и 3D EM структур.
Как быстро научиться работать с пакетом программ
Мы рекомендуем вам следующую процедуру:
1. Внимательно ознакомьтесь с данным документом. Он содержит всю основную
информацию, необходимую для понимания работы пакета и дальнейшего изучения
документации.
2. У каждой из упомянутых выше программ, входящих в состав пакета имеется собственное
руководство пользователя. Поэтому, когда вы определитесь с выбором программы, с
помощью которой вы будете решать стоящую перед вами задачу, обратитесь к
документации, прилагаемой к ней. В этой документации содержится масса ценной
информации, которая поможет вам работать в программе быстро и эффективно.
3. Мы также рекомендуем вам просмотреть интерактивную справочную систему и
внимательно ознакомиться с ее содержимым. В качестве точки входа в систему можно
использовать ссылки, расположенные на ее стартовой странице.
4
4. Без колебаний обращайтесь в службу технической поддержки, которая поможет решить
возникшую проблему и ответит на любые вопросы. Так как существует множество
различных приложений, документация не в силах в равной степени охватить все
возможные вопросы. Служба технической поддержки будет рада помочь вам разрешить
все возникшие трудности при решении электромагнитных задач.
Несколько слов о данном документе
Эта инструкция была разработана главным образом для того, чтобы быстро научить
пользователя работать с пакетом CST Studio Suite. Она не призвана быть подробным
справочником, содержащим описание всех доступных возможностей пакета, в ней приведен
лишь обзор его ключевых функций. Понимание этих функций позволит пользователю
научиться эффективно работать с данным программным обеспечением, пользуясь лишь
интерактивной справочной системой.
Условные обозначения
Команды меню главного окна в тексте обозначены следующим образом: раздел меню |
команда меню. Такая запись означает, что сначала пользователь должен выбрать раздел
меню (например, File), а затем выбрать нужную команду меню из открывшегося раздела
(например, Open).
Кнопки диалоговых окон, которые пользователь должен нажимать, в тексте написаны
латинскими буквами (например, OK).
Комбинации горячих клавиш всегда описаны с использованием знака +. Например, запись
CTRL+S означает, что пользователь должен сначала нажать клавишу CTRL, и затем, не
отпуская ее нажать клавишу S.
Обратная связь
Компания CST постоянно стремится улучшать качество документации, прилагаемой к ее
программному обеспечению. Если у пользователя появились какие-то замечания по поводу
документации, компания рекомендует незамедлительно отправить их в ближайший центр
технической поддержки. Если вы не знаете, как с связаться с этим подразделением, просто
пошлите электронное письмо по адресу [email protected].
Связь с компанией CST (Computer Simulation Technology)
Компания CST (Computer Simulation Technology) приветствует любую обратную связь от
пользователей ее программного обеспечения. По вопросам приобретения рекомендуется
связываться с ближайшим офисом продаж или региональным дистрибутором. В случае, если
у пользователя возникают проблемы с использованием программного обеспечения CST,
рекомендуется без колебаний обращаться в техническую поддержку, как описывалось выше.
Главный офис компании CST
CST – Computer Simulation Tehnology
Bad Nauheimer Strasse 19
D-64289 Darmstadt
Germany
Телефон: +49 (0) 6151-7303-0
Факс: +49 (0) 6151-7303-10
5
Электронная почта: [email protected]
Адрес в сети интернет: http://www.cst.com
Региональные дистрибуторы
Компания CST имеет развитую сеть региональных дистрибуторов. Распространением и
поддержкой программных продуктов CST на территории России и стран СНГ занимается:
OOO "Евроинтех"
109387, Россия, Москва, ул. Летняя, д. 6
Телефон мобильный: +7-(495)-749-45-78
Тел./факс: +7-(499)-722-74-79, +7-(499)-722-74-93
Электронная почта: [email protected]
Адрес в сети интернет: http://www.eurointech.ru/cst
Полный список существующих центров технической поддержки можно найти странице
компании в сети интернет по адресу http://www.cst.com.
Техническая поддержка
Прежде чем обращаться в службу технической поддержки, пользователю следует
попробовать решить возникшую проблему самостоятельно с использованием документации
или интерактивной справочной системы. Если эта попытка не принесла результатов,
пользователь может получить поддержку любым из перечисленных ниже способов.
Страница технической поддержки на сайте компании CST
На сайте компании CST к услугам пользователей имеется регулярно обновляемый список
часто задаваемых вопросов, прикладных записок и видеороликов. Все эти материалы
доступны для просмотра в режиме он-лайн или скачивания на компьютер пользователя.
Значительная часть информации, связанной с технической поддержкой программных
продуктов располагается в закрытой части сайта, доступ к которой имеют только
зарегистрированные пользователи. После регистрации, в ходе которой пользователь должен
указать свои персональные данные и лицензионную информацию, он получает личный логин
и пароль для входа в закрытую часть сервера. Доступ к странице технической поддержки
также возможен с помощью команды меню Help | Online Support.
Чтобы всегда быть в курсе последней информации об улучшениях о обновлениях,
рекомендуется посещать эту станицу регулярно.
Мощная функция поиска интерактивной справочной системы включает в себя возможность
поиска запрашиваемой информации на странице технической поддержки сайта компании
CST.
Техническая поддержка с использованием электронной почты
В случае возникновения у пользователя проблем, разрешение которых с помощью советов на
странице часто задаваемых вопросов невозможно, рекомендуется послать запрос по
электронной почте в региональный центр технической поддержки или по адресу
[email protected]. Ответ будет получен вами с течение одного рабочего дня. В случае
необходимости, специалисты компании CST могут связаться с вами по телефону, поэтому
при обращениях не забывайте указывать ваш контактный телефон.
6
В ряде случаев может потребоваться отправить проблемный проект в службу технической
поддержки для более детального изучения. Для упаковки всех необходимых данных в архив
следует воспользоваться командой меню File | Archive As.
Техническая поддержка с использованием телефона и факса
В экстренных случаях пользователь может связаться со службой технической поддержки по
телефону. Сначала рекомендуется связаться с региональным представителем. Если проблема
не может быть решена незамедлительно, спустя некоторое время вам перезвонит специалист
из центрального офиса.
7
Глава 2 — Установка
Установка пакета CST Studio Suite не требует больших усилий. В этой главе представлена
информация, которая может потребоваться пользователю при установке и активации данного
программного обеспечения:
Требования к компьютеру и операционной системе.
Опции лицензирования.
Инструкция по установке.
Настройка сервер лицензий.
Начало работы со средой проектирования CST Design Environment.
Требования к компьютеру и операционной системе
Программное обеспечение CST предназначено для работы под управлением
операционных систем Windows XP и Vista.
Процессор Intel Pentium или выше совместимый с платформой IBM PC (настоятельно
рекомендуется использовать процессор Intel Xeon).
Полная поддержка графической картой технологии OpenGL.
Устройство чтения DVD дисков.
Минимум 512 Мб оперативной памяти (рекомендуется 1 Гб).
Минимум 8 Гб свободного пространства на жестком диске (рекомендуется 20 Гб).
Опции лицензирования
Программное обеспечение CST может иметь два типа лицензии: локальный или сетевой
(плавающий). Локальная лицензия позволяет запускать указанное в ней число копий
программ на конкретном компьютере. Сетевая (плавающая) лицензия позволяет запускать
указанное в ней число копий программ на нескольких компьютерах локальной сети,
соединенных с сервером лицензий.
Большинство шагов процедуры установки одинаковы для обоих типов лицензий, которые мы
упомянули выше. Поэтому, сначала мы рассмотрим общие этапы процедуры, а потом
рассмотрим разницу в установке двух типов лицензий.
Инструкция по установке
Обычно, для установки программного обеспечения CST требуется, чтобы пользователь
обладал правами администратора. В случае, если у вас нет таких прав, обратитесь за
помощью к вашему системному администратору. По соображениям безопасности, после
того, как программное обеспечение будет успешно установлено и запущено, желательно не
продолжать пользоваться полномочиями системного администратора, а выйти из системы и
заново зайти под логином с правами стандартного пользователя.
Установка пакета CST Studio Suite не требует больших усилий. Вставьте диск с
программным обеспечением CST в устройство чтения DVD-ROM и ждите пока программа
установки не запустится автоматически. В случае, если на вашем компьютере отключена
функция автозапуска содержимого DVD диска, программу установки можно запустить
вручную, просто зайдя в директорию DVD и выполнив двойной щелчок левой кнопкой
мыши на программе Setup.exe. На экране появится изображение, показанное на рисунке 2.1.
8
Рис. 2.1.
Чтобы установить программное обеспечение, нажмем кнопку Install CST Studio Suite 2008,
которая расположена в левом нижнем углу экрана. После нажатия этой кнопки запустится
мастер инсталляции, первое окно которого показано на рисунке 2.2.
Рис. 2.2.
Далее, следует внимательно читать все представленные на экране инструкции и действовать
согласно их указаниям. Для доступа ко всем примерам, входящим в состав стандартной
поставки пакета, рекомендуется выбрать тип установки Typical (типовая).
Обратите внимание, что типовая установка также включает в себя модули, обеспечивающие
поддержку распределенных вычислений на нескольких компьютерах (Distributed Computing),
активацию которых можно выполнить позднее.
9
Если вы планируете использовать только локальную лицензию, то следующий раздел данной
главы можно пропустить и сразу перейти к разделу "Начало работы со средой CST Design
Environment".
Сервер лицензий
Использование сетевой (плавающей) лицензии требует, чтобы в рамках локальной сети на
одном из компьютеров был установлен сервер лицензий, и этот компьютер был доступен по
сети для всех остальных компьютеров, на которых предполагается использовать пакет CST
Studio Suite.
Связь между сервером лицензий и другими программами осуществляется посредством
протокола TCP/IP. В случае использования программных или аппаратных сетевых экранов,
следует убедиться, что соединение может быть установлено надлежащим образом.
Индивидуальная установка лицензионного сервера требуется только в случае, если вы
собираетесь создать лицензионный сервер на компьютере, на котором не был установлен
один из других компонентов пакета CST Studio Suite. Типовая установка программного
пакета CST STUDIO SUITE всегда включает возможность организации лицензионного
сервера. Если на компьютер, который вы собираетесь использовать в качестве сервера
лицензий, ранее уже был установлен пакет CST STUDIO SUITE, то можно пропустить шаг
установки лицензионного сервера и сразу приступить к его конфигурации.
Установка сервера лицензий
Установка сервера лицензий на конкретный компьютер не требует больших усилий. Следует
просто запустить программу установки, как описывалось выше, и при запросе типа
инсталляции выбрать вариант License Server.
Конфигурации сервера лицензий
После того как установка сервера лицензий будет завершена, следует выполнить его
конфигурацию. Если лицензия привязывается к USB ключу защиты, то необходимо
подключить ключ защиты к USB порту до начала процесса конфигурации сервера лицензий.
Примечание: Если на данном компьютере имеются другие программные продукты с
привязкой к аппаратным ключам защиты, то существует вероятность конфликтов между
ними. В таких случаях рекомендуется отключить все другие ключи и повторно выполнить
установку пакета CST Studio Suite. При возникновении любых проблем, следует обратиться в
службу технической поддержки.
Доступ ко всем программам пакета CST Studio Suite осуществляется через раздел CST Studio
Suite 2008 в меню Пуск операционной системы Windows. В этом разделе имеется команда
CST License Manager. Выберем ее и запустим сервер лицензий. На экране появится панель
управления сервера лицензий (рис. 2.3).
10
Рис. 2.3.
Нажмем кнопку New License File, расположенную на закладке General. Система предложит
нам выбрать лицензионный файл, который предварительно был получен по электронной
почте из компании CST. После выбора лицензионного файла, система скопирует его в
нужную директорию и автоматически запустит лицензионный сервер. В поле Available
Licenses отобразится список доступных в данной лицензии функций (рис. 2.4).
Рис. 2.4.
Пожалуйста: Информацию о том, какой именно из компьютеров какую лицензию
использует можно получить, нажав кнопку Active License.
Начало работы со средой CST Design Environment
При первом запуске среды проектирования CST Design Environment или всякий раз, когда
истекает срок действия лицензии, на экране появится диалоговое окно, показанное на
рисунке 2.5.
11
Рис. 2.5.
Последовательность следующих действий зависит от того, какую лицензию предполагается
использовать: локальную или плавающую.
Локальная лицензия
Если лицензия привязывается к ключу защиты, то он должен быть подключен к USB порту.
Чтобы установить локальную лицензию, нужно в диалоговом окне Specify License включить
опцию Local (рис. 2.5). Далее следует нажать кнопку Browse и указать местоположение
лицензионного файла. Как только правильная директория будет выбрана, система скопирует
лицензионный файл в нужную директорию и автоматически запустит программу CST Design
Environment.
Плавающая лицензия
Как уже говорилось ранее, чтобы использовать сетевую (плавающую) лицензию, на одном из
компьютеров локальной сети необходимо организовать сервер лицензий. Предположим, что
мы уже проинсталлировали и сконфигурировали сервер лицензий, следуя представленным
ранее инструкциям.
Чтобы воспользоваться плавающей лицензией, необходимо в диалоговом окне Specify
License включить опцию Remote. Окно Specify License изменит вид на показанный на
рисунке 2.6.
Рис. 2.6.
Единственным параметром, который необходимо задать в этом окне, является имя сервера
лицензий, которое вводится в поле Server. Поле Port позволяет задавать порт лицензионного
сервера TCP/IP. По умолчанию, порт будет автоматически обнаружен, так что можно
оставить заданный по умолчанию номер порта. После нажатия кнопки OK все настройки
будут сохранены, и система автоматически запустит программу CST Design Environment.
12
Глава 3 — Пользовательский интерфейс
После успешной установки программного обеспечения, которая выполнялась пользователем
с правами администратора, по соображениям безопасности желательно выйти из системы и
заново зайти под логином с правами стандартного пользователя.
Для запуска пакета CST Design Environment необходимо выполнить команду CST Design
Environment из раздела меню Пуск | Программы | CST Studio Suite. На экране появится
главное окно среды проектирования CST Design Environment, показанное на рисунке 3.1.
Рис. 3.1.
Работа с проектами
Окно выбора проекта дает возможность пользователю или выбрать уже существующий
проект, или начать разработку нового с использованием одной из сходящих в систему
программ.
При открытии существующего проекта, программа, в которой он создавался, запускается
автоматически.
После выбора нужной программы или существующего файла проекта для продолжения
работы требуется нажать кнопку OK.
Так как сейчас нам проводим первое знакомство с интерфейсом среды проектирования CST
Design Environment, нажмем кнопку Cancel и закроем окно выбора проекта.
Одной из наиболее часто используемых операций, является открытие существующего файла,
выполняемое с помощью команды File | Open. Появляющееся при этом окно Open показано
на рисунке 3.2.
13
Рис. 3.2.
В этом окне можно выбрать уже существующий файл с расширением .cst. При этом, если ни
одна из программ из состава системы не была запущена ранее, то будет автоматически
открыта та, которая соответствует типу выбранного файла. В противном случае, файл будет
открыт в ранее запущенной программе.
Примечание: Предыдущие версии системы CST Design Environment использовали для
разных типов проектов различные расширения файлов (.mod, .ems, .pfs). Для обеспечения
совместимости с ранними версиями пакета диалоговое окно Open все еще предлагает эти
расширения.
Команда меню File | New открывает уже знакомое нам окно выбора проекта или программы,
с которой мы будем работать. Напомним, что при выборе проекта, соответствующая ему
программа запускается автоматически.
Управление лицензиями
Управление лицензиями осуществляется в диалоговом окне License Management (рис. 3.3),
вызываемом командой меню File | License.
14
Рис. 3.3.
В этом окне в виде дерева показаны все доступные системе функции, с количеством
активных лицензий и датой окончания срока их действия. После выбора любой их
представленных в списке функций, ее подробное описание появится в поле Description.
В других текстовых полях, расположенных в нижней части окна, показаны имя сервера
лицензий (License server), порт сервера лицензий (License server port) и идентификационный
номер USB ключа (Host ID), если в настоящий момент он соединении с компьютером.
В случае использования локальной лицензии считывание данных из лицензионного файла
выполняется после нажатия кнопки License. В случае использования сетевой (плавающей)
лицензии рекомендуется использовать панель управления сервера лицензий, как описано в
инструкции по инсталляции в Главе 2.
Система автоматического обновления
Система автоматического обновления программного обеспечения помогает отслеживать и
инсталлировать обновления, чтобы поддерживать на компьютере самую последнюю версию
пакета CST Studio Suite.
По умолчанию система сконфигурирована таким образом, что она периодически обращается
к сайту разработчика и проверяет наличие там последних обновлений. Изменить способ
обновления можно в диалоговом окне Preferences, вызываемом командой меню File |
Preferences (рис. 3.4).
15
Рис. 3.4.
Здесь в поле Automatic Software Updates в выпадающем списке Update mode задается способ
обновления: через интернет (Update from internet), из локальной папки (Update from local
directory) и никак (No automatic updates); а также информация для прокси-сервера. Во время
работы система может запросить аутентификационную информацию для доступа к сети
интернет.
Разработчики пакета настоятельно рекомендуют пользоваться системой автоматического
обновления, чтобы быть в курсе последних улучшений программного обеспечения.
Дополнительная информация о системе автоматического обновления и ее настройках
приведена в интерактивной справочной системе.
Информация о версии программы
Иногда при обращении в службу технической поддержки может потребоваться указать
версию используемого программного обеспечения. Получить эту информацию можно в
диалоговом окне, вызываемом командой меню Help | About (рис. 3.5).
16
Рис. 3.5.
Итак, сейчас, когда пользователь получил общее представление о пакете CST Studio Suite,
для получения более детальной информации о входящих в его состав программах,
рекомендуется обратиться к соответствующим разделам документации.
Если пользователь планирует в дальнейшем работать с программами CST Microwave Studio,
CST EM Studio или CST Particle Studio, то мы настоятельно рекомендуем изучить
следующую главу данного руководства, посвященную моделированию трехмерных
структур.
17
Глава 4 — Моделирование трехмерных структур
Программы CST Microwave Studio, CST EM Studio и CST Particle Studio имеют одинаковую
среду создания трехмерных моделей. В данной главе мы рассмотрим основные возможности
моделирования структур. Внимательно изучите всю приведенную ниже информацию, так
как она позволит использовать программу максимально эффективно.
Ниже мы рассмотрим:
— Начало работы с программным обеспечением;
— Обзор инструментов пользовательского интерфейса;
— Основные приемы по созданию и просмотру простейших структур.
Примечание: большая часть приведенной ниже информации доступна в виде видеоролика
Getting Started Video Pert 1 в интерактивной справочной системе.
Начало работы с программным обеспечением
Сразу после запуска среды проектирования CST Design Environment на экране появится
окно, предлагающее открыть существующий или создать новый проект (рис. 4.1).
Рис. 4.1.
В этом диалоговом окне выберем одну из трех программ CST Microwave Studio, CST EM
Studio или CST Particle Studio, в которой мы собираемся создавать проект, и нажмем кнопку
OK. Если мы включим опцию Always start with the selected module (всегда открывать
выбранную программу) и укажем нужную программу, то в последствии она будет
автоматически запускаться при каждом запуске пакета.
Примечание: Все приведенные ниже рисунки сделаны в программе CST Microwave Studio,
но они полностью идентичны аналогичным картинкам для программ CST EM Studio и CST
18
Particle Studio. Если вы используете один из этих модулей, данная инструкция даст ответы на
большинство интересующих вас вопросов.
После выбора программы на экране появится окно Create a New Project, показанное на
рисунке 4.2. Такое окно появляется всякий раз при создании нового проекта.
Рис. 4.2.
Для автоматической настройки параметров, необходимых для анализа конкретного
устройства, можно выбрать один из приведенных в этом окне шаблонов. Несмотря на то, что
любой из заданных в шаблоне параметров позднее может быть легко изменен, такой способ
может оказаться более удобным, особенно для начинающих пользователей. Опытный
пользователь сможет точнее настроить параметры, заданные в шаблоне по умолчанию, или
создать новые шаблоны для собственных нужд.
Так как мы выполняем общее знакомство с программой, выберем в списке шаблонов строку
<None> и нажмем кнопку ОК.
Обзор пользовательского интерфейса
Все приведенные далее рисунки сделаны в программе CST Microwave Studio.
Дополнительная информация по настройке пользовательского интерфейса приведена в
интерактивной справочной системе пакета.
19
Рис. 4.3.
Дерево проекта является неотъемлемой частью рабочего окна, оно обеспечивает доступ ко
всем частям проекта, например, моделируемым структурам или результатам расчета.
Контекстное меню вызывается нажатием правой кнопки мыши и обеспечивает удобный
доступ к часто используемым командам, доступным для данной части проекта. Содержание
этого меню постоянно меняется в зависимости от объекта, с которым вы работаете.
Плоскость рисования — плоскость, на которой мы будем рисовать графические примитивы.
Так как мышь работает только в двух проекциях, в даже когда мы разрабатываем
трехмерные объекты, то все координаты должны быть спроектированы на плоскость
рисования. Так как пользователь может легко изменить положение и ориентацию плоскости
рисования самыми различными способами, то это делает среду разработки трехмерных
моделей очень мощным инструментом.
В окне параметров отображается список определенных в проекте параметров и их значения.
В окне сообщений отображается различная текстовая информация, например, выходные
данные вычислительного модуля.
Остальные элементы пользовательского интерфейса являются стандартными для всех
Windows программ.
Разработка и просмотр некоторых простейших структур
Теперь приступим к разработке некоторых простейших трехмерных структур. Многие
сложные структуры, на самом деле, являются комбинацией нескольких простейших
Главное меню Панели управления
Контекстное
меню
Плоскость
рисования
Дерево проекта
Окно параметров
Окно сообщений
Строка состояния
20
элементов, еще называемых примитивами. Далее мы рассмотрим построение такого
простейшего элемента как брусок или параллелепипед.
Создание параллелепипеда
1. Выполним команду меню Object | Basic Shapes | Brick и нажмем кнопку на панели
инструментов. Система попросит нас задать первую точку основания параллелепипеда.
2. Зададим требуемую точку, выполнив двойной щелчок левой кнопкой мыши в плоскости
рисования.
3. Двойным щелчком левой кнопкой мыши зададим вторую точку прямоугольника,
являющегося основанием нашего параллелепипеда.
4. Далее, перемещая указатель мыши, зададим высоту бруска и двойным щелчком левой
кнопкой мыши зафиксируем третью точку.
5. По завершению задания все трех точек автоматически откроется диалоговое окно, где
будут указаны числовые значения координат этих точек. Чтобы сохранить эти значения и
завершить создание примитива, нажмем кнопку OK.
На рис. 4.4 показаны все три упомянутые ранее точки, необходимые для трехмерного
описания параллелепипеда.
Рис. 4.4.
Прежде чем приступать к разработке других графических примитивов, рассмотрим еще
несколько способов задания точек.
Самым простым способом задания точки является двойной щелчок левой кнопки мыши на
плоскости рисования. Однако, так как в большинстве случаев задавать координаты требуется
с большой точностью, необходимо воспользоваться режимом snap-to-grid (привязка к сетке),
который включается в диалоговом окне Working Plane Properties, вызываемом командой
меню Edit | Working Plane Properties (рис. 4.5).
Точка 2
Точка 3
Точка 1
21
Рис. 4.5.
Здесь можно указать, должны ли координаты мыши привязываться к шагу сетки
растеризации (Raster) или нет. Кроме того, здесь можно задать толщину линий сетки
растеризации (Width). Этот параметр влияет только на отображение сетки на экране, и никак
не влияет на задание координат характерных точек.
Обратите внимание, что дополнительную информацию об отображаемом диалоговом окне и
задаваемых в нем параметрах можно получить из файла интерактивной справки,
вызываемого нажатием кнопки Help.
Существует другой метод задания координат, который задействует диалоговое окно Enter
Point, вызываемое нажатием клавиши Tab в момент, когда система ожидает указания
некоторой точки. На рисунке 4.6 приведен пример такого диалогового окна, которое
появляется, если должна быть определена первая точка.
Рис. 4.6.
Координаты можно задавать как в декартовых, так и в полярных координатах. В случае
использования полярных координат параметр Angle определяет угол между осью Х и
прямой, проходящей через указанную точку и точку начала координат, параметр Radius —
расстояние от точки до начала координат.
После ввода первой точки станет доступна опция Relative (относительные координаты). В
случае включения этой опции координаты каждой последующей точки будут отсчитываться
от предыдущей точки (т.е. предыдущая точка станет началом координат).
В диалоговом окне Enter Point в полях для ввода X и Y указывается текущее положение
указателя мыши. Однако часто возникает необходимость поставить курсор в точку начала
координат (0,0). Если нажать комбинацию клавиш Sift+Tab, то в полях ввода координат
будут указаны нули.
22
Третьим способом ввода точных координат, является ввод приблизительных координат с
помощью мыши, с последующей их корректировкой в завершающем диалоговом окне.
Также имеется возможность пропустить этап задания точек с помощью мыши. Если вместо
задания точек нажать клавишу Esc, то немедленно откроется диалоговое окно Shape.
Построение фигуры можно отменить, если дважды нажать клавишу Esc. Предварительно
выбранную точку можно удалить нажатием клавиши Backspace. Если ни одна из точек не
была выбрана, будет отменено построение фигуры целиком.
Обратите внимание, что существуют и другие способы построения параллелепипеда.
Например, когда нам будет предложено задать точку противолежащего угла основания
параллелепипеда, мы можем выбрать способ задания его линейных размеров. В этом случае
на втором шаге потребуется задать ширину снования параллелепипеда, а на третьем шаге —
его высоту. Такой подход очень удобен для прорисовки некоторых конструкций, например,
микрополосковых линий, расположенных по центру подложки.
Упростить процесс создания подобных структур, можно включив ортогональный режим
перемещения мыши. Если после задания первой точки перемещать мышь при нажатой
клавише SHIFT, то ее перемещение будет ограничено прямыми углами.
Построение основных геометрических фигур
На рисунке 4.7 показаны основные геометрические фигуры, построение которых
выполняется способом, аналогичным описанному выше для параллелепипеда.
Рис. 4.7.
Цилиндр Тор
Конус
Фигура
вращения
Экструзия Эллиптический
цилиндр
Паралле-
лепипед
Сфера
23
Потратим несколько минут и попробуем построить некоторые из показанных на рисунке
фигур, тем более, что это позволит нам привыкнуть к пользовательскому интерфейсу.
Выбор существующей фигуры, группировка фигур в компоненты и задание свойств
материалов
Как только пользователь построит фигуру, она будет автоматически занесена в каталог в
дереве проекта. Все нарисованные все фигуры можно найти в папке Components
(компоненты). В этой папке будет присутствовать папка с именем Component1, в которой
содержатся все построенные фигуры. При создании геометрической фигуры ее имя задается
в последнем диалоговом окне процесса. По умолчанию, присваиваемые имена фигур
начинаются со слова solid, за которым следует порядковый номер фигуры: solid1, solid2 и т.д.
Выбрать ту или иную фигуру можно щелчком левой кнопкой мыши на ее имени в дереве
проекта. Обратите внимание, что выбранная фигура остается на экране закрашенной, а все
остальные становятся полупрозрачными, как показано на рисунке 4.8. Другой способ выбора
фигуры заключается в двойном щелчке левой кнопкой мыши на ней в главном окне. В этом
случае, выбранным окажется и соответствующий объект в дереве проекта. Выделить
несколько фигур одновременно можно последовательно выделяя их с помощью мыши при
нажатой клавише CTRL, как в окне, так и в дереве проекта. Кроме того, при нажатой
клавише SHIFT в дереве проекта можно выбрать диапазон объектов. В качестве
самостоятельного упражнения попробуйте выделить в проекте различные комбинации фигур
разными методами.
Рис. 4.8.
Чтобы изменить имя фигуры, необходимо выбрать ее любым удобным способом и
выполнить команду меню Edit | Rename Object или нажать клавишу F2. После этого новое
имя фигуры вводится в текстовом поле в дереве проекта.
После того, как мы научились выбирать фигуры, необходимо научиться группировать
фигуры в компоненты. Каждому компоненту в дереве проекта в папке Components
соответствует отдельная папка, в которой может содержаться произвольное число фигур.
Группирование фигур в компоненты (например, антенны, соединители и т.д.) призвано
упростить построение анализируемых конструкций, а также их модификацию.
Solid1
Solid2
24
После того, как фигуры были сгруппированы в компонент, принадлежность фигур
определенным компонентам можно изменять. Чтобы ввести фигуру в другой компонент,
необходимо ее выбрать и выполнить команду меню Edit | Change Component (аналогичная
команда доступна в контекстном меню, вызываемом нажатием правой кнопки мыши на
выбранной фигуре).
Рис. 4.9.
Далее, в появившемся диалоговом окне Change Component (рис. 4.9) в выпадающем списке
Component следует выбрать имя существующего компонента, или просто ввести новое.
Создать новый компонент из этого окна можно и другим способом: для этого необходимо в
выпадающем списке Component выбрать строку [New Component]. В этом случае новые
компоненты автоматически получат имена по умолчанию Component1, Component2 и т.д.
Принадлежность фигуры тому или иному компоненту не влияет на физические свойства
составляющих их материалов. Кроме того, чтобы обеспечить схожесть с реальными
деталями, каждая фигура окрашивается в цвет ее материала. Другими словами, физические
свойства материала и его цвет не назначается непосредственно фигурам, эти свойства
наследуются из библиотеки материалов. Это означает, что все фигуры, состоящие из
определенного материала, будут иметь одинаковые физические свойства и будут
прорисованы одним цветом.
Единственный способ изменить физические свойства или цвет конкретной фигуры — это
задать для нее другой материал, предварительно выделив фигуру и выполнив команду меню
Edit | Change Material (аналогичная команда доступна в контекстном меню, вызываемом
нажатием правой кнопки мыши на выбранной фигуре).
Рис. 4.10.
В появившемся диалоговом окне Change Material (рис. 4.10) в выпадающем списке Material
следует выбрать любой существующий материал или создать новый, выбрав в списке строку
[New Material…]. В последнем случае на экране откроется диалоговое окно New Material
Parameters, показанное на рисунке 4.11.
25
Рис. 4.11.
В этом диалоговом окне необходимо задать имя (Material name) и тип материала (Material
type), например, идеальный проводник, обычный диэлектрик и т.д. Обратите внимание, что
доступные типы материалов и соответствующие им опции, зависят от того, в какой
программе вы сейчас работаете. Кнопка Change позволяет изменить цвет материала. После
нажатия кнопки OK новый материал будет сохранен в дереве проекта в папке Materials.
Обратите внимание, что в этой папке также работает функция выбора. При выборе
конкретного материала в дереве проекта система автоматически выделит все фигуры,
выполненные из этого материала. Все остальные фигуры станут прозрачными.
Чтобы упростить порядок определения наиболее часто используемых материалов, в системе
имеется библиотека материалов. Прежде чем использовать тот или иной материал,
описанный в данной библиотеке, его необходимо загрузить в проект, выполнив команду
Solve | Materials | Load from Material Library.
26
Рис. 4.12.
На экране откроется диалоговое окно Load from Material Library (рис. 4.12), отображающее
список внесенных в библиотеку материалов. Если выбрать в этом списке один или несколько
материалов и нажать кнопку Load, то они появятся в папке Materials в дереве проекта, после
чего могут быть использованы в проекте. Допускается и обратная процедура. Чтобы
добавить описанный в проекте материал в библиотеку, его следует выделить в дереве
проектов и выполнить команду меню Solve | Materials | Add to Material Library.
27
Управление отображением структуры
До сих пор мы создавали фигуры, которые отображались на экране с использованием вида
по умолчанию. Этот вид может быть изменен в любой момент работы над проектом, в том
числе и во время создания фигуры.
Если, находясь в главном окне, нажать левую кнопку мыши и перемесить ее, то вид в окне
будет меняться в соответствии с выбранным режимом. Режим можно задать с помощью
команд Rotate (повернуть), Rotate View Plan (повернуть точку наблюдения), Pan (сдвинуть),
Zoom (изменить масштаб), Dynamic Zoom (динамическое масштабирование), расположенных
в разделе меню View | Mode или с помощью соответствующих кнопок на панели
инструментов (рис. 4.13).
Рис. 4.13.
Краткое описание команд изменения вида:
— Rotate. Команда выполняет поворот структуры вокруг вертикальной и горизонтальной
осей. Центром вращения будет красный маркер, установленный с помощью мыши. Если
маркер был поставлен вне структуры, то за центр будет принят центр экрана.
— Rotate View Plane. Команда выполняет вращение точки наблюдения вокруг центра экрана.
— Pan. Команда позволяет поступательно переместить изображение на экране, вслед за
указателем мыши.
— Dynamic Zoom. Команда выполняет динамическое масштабирование: при движении
мыши вперед происходит приближение структуры, при движении назад — отдаление.
— Zoom. Команда позволяет с помощью мыши выделить прямоугольную область
изображения, которая после отпускания левой кнопки мыши будет увеличена на весь экран.
Действие любой из этих команд завершается после отпускания левой кнопки мыши.
Отменить последнее изменение вида можно с помощью команды меню View | Reset View
или соответствующей кнопки на панели инструментов.
Одной из наиболее важных операций изменения вида является процедура, вызываемая
командой меню View | Reset View to Structure или нажатием клавиши Space. Эта команда
автоматически изменяет масштаб отображения так, чтобы в окне отображалась вся
разрабатываемая структура. Нажатие комбинации клавиш SHIFT+Space автоматически
изменяет масштаб для отображения не всей структуры, а только выделенной фигуры.
Так как операции изменения вида являются не только наиболее часто используемыми в
процессе проектирования, но и применяются даже при определении параметров
геометрических фигур, существует несколько наборов горячих клавиш, ускоряющих их
Динамическое
масштабирование Изменить
масштаб
Повернуть
Сдвинуть
Повернуть точку
наблюдения Сброс вида
Показать всю структуру
28
вызов. Если двигать указателем мыши при нажатой и удерживаемой левую кнопке мыши, то
при нажатии этих клавиш будут выполняться следующие действия.
— CRTL — работает аналогично команде Rotate.
— SHIFT — работает аналогично команде Rotate View Plane.
— SHIFT+CTRL — работает аналогично команде Pan.
Кроме того, вращение колеса мыши работает аналогично команде Dynamic Zoom.
Кроме описанных выше команд, существуют специальные настройки, с помощью которых
можно изменить способ отображения модели. Изменить эти настройки можно, выбрав
соответствующую команду в разделе меню View или кнопки на панели инструментов (рис.
4.14).
Рис. 4.14.
Команда Axes (оси) (иначе: нажатие CTRL+A или соответствующая настройка в диалоговом
окне, вызываемом командой View | View Options), позволяет включить или выключить
отображение на экране оси системы координат (рис. 4.15).
Рис. 4.15.
Команда Working plane (плоскость рисования) (иначе: нажатие ALT+W или
соответствующая настройка в диалоговом окне, вызываемом командой View | View Options),
позволяет включить или выключить отображение на экране плоскости рисования (рис. 4.16).
Рис. 4.16.
Плоскость рисования
Оси Каркасный вид
29
Команда Wireframe (каркасный вид) (иначе: нажатие CTRL+W или соответствующая
настройка в диалоговом окне, вызываемом командой View | View Options), позволяет
включить или выключить каркасный вид геометрических фигур (рис. 4.17).
Рис. 4.17.
Применение геометрических преобразований
Итак, мы научились строить простые геометрические фигуры и управлять отображением
структуры на экране. Пришло время изучить более сложные геометрические преобразования.
Предположим, что мы уже выбрали одну или несколько фигур, к которым будут
применяться преобразования. Диалоговое окно управления трансформацией вызывается
командой меню Objects | Transform Shape, нажатием кнопки на панели инструментов или
командой Transform из контекстного меню, вызываемого нажатием правой кнопки мыши
(рис. 4.18).
Рис. 4.18.
В появившемся диалоговом окне Transform Selected Object (рис. 4.19) имеется возможность
выбрать и настроить одно из следующих преобразований.
30
Рис. 4.19.
— Translate (перемещение). Это преобразование позволяет перемещать фигуры в заданном
направлении.
— Scale (масштабирование). Это преобразование дает возможность изменять масштаб фигур
вдоль осей координат. Допускается задавать разные коэффициенты масштабирования для
разных осей.
— Rotate (вращение). Данное преобразование позволяет поворачивать фигуры вокруг осей
координат на заданный угол. Здесь имеется возможность задавать центр вращения в
специальном поле Origin. Центр вращения может быть определен автоматически как
геометрический центр фигуры или задан в виде точки с конкретными координатами. Угол
поворота относительно конкретной оси вращения задается в соответствующем данной оси
поле. Например, если задать угол поворота 45 градусов для оси Y и 0 градусов для осей X и
Z, то система повернет фигуру на 45 градусов только вокруг оси Y.
— Mirror (зеркальное отображение). Это преобразование позволяет зеркально отображать
фигуру относительно заданной плоскости. Точка на плоскости зеркального отображения
задается в поле Origin, СА вектор нормали плоскости задается в поле Mirror plane normal.
Для любого из этих преобразований имеется возможность сохранить исходную фигуру, для
чего необходимо включить опцию Copy. Кроме того, в поле Repetition factor можно задать
число повторений указанного преобразования. Таким образом, при включенной опции Copy
и определенном числе повторений, каждый раз будет создаваться новая фигура.
Выполним небольшое упражнение. Выделим ранее созданный параллелепипед и вызовем
окно Transform Selected Object. Зададим все настройки в этом окне, как показано на рисунке
4.19, а именно: включим опции Translate и Copy, зададим число повторений 2 и вектор
сдвига (8, 0,0).
После нажатия кнопки OK на экране появятся две новых фигуры (рис. 4.20).
31
Рис. 4.20.
Обратите внимание, если в процессе преобразования исходные фигуры сохраняются, то
имена новых фигур будут назначаться по имени исходной с добавлением суффикса _1, _2 и
т.д.
Комбинирование фигур с использованием Булевых операции
Наиболее мощной функцией построения сложных трехмерных структур является
возможность комбинирования простых фигур с помощью Булевых операций. Эти операции
позволяют объединять фигуры, вырезать одну или несколько фигур из другой, вставлять их
друг в друга или получать пересечения двух или более фигур.
Рассмотрим две фигуры куб и шар, взаимное расположение которых показано на рисунке
4.21., и применим к ним различные Булевы операции.
Рис. 4.21.
Ниже представлен перечень возможных Булевых операций и результат их выполнения.
Объединение куба и шара
Операция применяется для объединения двух фигур. Полученная фигура будет обладать
свойствами материала первой фигуры и принадлежать ее компоненту (рис. 4.22).
Solid1
Solid1_1
Solid1_2
32
Рис. 4.22.
Вычитание шара из куба
Операция выполняет вырезание первой фигуры из второй. Полученная фигура будет
обладать свойствами материала и принадлежать компоненту фигуры, из которой
выполнялось вырезание (рис. 4.23).
Рис. 4.23.
Пересечение куба и шара
Применяется для получения общей части куба и шара. Полученная фигура будет обладать
свойствами материала первой фигуры (куба), и принадлежать ее компоненту (рис. 4.24).
Рис. 4.24.
Усечение сферы — вставка куба в сферу
При выполнении данной операции вторая фигура (куб) врезается в первую, сохраняя свои
границы (рис. 4.25). Обе фигуры сохраняют свои оригинальные свойства. Обе конечных
фигуры не будут иметь пересекающихся частей.
33
Рис. 4.25.
Усечение куба — вставка сферы в куб
При выполнении данной операции вторая фигура (сфера) врезается в первую, сохраняя свои
границы (рис. 4.26). Обе фигуры сохраняют свои оригинальные свойства. Обе конечных
фигуры не будут иметь пересекающихся частей.
Рис. 4.26.
Обратите внимание, что не все представленные выше Булевы операции доступны напрямую.
Кроме того, легко видеть, некоторые из этих операций являются избыточными. Например,
операции усечения можно заменить операциями вставки с измененной последовательностью
фигур.
Доступ к Булевым операциям осуществляется через соответствующие команды раздела
меню Objects | Boolean. Сначала выбирается первая фигура, затем выбирается Булева
операция, затем выбирается вторая фигура. После выбора второй фигуры выполнение
операции запускается нажатием клавиши Enter или кнопки на панели инструментов. В
зависимости от выбранной операции будут получены разные результаты.
— Add (объединение). Вторая фигура объединяется с первой, полученная фигура будет
обладать свойствами материала первой фигуры и принадлежать ее компоненту.
— Subtract (вычитание). Вторая фигура вычитается из первой, полученная фигура будет
обладать свойствами материала первой фигуры и принадлежать ее компоненту.
— Intersect (пересечение). Ищется пересечение второй и первой фигур, полученная фигура
будет обладать свойствами материала первой фигуры и принадлежать ее компоненту.
— Insert (вставка). Вторая фигура вставляется в первую. Сохраняются оригинальные
свойства обеих фигур (изменяются границы только первой фигуры).
34
Операции усечения доступны только в специальном диалоговом окне Shape intersection,
которое появляется в момент, когда создаваемая фигура качается или пересекает другую
фигуру. Позднее мы рассмотрим это окно более подробно.
Все упомянутые выше команды работают при выборе в качестве второй двух и более фигур.
Выбор точек, ребер или граней фигур
Очень часто в процессе построения структур требуется выбор какой-либо точки, ребра или
грани геометрической фигуры. Выбор этих простейших элементов структуры
осуществляется с помощью команд из раздела меню Objects | Pick или кнопок на панели
инструментов, показанных на рисунке 4.27.
Рис. 4.27.
После выбора любого из этих инструментов выделения указатель мыши изменит свой вид.
Кроме того, при наведении его на соответствующие элементы структуры, они будут
подсвечиваться. Выбор нужного элемента осуществляется двойным щелчком левой кнопкой
мыши на подсвеченном объекте. Выйти из режима выделения можно, нажав клавишу ESC,
выполнив команду Leave pick mode из контекстного меню или нажав кнопку на панели
инструментов.
Примечание: Нельзя выбирать точки, ребра или грани одной фигуры, если в это время
выделена другая фигура. В этом случае следует или снять выделение с фигур вообще, или к
выделению добавить вторую фигуру.
Выйти из режима выделения также можно выполнив двойной щелчок левой кнопкой мыши в
пустом месте главного окна. Выбранные точки, ребра и грани при этом останутся
подсвеченными. Следует помнить, что этот метод не работает, если на панели инструментов
активна кнопка , в этом случае выход из режима выделения осуществляется описанными
ранее способами. Этот метод может быть полезен, когда должны быть выбраны несколько
точек, ребер и граней, а последовательный вход в режим выбора затруднен.
Теперь рассмотрим, какие простейшие элементы структуры могут быть выбраны и какой
результат может быть получен после этого. Имеется ряд комбинаций горячих клавиш,
призванных наиболее эффективно использовать режимы выбора, причем они работают,
только когда в активном окне отображается главный вид структуры. Этот вид активируется
щелчком левой кнопкой мыши на ней. Ниже представлены команды выбора элементов и
соответствующие им горячие клавиши.
— Pick edge end points (P) — выбрать конец ребра. После выбора этой команды выбор конца
ребра осуществляется двойным щелчком левой кнопки мыши вблизи него.
Выбрать точку на
окружности Выбрать центр
грани
Выбрать конец
ребра
Выбрать центр
окружности
Выбрать
середину ребра Задать координаты
ребра
Выбрать грань
Выбрать
ребро
35
— Pick edge mid points (M) — выбрать середину ребра. После выбора этой команды выбор
середины ребра осуществляется двойным щелчком левой кнопки мыши на ребре.
— Pick circle centers (C) — выбрать центр окружности. После выбора этой команды двойной
щелчок левой кнопкой мыши на ребре фигуры, образованном окружностью или дугой,
выбирает ее центр.
— Pick points on circles (R) — выбрать точку на окружности. После выбора этой команды с
помощью двойного щелчка левой кнопкой мыши на ребре фигуры, образованном
окружностью или дугой, можно указать произвольную точку на ней. Эта операция может
быть полезна для привязки к радиусу в режиме интерактивного построения фигуры.
— Pick face centers (A) — выбрать центр грани. После выбора этой команды двойной щелчок
левой кнопкой мыши на плоской грани фигуры выбирает ее центр.
— Pick point on face (o) — выбрать точку на поверхности. После выбора этой команды
произвольная точка на поверхности выбирается двойным щелчком левой кнопкой мыши на
ней.
— Pick edges (E) — выбрать ребро. После выбора этой команды ребро фигуры выбирается
двойным щелчком левой кнопкой мыши на нем.
— Pick faces (F) — выбрать грань. После выбора этой команды грань фигуры выбирается
двойным щелчком левой кнопкой мыши на нем.
— Pick edge chain (Shift+E) — выбрать несколько цепочек связанных ребер. После выбора
этой команды выделение цепочки связанных ребер осуществляется двойным щелчком левой
кнопкой мыши. Если цепочка ребер является свободной, то она выбирается целиком. Если
ребро принадлежит двум граням, то появившееся диалоговое окно предложить выбрать
нужную цепочку. В обоих случаях цепочка заканчивается на ранее выбранной точке, если
таковая имеется.
— Pick face chain (Shift+F) — выбрать несколько связанных граней. После выбора этой
команды выделение цепочки связанных поверхностей осуществляется двойным щелчком
левой кнопкой мыши. Эта функция автоматически выбирает все соприкасающиеся
поверхности. Выбор ограничивается ранее выбранными ребрами, если таковые имеются.
Операции по выбору точек структуры также доступны в режиме интерактивного построения
фигур. Всякий раз, когда при создании фигуры система просит нас задать очередную точку
двойным щелчком левой кнопкой мыши, мы можем перейти в режим выбора. После выхода
из режима выбора, указанная точка будет использована как очередная точка в описании
фигуры.
Ранее сделанное выделение точек, ребер и граней может быть снято с помощью команды
меню Objects | Clear Picks, копки на панели инструментов или горячей клавиши D.
Фаски и закругления граней
Наиболее частой операцией, при которой требуется выделение ребер, является добавление
фасок или закруглений. Допустим, у нас в проекте уже есть параллелепипед, и мы выбрали
несколько его ребер любым описанным выше методом (рис. 4.28).
36
Рис. 4.28.
Теперь к выбранным ребрам можно добавить фаски. Сделать это можно, выполнив команды
меню Objects | Chamfer Edges или нажав кнопку на панели инструментов. В открывшемся
диалоговом окне, в котором нужно задать размеры фаски. По завершению операции
результат должен быть аналогичным показанному на рисунке 4.29.
Рис. 4.29.
Закругления к ребрам добавляются с помощью команды меню Objects | Blend Edges или
нажатия кнопки на панели инструментов. В открывшемся диалоговом окне, в котором
нужно задать радиус закругления. По завершению операции результат должен быть
аналогичным показанному на рисунке 4.30.
Рис. 4.30.
Экструзия, поворот и сопряжение граней
Если добавление фасок и закруглений работает только для ребер геометрических фигур, то
для их граней применяются операции экструзии (вытягивания), поворота и сопряжения.
Допустим, что в нашем проекте имеется цилиндр, и рассмотрим применение этих операций к
основанию цилиндра, показанного на рисунке 4.31.
37
Рис. 4.31.
Рассмотрим, как работает операция экструзии. Выделим поверхность основания и выполним
команду меню Objects | Extrude или нажмем кнопку на панели инструментов. На экране
появится диалоговое окно Extrude Face, показанное на рисунке 4.32.
Рис. 4.32.
Если команду выполнить до того, как будет выбрана грань объекта, то система сначала
перейдет в режим выбора, а уже потом покажет это окно. Введем в поле Height высоту
создаваемой фигуры, например, равную высоте имеющегося цилиндра, и нажмем кнопку
OK. Получившаяся в итоге структура будет иметь, показанный на рисунке 4.33.
Рис. 4.33.
При выполнении операции система создала вторую фигуру и присвоила ей имя по
умолчанию.
Чтобы выполнить операцию поворота, возьмем исходный цилиндр и выделим его основание
(рис. 4.34).
38
Рис. 4.34.
Далее нам потребуется задать ось поворота. В качестве оси поворота можно использовать
ребро любой фигуры в проекте, или задать ось с помощью координат двух точек.
Воспользуемся вторым методом, для чего выполним команду меню Objects | Pick | Edge from
Coordinates или нажать кнопку на панели инструментов. На экране появится окно Enter
Edge Numerically (рис. 4.35), а система предложит задать две точки на плоскости рисования.
Рис. 4.35.
Численные значения координат отобразятся в окне Edge Numerically, где их при
необходимости можно подправить. Закроем окно нажатием кнопки OK. Теперь мы готовы к
выполнению операции поворота. Выполним команду меню Objects | Rotate. Ось поворота
будет автоматически спроектирована на плоскость выбранной грани, и на экране откроется
Rotate Face (рис. 4.36).
Рис. 4.36.
В этом окне в поле Angle введем угол поворота 90 градусов и нажмем кнопку OK.
Получившаяся в итоге структура будет иметь, показанный на рисунке 4.37.
39
Рис. 4.37.
Как и в случае экструзии, если команду поворота выполнить до того, как будет выбрана
грань объекта, то система сначала перейдет в режим выбора.
Одной из самых продвинутых операций является операция сопряжения двух граней.
Предварительно построим следующую модель: создадим цилиндр с радиусом основания 5
мм и высотой 3 мм и применим к нему операцию перемещения (Translate) с сохранением
исходного объекта (опция Copy) и параметрами (0,0,8). В итоге у нас должны получиться два
одинаковых цилиндра, показанных на рисунке 4.38.
Рис. 4.38.
Далее выберем копию исходного цилиндра, и примените к нему операцию масштабирования,
уменьшив вдвое его размеры по осям X и Y. То есть, коэффициент масштабирования по осям
X и Y должен быть задан 0.5, а по оси Z — 1. Вид структуры, полученной пол описанных
преобразований показан на рисунке 4.39.
Рис. 4.39.
40
Теперь выделим расположенные друг против друга основания цилиндров и выполним
команду меню Objects | Loft или нажмем кнопку на панели инструментов. В появившемся
диалоговом окне Loft (рис. 4.40) ползунком Smoothness задается плавность перехода между
сопрягаемыми объектами.
Рис. 4.40.
Подвигаем ползунок, изменяя параметр Smoothness,и нажимая кнопку Preview. Система
покажет, как структура будет выглядеть при разных значениях этого параметра. В конце
концов, зададим значение этого параметра равным 0.31 и нажмем кнопку OK. Наша
структура примет вид, показанный на рисунке 4.41.
Рис. 4.41.
Примечание. Чтобы упростить выделение нужной точки, ребра или грани, рекомендуется
предварительно выбрать соответствующую фигуру. В этом случае, все остальные фигуры
будут прозрачными, и будет легко найти и выбрать нужный объект.
Наконец, с помощью мыши, удерживая нажатой клавишу CTRL, выберем все имеющиеся
три фигуры и объединим их в одну фигуру командой меню Objects | Boolean | Add. Теперь
можно выделить верхнее и нижнее основания фигуры, выбрать всю фигуру двойным
щелчком левой кнопкой мыши на ней и выполнить команду меню Objects | Shell Solid or
Thicken Sheet. Обратите внимание, что эта команда будет доступна только, если
предварительно была выбрана сама фигура.
41
Рис. 4.42.
В открывшемся диалоговом окне Shell (рис. 4.42) в поле Thickness зададим толщину стенок
0.3 мм и нажмем кнопку OK. В результате этой операции у нас получится фигура,
показанная на рисунке 4.43.
Рис. 4.43.
Обратите внимание, что выбранные поверхности в результате работы операции Shell
исчезли, а фигура приняла вид кожуха. Если бы наружные основания цилиндров не были
выбраны, то полученная фигура представляла бы собой замкнутую полую конструкцию с
толщиной стенки 0.3 мм.
Локальные системы координат
В данной среде можно вводить локальные системы координат, которые значительно
упрощают процесс моделирования. До сих пор мы учились разрабатывать простые фигуры,
выровненные только по осям глобальной фиксированной системы координат. Локальные
системы координат существенно расширяют возможности построения фигур, особенно когда
они не выровнены в глобальной системе координат.
Локальная система координат еще называется рабочей системой координат (Working
Coordinate System, WCS) и состоит из трех координатных осей. В отличие от осей X, Y и Z
глобальной системы, оси локальной системы координат обозначаются U, V и W.
Как локальную, так и глобальную систему координат можно активировать в любой момент
работы над проектом. Если какая-либо из систем координат активна, то это означает, что все
геометрические данные впредь будут определены в этой координатной системе. Локальную
систему координат можно активировать или деактивировать командой WCS | Local
Coordinate System, командой WCS в контекстном меню или кнопкой на панели
инструментов.
42
Самый общий способ задания ориентации локальной системы координат заключается в
выборе точек, ребер или граней структуры и последующем выравнивании по ним осей
системы WCS.
— Когда выбрана одна точка, то точка начала локальной системы координат совмещается с
ней командой меню WCS | Align WCS with Selected Point.
— Когда выбраны три точки, то плоскость UV системы WCS совмещается с ними с
помощью команды WCS | Align WCS with 3 Selected Points. Кроме того, точка начала
координат системы WCS будет совмещена с первой из трех выбранных точек.
— Когда выбрано ребро фигуры, то ось U системы WCS совмещается с ним с помощью
команды меню WCS | Align WCS with Selected Edge.
— И, наконец, когда выбрана плоская поверхность, то совмещение плоскости UV системы
WCS с ней выполняется командой меню WCS | Align WCS with Selected Face.
Если выбрана точка, ребро или грань фигуры, то нажатием горячей клавиши W можно
привязать локальную систему координат к недавно выбранным объектам. В комбинации с
горячими клавишами выбора элементов структуры этот способ является самым
эффективным методом изменения положения и ориентации системы WCS.
Помимо описанных выше способов выравнивания системы WCS по элементам структуры,
имеются три других способа определения локальной системы координат.
— Непосредственное задание локальной системы координат. После выполнения команды
меню WCS | Define Local Coordinates откроется диалоговое окно, в котором можно ввести
положение начала отсчета системы координат и ориентацию осей W и U.
— Перемещение локальной системы координат. После выполнения команды меню WCS |
Move Local Coordinates откроется диалоговое окно, в котором можно задать параметры
вектора, с помощью которого можно переместить точку начала системы координат.
— Вращение локальной системы координат. После выполнения команды меню WCS | Rotate
Local Coordinates откроется диалоговое окно, в котором можно задать угол поворота
локальной системы координат вокруг одной из ее осей.
Второй и третий способ очень эффективны в комбинации с описанными выше функциями
совмещения системы WCS с выбранными элементами структуры.
Большинство функций управления локальной системой координат доступно через кнопки на
панели инструментов, показанной на рисунке 4.44.
Рис. 4.44.
Выравнивание WCS по
выбранной грани
Выравнивание WCS по
выбранному ребру
Вкл/выкл систему
WCS
Выравнивание WCS по
трем выбранным точкам
Вращение WCS Выравнивание WCS
по выделенной точке Перемещение WCS
43
Рассмотрим пример, демонстрирующий нам преимущества использования правильно
ориентированной локальной системы координат.
— Сначала, работая в глобальной системе координат, создадим параллелепипед брусок в
глобальной системе координат (рис. 4.45.1).
— Затем, с помощью операции преобразования повернем его на угол 30 градусов вокруг оси
Z (рис. 4.45.2).
— С помощью команды меню WCS | Local Coordinate System активируем локальную систему
координат (рис. 4.45.3).
Рис. 4.45.
— Выберем один из верхних углов параллелепипеда и с помощью команды меню WCS |
Align WCS with Selected Point переместим в эту точку начало координат системы WCS (рис.
4.45.4).
— С помощью команды WCS | Align WCS with Selected Edge совместим ось U с одним из
ребер фигуры (рис. 4.45.5).
— С помощью команды меню WCS | Rotate Local Coordinates повернем систему WCS вокруг
оси V на 30 градусов (рис. 4.45.6).
44
Рис. 4.46.
— Пользуясь локальной системой координат, создадим цилиндр, как показано на рисунке
4.46.
— Выполним команду меню Objects | Boolean | Add и объединим две фигуры в одну.
История модификаций проекта
Итак, в ходе только что проделанного упражнения мы разработали несколько простейших
фигур и выполнили для простых геометрических преобразований. Любые ошибки,
сделанные в процессе разработки структуры можно исправить, выполнив откат на шаг или
несколько шагов назад с помощью команды меню Edit | Undo.
Тем не менее, иногда возникает необходимость вернуться к предыдущему этапу
формирования структуры, чтобы изменить, удалить или вставить какие-то операции. Эта
задача может быть с помощью специального механизма History List, позволяющего
просматривать и редактировать историю модификаций проекта. Выполним команду меню
Edit | History List или нажмем кнопку на панели инструментов.
На экране появится диалоговое окно History List, в котором будет отображаться
последовательность всех выполненных нами операций (рис. 4.47).
Рис. 4.47.
Метка в этом списке указывает на текущий этап разработки структуры. Чтобы вернуться
на определенный этап разработки, необходимо выбрать его в списке с помощью мыши и
нажать кнопку Restore. Нажатие кнопки Step запустит выполнение выбранной операции.
Выберем любую из команд в списке, несколько раз нажмем кнопку Step и посмотрим, какие
изменения в проекте при этом произойдут.
Нажатие кнопки Update запускает выполнение всех присутствующих в списке операций, по
окончании чего структура полностью регенерируется. Нажатие кнопки Edit вызывает
диалоговое окно редактирования параметров операции. Например, выберем в списке строку
rotate WCS и нажмем кнопку Edit. На экране откроется диалоговое окно Edit History List Item
(рис. 4.48).
45
Рис. 4.48.
Текст, представленный в поле этого окна, по сути, представляет собой макрокоманду
внутреннего языка системы со списком параметров. Первый параметр "v" задает ось,
относительно которой будет выполняться поворот, второй параметр "30" задает угол
поворота в градусах. Изменим угол поворота и сделаем его равным 10 градусов, для чего
значение второго параметра зададим равным 10, после чего нажмем кнопку OK. Теперь мы
снова вернемся в окно History List и нажмем кнопку Update, чтобы обновить структуру.
После выполнения всех указанных в списке операций наша структура примет вид,
показанный на рисунке 4.49.
Рис. 4.49.
Таким образом, механизм записи истории модификации структуры дает возможность быстро
и просто внести изменения в проект без необходимости повторного построения структуры.
Следует помнить, что некоторые изменения в списке History List могут привести к
серьезным топологическим изменениям структуры. Например, это очень часто происходит,
когда строки операций удаляются из списка или добавляются в него. В этом случае, когда
оригинального объекта выделения уже не существует, операция выбора может неправильно
выбрать точки, ребра или грани фигуры.
Допустим, в имеющемся у нас списке History List мы удалим первую операцию разработки
параллелепипеда. В этом случае, при выделении грани, по которой будет выравниваться
локальная система координат, произойдет ошибка.
В таких случаях рекомендуется приступать к работе со списком History List с самого начала,
что соответствующим образом настроить все операции выделения. Но даже и в этом случае,
работа, затрачиваемая на внесение изменений в структуру, потребует гораздо меньше
усилий, чем в случае, если полностью заново создавать структуру. Более подробная
информация с описанием макрокоманд системы и настройки их параметров приведена в
интерактивной справочной системе.
46
Механизм History List является очень мощным инструментом для внесения изменений в
процесс создание модели. Однако, в большинстве случаев требуется изменить несколько
параметров фигур или операций преобразования. Для этой цени наилучшим образом
подходит инструмент History Tree.
Предположим, что нам необходимо изменить радиус присутствующего в нашей структуре
цилиндра. Для этого, как уже было описано выше, можно открыть окно History List и внести
изменения в макрокоманду по созданию цилиндра. Аналогичные изменения можно сделать
другим способом: необходимо двойным щелчком левой кнопкой мыши выделить нужную
фигуру и выполнить команду меню Edit | Object Properties или команду Properties из
контекстного меню.
На экране откроется окно History Tree (рис. 4.50), в котором описывается процесс создания
конкретной выбранной фигуры.
Рис. 4.50.
Выполним щелчок левой кнопкой мыши на строке Define cylinder. Соответствующий объект
будет подсвечен на экране, и станет активной кнопка Edit. Следует помнить, что
подсвечиваться будет только выбранный объект, все другие объекты, полученные в
результате его преобразования подсвечиваться не будут.
Нажмем кнопку Edit. На экране откроется диалоговое окно с описанием параметров
цилиндра (рис. 4.51).
Рис. 4.51.
47
В поле Outer radius введем новое значение радиуса цилиндра и нажмем кнопку Preview.
Система отобразит на экране предполагаемое изменение структуры. Если изменение сделано
правильно, то нажмем кнопку OK и сохраним изменения, сделанные в проекте. Итоговая
структура будет выглядеть, как показано на рисунке 4.52.
Рис. 4.52.
В качестве самостоятельного упражнения измените еще несколько параметров
присутствующих в структуре объектов, чтобы получить более ясное представление, как
работает эта функция. Обратите внимание, что нажатие кнопки Preview отображает
изменения только выделенного объекта. Все другие объекты, полученные в результате его
преобразования изменят свой вид только после нажатия кнопки OK.
Построение кривых
Ранее мы рассмотрели создание структуры из трехмерных примитивов с помощью мощных
операций объединения, сопряжения и формирования оболочки. Другой способ
формирования фигур сложной формы базируется на предварительной прорисовке кривой с
последующим трехмерным преобразованием. Кривая линия — это линия сложной формы,
построенная в плоскости рисования.
Ниже мы рассмотрим пример, который даст нам общее представление о моделировании
фигур, полученных с помощью кривых линий. Подробное описание всех функциональных
возможностей этого метода выходит за рамки данного документа. Более подробная
информация по данному вопросу приведена в интерактивной справочной системе.
Обычно для прорисовки кривых используется команда меню Curves | New Curve или кнопка
на панели инструментов. В результате работы этой команды в разделе Curves в дереве
проекта появится объект с именем curve1.
Сейчас мы воспользуемся другим методом и будем строить кривую из простейших плоских
фигур с помощью операций объединения, аналогично тому, как ранее мы обрабатывали
трехмерные объекты.
Выполним команду меню Curves | Rectangle или нажмем кнопку на панели инструментов,
после чего на плоскости рисования зададим прямоугольник (рис. 4.53). Процесс почти ничем
не отличается от изученного ранее создания трехмерной фигуры.
48
Рис. 4.53.
Далее, выполним команду меню Curves | Circle или нажмем кнопку на панели
инструментов, и нарисуем окружность, пересекающую одну из сторон прямоугольника, как
показано на рисунке 4.54.
Рис. 4.54.
Легко видеть, что в результате проделанных манипуляций мы получили сложную кривую
линию curve1, состоящую из двух плоских геометрических объектов rectangle1 и curve1, о
чем в дереве проекта появится соответствующая запись.
Теперь нам требуется объединить объекты таким образом, чтобы кривая имела только один
контур. Сначала с помощью мыши в дереве проекта или двойным щелчком левой кнопки
мыши на объекте в поле рисования выделим прямоугольник. Далее выполним команду меню
Curves | Trim Curves или нажмем кнопку на панели инструментов. Система попросит нас
указать объекты, которые будут объединяться с прямоугольником. С помощью мыши
выберем окружность и подтвердим выбор нажатием клавиши Enter или кнопки на панели
инструментов.
На следующем этапе система предложит нам указать, какие из сегментов кривой следует
удалить при объединении объектов. По мере перемещения указателя мыши по экрану,
система будет подсвечивать доступные для удаления сегменты. Укажем на два сегмента,
circle1
rectangle1
49
чтобы результирующая кривая имела вид контура, показанного на рисунке 4.55, и нажмем
клавишу Enter или кнопку на панели инструментов.
Рис. 4.55.
С помощью команды меню WCS | Local Coordinate System активируем локальную систему
координат и повернем ее так, чтобы ее оси были направлены, как показано на рисунке 4.56.
То есть, плоскость рисования теперь будет расположена горизонтально.
Рис. 4.56.
Выполним команду меню Curves | Polygon или нажмем кнопку на панели инструментов,
после чего зададим в плоскости рисования ломаную кривую, соединяющую три точки, как
показано на рисунке 4.57.
Рис. 4.57.
Теперь мы можем выполнить вытягивание нарисованного нами контура в направлении,
заданном ломаной линией. Выполним команду меню Curves | Sweep Curve или нажмем
Точка 3
Точка 2
Точка 1
50
кнопку на панели инструментов. Система попросит нас указать кривую, которая будет
использоваться в качестве профиля. Двойным щелчком левой кнопкой мыши выделим ранее
созданный нами контур.
Далее система попросит нас указать путь, по которому будет происходить вытягивание.
Двойным щелчком левой кнопкой мыши выберем ломаную кривую, образованную тремя
точками в плоскости рисования и закроем окно нажатием кнопки OK. Полученная таким
методом фигура будет иметь вид, показанный на рисунке 4.58.
Рис. 4.58.
Проделанное нами упражнение было призвано показать нам, какие мощные возможности
скрыты в функции создания фигур на основе кривых. В качестве самостоятельного
упражнения нарисуйте несколько разных кривых и выполните их дальнейшие
преобразования. Дополнительная информация по данному вопросу приведена в
интерактивной справочной системе.
Создание плоских проводников
Ниже мы рассмотрим один из самых трудоемких этапов создания структуры — прорисовку
плоских проводников. Большинство планарных СВЧ устройств содержат в себе
микрополосковые линии, которые представляют собой не что иное, как плоские проводники
конечной толщины. Некоторые проекты, например, сложные печатные платы, могут
содержать множество проводников, рисование которых представляет собой весьма
утомительную задачу, требующих огромных затрат времени.
Существенно упростить задачу позволяет инструмент, прорисовывающий проводник
заданной ширину и толщины вдоль некоторой кривой. Выполним небольшое упражнение.
Выполним команду меню Curves | New Curve или нажмем кнопку на панели инструментов
и нарисуем кривую, как показано на рисунке 4.59.
51
Рис. 4.59.
Теперь, на основе этой кривой можно создать проводник. Выполним команду Curves | Trace
From Curve или нажмем кнопку на панели инструментов. Система попросит нас указать
кривую, которой будет следовать создаваемый проводник. После двойного щелчка левой
кнопкой мыши на ранее созданной кривой на экране появится окно Create Trace From Curve
(рис. 4.60).
Рис. 4.60.
В этом диалоговом окне нужно задать толщину (Thickness) и ширину (Width) проводника, а
также указать, будут ли его концы прямоугольными или закругленными (опция Rounded
caps). После нажатия кнопки OK система нарисует проводник, как показано на рисунке 4.62.
Рис. 4.62.
Создание проволочных перемычек
Другими важными элементами микрополосковых устройств, часто требующими
трехмерного электродинамического анализа, являются проволочные перемычки. Для их
задания в системе имеется специальный инструмент, работу которого мы рассмотрим на
следующем примере.
Создадим плоскую диэлектрическую пластину (подложку СВЧ устройства) и на ней
нарисуем два проводника с контактными площадками на концах, как показано на рисунке
4.61. Допустим, центры контактных площадок нам требуется соединить проволочной
перемычкой.
52
Рис. 4.61.
Выберем центры контактных площадок и выполним команду меню Objects | Basic Shapes |
Bondwire или нажмем кнопку на панели инструментов. На экране появится диалоговое
окно Bondwire (рис. 4.62).
Рис. 4.62.
Легко видеть, что если бы мы предварительно не выбрали точки на проводниках, то здесь
нам бы пришлось вводить их координаты. Кроме того, здесь в выпадающем списке Type
задается тип перемычки SPLINE, JEDEC4 или JEDEC5 (рис. 4.64). Форма перемычек ,
JEDEC4 или JEDEC5 является стандартной, перемычка типа SPLINE требует задания
максимальной высоты. Более подробное описание параметров перемычек приведено в
интерактивной справочной системе.
Рис. 4.63.
Здесь же в поле Radius задается отличный от нуля радиус проволочной перемычки. Несмотря
на то, что на экране перемычка будет отображаться как бесконечно тонкая, вычислительные
модули будут использовать внутреннюю модель, учитывающую конечный радиус
Spline JEDEC4 JEDEC5
53
проволоки. Обратите внимание, данная функция не поддерживается вычислительными
модулями, использующими тетраэдральную сетку разбиения.
В общем случае проволочную перемычку можно представить в виде трехмерного
твердотельного объекта, для чего нужно включить опцию Solid wire model. В этом случае
станут активными выпадающие списки, в которых задаются материал (Material) и вид
исполнения концов перемычки (Termination).
Концы перемычки могут быть трех видов (рис. 4.64):
— Natural — проводник представляет собой провод с перпендикулярно отрезанными краями.
— Rounded — проводник представляет собой провод с закругленными краями.
— Extended — в этом случае проводник будет иметь плоский срез по плоскости контактной
площадки.
Рис. 4.64.
Функции локального редактирования
Ранее мы рассматривали различные способы изменения структур построенных
непосредственно в данной системе. Однако, на практике очень часто приходится работать с
трехмерными структурами, история создания которых системой записана не была.
Приведенный ниже пример показывает, как в таких случаях структура может быть
параметризована и изменена с помощью функции локального редактирования (Local
Modifications). Сначала нарисуем структуру, состоящую из прямоугольного параллелепипеда
и цилиндра с фаской (рис. 4.65).
Рис. 4.65.
Natural Rounded Extended
54
Выделим поверхность конусообразную поверхность фаски и выполним команду меню
Objects | Local Modifications | Remove. Система удалит фаску и автоматически продлит
боковую поверхность цилиндра до пересечения с его верхним основанием (рис. 4.66).
Рис. 4.66.
Теперь выберем боковую поверхность цилиндра и выполним команду меню Objects | Local
Modifications | Change Face Radius. Откроется диалоговое окно, в котором можно задать
новый радиус цилиндра. После завершения операции структура примет вид, показанный на
рисунке 4.67.
Рис. 4.67.
И, наконец, выполним последнее преобразование: выделим верхнее основание цилиндра и
выполним команду меню Modifications | Offset Faces. Откроется диалоговое окно, в котором
можно задать новую высоту радиус цилиндра. После завершения операции структура примет
вид, показанный на рисунке 4.68.
Рис. 4.68.
Функции локального редактирования, бесспорно, являются очень мощными операциями
построения трехмерных структур. Однако, следует помнить, в ряде случаев их применение
может вызвать ошибку, например, когда нет однозначного решения по сопряжению двух
фигур и устранению зазора между ними. В качестве самостоятельного упражнения мы
рекомендуем попробовать, как работают различные функции локального редактирования.
Функция
Remove
Боковая поверхность
цилиндра
Функция
Change Face
Radius
Поверхность
фаски
Верхнее основание
цилиндра
Функция
Offset Face
55
Глава 5 — Постобработка результатов расчетов
После завершения моделирования, в дереве проекта появятся блоки данных, содержащие
результаты расчетов. Пакет CST STUDIO SUITE обладает мощными возможностями по
постобработке этих данных, которые включают в себя различные опции по визуализации и
расчету вторичных параметров. Более подробное описание функций постобработки
приведено в файлах справочной системы каждой конкретной программы.
Общей для всех программ пакета CST STUDIO SUITE является очень мощная и полезная
функция, использующая так называемые шаблоны постобработки (Postprocessing Templates).
Шаблоны постобработки
Шаблоны постобработки обеспечивают гибкие возможности по трех- и двухмерному
отображению полей, построению одномерных графиков (1D) и получению отдельных
скалярных значений (0D). В случае параметрического анализа или оптимизации, шаблоны
постобработки применяются после каждого цикла расчета. Все полученные значения
сохраняются в таблице, что обеспечивает быстрый доступ к параметрическим данным.
Типичным примером использования шаблонов постобработки являются следующие
характеристики:
Зависимости Z, Y, VSWR от частоты;
Диаграммы направленности в дальней зоне на конкретной частоте;
Значения поля в дальней зоне в диапазоне частот;
Зависимость группового времени запаздывания от частоты;
Одномерное представление трех- и двухмерных характеристик в виде кривых;
Результаты быстрого преобразования Фурье для временных сигналов;
Комбинации любых упомянутых выше данных с использованием аналитических
формул;
и многое другое…
В качестве скалярных результатов (0D) могут быть получены:
Минимальное, максимальное, среднее, интегральное и т.д. значение для одномерных
характеристик;
Значения добротности, энергии, потерь, коэффициентов связи собственных мод;
Результаты интегрирования 2D или 3D характеристик на кривой, плоскости или в
объеме;
Комбинации любых упомянутых выше скалярных значений с использованием
аналитических формул;
и многое другое…
Ниже мы рассмотрим принцип работы данной функции на ряде примеров.
Среда управления шаблонами обработки результатов
На рисунке 5.1 показано диалоговое окно Template Based Postprocessing, вызываемое
командой меню Results | Template Based Postprocessing, кнопкой или комбинацией горячих
клавиш Shift+P.
56
Рис. 5.1.
Это диалоговое окно состоит из двух закладок, предназначенных для обработки 1D и 0D
результатов. На каждой закладке приведен список, содержащий заданную на данный момент
последовательность операций постобработки данных. Пользователь может добавлять в этот
список новые задачи, выбрав их из выпадающего списка, расположенного в верхней части
окна.
Выполнив щелчок левой кнопкой мыши на строке, соответствующий конкретной задаче,
можно войти в режим ее переименования и здесь же ввести ее новое название.
Кнопка Settings позволяет менять параметры выбранной задачи из списка. Следует помнить,
что эта кнопка активна только тогда, когда для выбранной задачи доступно диалоговое окно
с параметрами настройки.
Некоторые операции постобработки имеют множество одинаковых параметров. Чтобы не
задавать их каждый раз заново при описании новой задачи, достаточно один раз настроить
задачу и затем скопировать ее с помощью кнопки Duplicate и внести необходимые
изменения.
Нажатие кнопки Evaluate запускает выполнение выбранной задачи, в то время как нажатие
кнопки Evaluate All запускает выполнение всех задач из списка, начиная с первой.
Все шаблоны постобработки автоматически применяются после каждого одиночного запуска
вычислителя, а также после запусков в процессе параметрического свипирования или
оптимизации. Порядок выполнения заданий определяется их положением в списке. При
необходимости пользователь может изменить положение в списке той или иной задачи с
помощью кнопок со стрелками вниз и вверх.
Управление результатами постобработки с помощью шаблонов осуществляется следующим
образом:
Одномерные графики (1D) отображаются в дереве проекта в разделе Tables | 1D
Results | ...
Скалярные значения (0D) отображаются в дереве проекта в разделе Tables | 0D Results
| ... . Дополнительно самое последнее рассчитанное значение отображается на
закладке 0D-Results окна определений (?уточнить).
57
Шаблоны с символом " - " (минус) в начале имени не сохраняют результаты расчета в
раздел Tables дерева проекта. Эти данные сохраняются в другом месте. Более
подробная информация об этом приведена в описании каждого конкретного шаблона.
Готовые шаблоны постобработки
В комплект стандартной поставки входит обширный перечень готовых шаблонов
постобработки, который можно разбить на следующие категории:
1. Загрузка данных в цепочку постобработки.
2. Вычисление вторичных величин.
3. Извлечение данных из других результатов постобработки.
Помимо распространенных операций над S-параметрами, несколько готовых шаблонов
постобработки предназначены для извлечения 1D и 0D данных из результатов расчета полей
(включая поля в дальней зоне и др.).
Чтобы получить наиболее полное представление о доступных шаблонах рекомендуется
воспользоваться интерактивной справочной системой. В каждом из диалоговых окон
настойки параметров шаблонов имеется кнопка Help, с помощью которой вызывается
соответствующий раздел файла справки с подробным их описанием.
Так как все шаблоны последующей обработки написаны на языке программирования VBA,
пользователь может создавать свои собственные операции постобработки. Дополнительная
информация о программировании приведена в интерактивной справочной системе, а также
на сайте технической поддержки.
Пример использования шаблонов постобработки
Ниже мы рассмотрим типичный пример использования шаблона постобработки в программе
CST MICROWAVE STUDIO. Даже если в будущем вы не планируете работать в этой
программе, данный пример будет для вас полезным, так как он содержим процедуры общие
для всех программ пакета.
Допустим, что после моделирования некоего устройства нам необходимо получить графики
зависимости КСВ (VSWR) и прошедшей мощности, рассчитанной по формуле (1 – S112), от
частоты. В качестве примера можно взять любой пример, где рассчитываются S-параметры.
На закладке 1D-Results диалогового окна Template Based Postprocessing необходимо сначала
задать получение значений VSWR, а затем S-параметров (рис. 5.2).
58
Рис. 5.2.
В общем случае значения S-параметра S11 можно найти в дереве проекта. Однако, так как
позднее мы будем использовать эти значения для расчета других характеристик, их надо
загрузить в шаблон явно, как отдельную процедуру.
После подтверждения настроек по умолчанию (нас интересует линейная амплитуда значений
S11), в окне S Parameter (рис. 5.2) в окне Template Based Postprocessing на закладке 1D-Results
мы увидим список из двух процедур, как показано на рисунке 5.3.
Рис. 5.3.
Если моделирование проекта уже выполнялось ранее, а все необходимые результаты расчета
получены, то для запуска постобработки можно нажать кнопку Evaluate All. В разделе Tables
| 1D Results появятся две новые таблицы, по которым можно построить соответствующие
графики (рис. 5.4). Иначе, можно заново запустить моделирование проекта с помощью
вычислителя во временной области, по завершению которого, все данные постобработки
будут получены автоматически в заданном порядке.
59
Рис. 5.4.
Теперь, используя значения S11, мы можем получить частотную зависимость прошедшей
мощности, которая рассчитывается по формуле (1 – S112). Расчет будет выполняться с
помощью шаблона постобработки Mix 1D Results (рис. 5.5).
Рис. 5.5.
После выбора шаблона Mix 1D Results откроется диалоговое окно настройки его параметров.
Здесь в верхнем текстовом поле следует ввести математическое выражение, используя
правила языка VBA с применением указанных ниже переменных. Если вы выберем значения
параметра S11 в качестве переменной A, то нужная нам формула будет записана в виде 1-A^2
(рис. 5.6).
60
Рис. 5.6.
Нажмем кнопку OK и вернемся в окно Template Based Postprocessing. Теперь созданный
нами шаблон можно переименовать. Выполним щелчок левой кнопкой мыши на имени
только что заданной процедуры и изменим его на новое Delivered Power. После нажатия
кнопки Evaluate новый блок данных будет добавлен в раздел дерева проекта Tables | 1D
Results.
Рис. 5.7.
Чтобы изменить настройки того или иного шаблона, его надо сначала выбрать с помощью
мыши, а затем нажать кнопку Settings.
Итак, как мы можем видеть, шаблоны постобработки результатов расчета представляют
собой очень гибкий и мощный инструментарий, позволяющий выполнить даже самые
сложные процедуры обработки данных.
Будучи однажды заданным, весь набор шаблонов будет пересчитывать данные сразу по
завершению каждого отдельного сеанса моделирования. Такой подход обеспечивает
эффективный метод автоматизации обработки данных, все преимущества которого
становятся наиболее очевидными при выполнении параметрического анализа или
оптимизации.
Предположим, что у нас имеется некая структура, один из угловых размеров которой задан
не явно, а посредством переменной angle. Диалоговое окно управления каждым
вычислительным модулем содержит кнопки Optimize и Par. Sweep. Если нажать кнопку Par.
61
Sweep, то в диалоговом окне Parameter Sweep мы увидим, что в списке отслеживаемых
данных автоматически появится строка Postprocessing template. Более подробная информация
по настройке каждого модуля приведена в интерактивной справочной системе.
Продолжим рассмотрение примера, в котором ранее мы определили шаблоны постобработки
для расчета КСВ (VSWR) и прошедшей мощности (Delivered Power). По завершению цикла
параметрического свипирования полученные кривые могут быть отображены на графиках,
посредством выбора соответствующих таблиц из раздела дерева проектов Tables | 1D Results.
Рис. 5.8.
Теперь давайте представим, что нам необходимо оптимизировать прошедшую мощность,
усредненную во всей полосе частот моделирования. Это может быть выполнено посредством
задания шаблона постобработки, рассчитывающего среднее значение для всех значений из
таблицы Delivered Power.
Для этого в окне Template Based Postprocessing перейдем на закладку 0D Results и в
выпадающем списке готовых шаблонов выберем строку 0D Value from 1D Result. Далее в
окне настроек шаблона в выпадающем списке укажем источник данных Delivered Power и
действие, которое должно быть над ними выполнено Mean Value (y) (рис. 5.9).
62
Рис. 5.9.
Результатом работы такого шаблона будет скалярная величина, которая будет отображаться
в графе Value в таблице на закладке 0D Results в окне Template Based Postprocessing, а также
в разделе Tables | 0D Results (рис. 5.10).
Рис. 5.10.
Аналогично тому, как было показано на примере параметрического анализа, оптимизатор
может использовать скалярные данные, полученные в процессе постобработки, в качестве
целей оптимизации. Благодаря возможности комбинирования результатов, полученных с
помощью различных шаблонов постобработки, в том числе и очень сложных, указанный
механизм позволяет описывать и настраивать гибкие целевые функции.
На рисунке 5.11 показан пример задания целевой функции, где в качестве цели оптимизации
используются скалярное значение из раздела 0D Result, а именно среднее в полосе частот
значение прошедшей мощности.
Последнее значение
63
Рис. 5.11.
64
Глава 6 — Получение дополнительной информации
Теперь, после того, как вы внимательно изучили данный документ, у вас возникло некоторое
понимание того, как те или иные программы пакета CST STUDIO SUTE могут помочь вам
эффективно решать конкретные задачи. Однако, когда вы самостоятельно начнете создавать
свой первый реальный проект, у вас наверняка возникнет множество вопросов. Ниже мы
рассмотрим, как правильно искать ответы на интересующие нас вопросы с использованием
документации, интерактивной справочной системы и он-лайн ресурсов технической
поддержки.
Интерактивная справочная система
Интерактивная справочная система является для пользователя основным источником
информации. Выполнение команды меню Help | Help Contents в любой момент времени
обеспечивает доступ к стартовой странице интерактивной справочной системы (рис. 6.1).
Рис. 6.1.
Стартовая страница содержит ряд полезных ссылок, которые значительно упрощают доступ
к наиболее востребованной информации.
Справочная система имеет мощную функцию поиска текстовой информации, которая
обеспечивает быстрый доступ к обширному содержимому системы.
Вся справочная информация имеет иерархическую структуру и организована в виде книг,
разделов и страниц, доступ к которым легко получить с панели навигации.
65
В каждом диалоговом окне среды проектирования присутствует специальная кнопка Help, с
помощью которой можно открыть связанную с ней страницу интерактивного справочника.
Кроме того, нажатие клавиши F1 вызывает страницу справки, соответствующую
выполняемой в данный момент функции. Например, если мы нажмем клавишу F1 в момент,
когда активирована функция генерации простейших фигур, то справочная система выдаст
общую информацию по созданию фигур и возможных действиях.
В случае, если какой-либо функции не сопоставлено нужного раздела контекстно-зависимой
справки, то открывается стартовая страница системы, предлагающая найти нужную
информацию стандартными средствами.
Страница технической поддержки сайта www.cst.com
Страница технической поддержки официального сайта компании CST содержит огромное
количество постоянно обновляемой полезной информации.
Чтобы получить доступ к содержимому страницы технической поддержки необходимо быть
зарегистрированным пользователем любого программного продукта компании CST.
Процедура создания собственной учетной записи достаточно проста и управляется
пошаговым мастером, доступным по адресу http://www.cst.com/Support.
Быстрый доступ к странице технической поддержки непосредственно из среды
проектирования осуществляется с помощью команды меню Help | Online Support. После
первого введения имени пользователя и пароля система запомнит ваши данные и будет
автоматически открывать нужную страницу при выполнении этой команды меню.
Обратите внимание, что функция поиска текстовой информации интерактивной справочной
системы при наличии активной учетной записи пользователя получает доступ к
содержимому страницы технической поддержки.
Учебные пособия
Лучшим источником информации при решении какой-либо конкретной задачи для
пользователя являются учебные пособия из интерактивной справочной системы. Доступ к
этим документам осуществляется по ссылке Tutorials, расположенной на стартовой странице
справочной системы. Перед началом работы мы рекомендуем внимательно просмотреть
список всех доступных учебных пособий и выбрать то из них, которое максимально
соответствует вашему приложению.
Примеры
В комплект стандартной поставки пакета CST STUDIO SUITE входит набор проектов,
которые содержат примеры анализа типовых приложений. Все примеры находятся в папке,
расположенной в директории, куда был установлен пакет. Быстрый доступ к примерам
можно получить по ссылке Examples Overview, на стартовой странице интерактивной
справочной системы.
66
В каждом из этих примеров в дереве проекта содержится пункт Readme, двойной щелчок
левой кнопкой мыши на котором вызывает краткое описание решаемой задачи.
Хотя эти примеры не содержат такого количества подробных объяснений, как учебные
пособия, тем не менее, они могут содержать в себе полезную информацию, которая может
быть использована при решении конкретных задач.
Техническая поддержка
В случае возникновения проблем при моделировании конкретной задачи рекомендуется
выполнить команду меню File | Archive и создать архивный файл для пересылки по
электронной почте, который будет содержать все файлы, необходимые для воспроизведения
проекта в службе технической поддержки компании CST. Даже если в ходе анализа был
получен правильный результат, рекомендации службы технической поддержки помогут
оптимально задать все необходимые параметры проекта и сократить время анализа или
повысить его точность.
Описание языка макрокоманд
Дополнительная информация о встроенном языке макрокоманд для всех программ пакета
доступна в разделе VBA интерактивной справочной системы. Документация языка
макрокоманд состоит из четырех частей:
— Обзор и общее описание языка макрокоманд.
— Описание всех расширений языка макрокоманд.
— Справочник синтаксиса макрокоманд, совместимых с Visual Basic for Applications (VBA).
— Несколько примеров использования макрокоманд.
История вносимых в программное обеспечение изменений
Краткий обзор изменений, внесенных в последнюю версию программного обеспечения
можно получить по ссылке Spotlight, расположенной на стартовой странице интерактивной
справочной системы.
Так как в каждой новой версии программного обеспечения содержится множество новых
функциональных возможностей, рекомендуется внимательно просмотреть изучить
приведенное здесь их описание, чтобы использовать их правильным образом.
67
Приложение — список доступных в системе горячих клавиш
Ниже представлен список всех доступных в системе комбинаций горячих клавиш, которые
могут быть очень полезны, особенно опытным пользователям.
Основные горячие клавиши, доступные при создании структуры
Окно построения структуры активируется щелчком левой кнопкой мыши в нем.
ESC Выход из текущего режима
CTRL+O Открыть новый файл проекта
CTRL+S Сохранить текущий файл проекта
DELETE Удалить выбранный объект
F1 Открыть контекстную справку
F2 Переименовать выбранную в дереве проекта фигуру
F5 Обновить 1D данные анализа (только когда вычислитель работает)
CTRL+F Восстановление исходного вида (отмена последнего изменения вида)
SPACE Отобразить оптимально всю структуру
SHIFT+SPACE Отобразить оптимально выделенные объекты
ALT+V Открыть диалоговое окно управления отображением структуры
CTRL+C Копировать кривую данных в буфер обмена
CTRL+V Вставить кривую данных из буфера обмена на график
ALT+O Включить/выключить контурный режим
ALT+W Включить/выключить отображение плоскости рисования
CTRL+A Включить/выключить отображение координатных осей
CTRL+W Включить/выключить к режим
SHIFT+A Включить/выключить анимационное отображение полей
SHIFT+C Активировать/деактивировать вид разреза
X Если активен вид разреза, то сечение делается в плоскости X
Y Если активен вид разреза, то сечение делается в плоскости Y
Z Если активен вид разреза, то сечение делается в плоскости Z
TAB Открыть окно ввода численных координат (также доступно на 1D
графиках для ввода позиции маркера)
SHIFT+TAB Открыть окно ввода численных координат с нулевыми значениями по
умолчанию
Numpad-(5) Вид спереди
Numpad-(4) Вид слева
Numpad-(6) Вид справа
Numpad-(8) Вид сверху
Numpad-(2) Вид снизу
Numpad-(0) Перспектива
Стрелка влево Уменьшение фазы на 2D и 3D графиках, смещение маркера влево на 1D
графиках
Стрелка вправо Увеличение фазы на 2D и 3D графиках, смещение маркера вправо на
1D графиках
Стрелка вверх Сдвиг плоскости сечения или плоскости мешинга в положительном
направлении, увеличение частоты при отображении частотно-
68
зависимых мод портов
Стрелка вниз Сдвиг плоскости сечения или плоскости мешинга в отрицательном
направлении, уменьшение частоты при отображении частотно-
зависимых мод портов
CTRL+H Скрыть выбранную фигуру, поверхность или объект
CTRL+U Отобразить все скрытые отбъекты
W Произвести выравнивание системы WCS по последней выделенной
точке, ребру или грани
SHIFT+U Повернуть систему WCS относительно оси U
SHIFT+V Повернуть систему WCS относительно оси V
SHIFT+W Повернуть систему WCS относительно оси W
P Выбрать точку
M Выбрать середину ребра
A Выбрать центр поверхности
R Выбрать точку на окружности
C Выбрать центр окружности
E Выбрать ребро
F Выбрать грань
SHIFT+E Выбрать цепочку ребер
SHIFT+F Выбрать цепочку граней
D Сбросить все выбранные объекты
CTRL+R Удалить выбранную объект
CTRL+SHIFT+D Удалить выбранную поверхность
CTRL+SHIFT+C Создает поверхность для выбранных ребер
ALT+L Соединяет две выбранные точки прямой линией
ALT+T Создать касательную кривую между двумя выделенными точками и
ребром
ALT+P Разбить выбранное ребро в выделенных точках
Backspace Удалить предыдущую точку при построении фигуры
+ Объединение двух выбранных фигур
— Вычитание одной фигуры из другой
* Поиск пересечения двух фигур, объединение кривых на плоскости
÷ Операция вставки к выбранной фигуре
% Операция отпечатка к выбранной фигуре
Enter Выполнить булеву операцию (если она активирована)
SHIFT+P Открыть шаблон постобработки результатов анализа
Mouse Wheel Динамическое масштабирование
Приведенные ниже горячие клавиши, когда вы перемещаете мышь, удерживая нажатой
левую кнопку мыши.
Shift Ортогональное перемещение мыши прии создании фигур
Ctrl Повернуть вид
Shift+Ctrl Сдвинуть вид
69
Горячие клавиши, доступные при редактировании текстовых полей
Ctrl+C Копировать выбранный текст в буфер обмена
Ctrl+V Вставить содержимое буфера обмена в текущую позицию курсора
Ctrl+X Вырезать выбранный текст
Ctrl+Z Отменить последнюю операцию редактирования
Горячие клавиши, доступные в редакторе кода VBA
Ctrl+N Создать новый файл
Ctrl+O Открыть файл
Ctrl+S Сохранить файл
Ctrl+P Печать файла
Ctrl+F Поиск
F3 Повторный поиск
Ctrl+R Заменить
Ctrl+Z Отменить предыдущую операцию
Ctrl+Y Отменить отмену предыдущей операции
Ctrl+X Вырезать
Ctrl+C Скопировать
Ctrl+V Вставить
F1 Вызов контекстной справки
F5 Запустить макрос
ESC Остановить макрос
F7 Шаг отладки
F9 Точка прерывания
Ctrl+F9 Добавить наблюдение за параметрами
Ctrl+Shift+F9 Удалить все точки прерывания
Shift+F9 Быстрое наблюдение за параметрами
Ctrl+F8 Шаг отладки из процедуры
Shift+F8 Шаг отладки поверх процедуры
F8 Шаг отладки в процедуру