WASP-NET

WASP-NET集成並混合使用MM（模式匹配法）、FE（有限元）、MoM （矩量法）、FD （有限差分）四種計算方法，具有仿真精度高、求解速度快、通用性強的特點。

基本介紹

• 中文名：WASP-NET
• 功能套用： 雙工器，多工器
• 產品背景：MIG公司
• 開發：Fritz - Arndt教授

產品概述

產品簡介

WASP-NET集成並混合使用MM（模式匹配法）、FE（有限元）、MoM （矩量法）、FD （有限差分）四種計算方法，具有仿真精度高、求解速度快、通用性強的特點。WASP-NET內嵌了十餘種波導器件及波導天線的綜合設計嚮導，大大提高了設計效率，縮短產品的開發周期；高效的最佳化引擎，能夠輔助用戶快速完成進一步設計；公差分析，可以輔助用戶直觀準確地判斷設計出來的產品是否滿足大批量生產的公差要求，從而降低不必要的加工成本；豐富的設計案例庫，方便用戶作為參考擴展自己的設計範圍和能力。

WASP-NET 廣泛套用于波導器件、波導天線以及波導網路的設計，如濾波器、雙工器（多工器）、耦合器、極化器、移相器、正交模耦合器、波導漸變器、連線器和複合接頭、喇叭天線、喇叭集群、縫隙陣天線、反射面天線以及饋源網路等。

產品背景

WASP-NET是德國MIG公司的產品，MIG公司成立於1993年，與與世界領導廠商建立廣泛合作關係，在空間領域、無線通信和微波市場取得了巨大的成功，贏得了國際範圍內的廣泛認可。在國內由未爾科技負責技術支持和銷售。

MIG公司由德國不萊梅大學著名的Fritz Arndt教授創建，一直致力于波導類器件和天線的快速設計和仿真算法研究，在模式匹配和有限元、矩量法、有限差分方法的混合運用方面一直保持著世界領先水平，Arndt教授個人已經發表了200多篇國際學術論文。WASP-NET在業內第一個採用了快速MM（模式匹配法）與FE（有限元）/ MoM （矩量法）/ FD （有限差分）4種方法的混合求解技術，既保證求解精度和靈活性，又大大提高求解速度及效率。在WASP-NET中，一個典型的波導濾波器從設計、仿真到最佳化，在普通PC機上需要的時間小於10分鐘；一個帶功分饋電網路的248槽波導縫隙行波陣，在512MB記憶體的筆記本電腦上分析一個頻點僅需60秒。

參考客戶

美國和歐洲幾乎所有大型航空、航天、船舶、雷達電子公司都是WASP-NET的用戶，包括美國NASA、美國 K&L、法國Thomson、法國Alcatel Alenia Space、法國 Thales Alenia、德國MBB(DASA)、英國 A1 Microwave等知名企業和單位

功能套用

WASP-NET是一款用於波導器件、波導天線以及波導網路設計、仿真及最佳化的專業電磁仿真設計軟體，具體套用領域如下：

r 濾波器

r 雙工器，多工器

r 耦合器

r 極化器

r 移相器r 功分器

r 正交模耦合器

r 波導阻抗變換器

r 波導漸變器

r 連線器及複合接頭

r 喇叭天線

r 喇叭集群

r 縫隙陣天線

r 反射面天線

r 饋源網路

波導器件設計

WASP-NET 採用 MM（模式匹配）方法，特別擅長計算含有規則不連續性結構的波導器件，保證高計算精度的同時，求解速度比其他通用電磁仿真軟體體現出顯著優勢。此外，混合使用 FE（有限元）、MoM （矩量法）、FD （有限差分）方法，WASP-NET 可以處理絕大多數結構類型的波導器件。

在波導器件設計方面的具體套用包括：濾波器、雙工器（多工器）、耦合器、極化器、移相器、功分器、正交模耦合器、波導漸變器、連線器和複合接頭等。

濾波器

WASP-NET 在濾波器設計領域的套用非常廣泛。WASP-NET 快速準確的混合求解方法，多種濾波器的綜合設計嚮導，再結合高效的最佳化引擎，使其可以完成各種濾波器的設計，如波導膜片濾波器、階躍阻抗式低通濾波器、梳狀濾波器、凋落模濾波器、介質濾波器、交叉耦合濾波器等

雙工器、多工器

方形諧振桿梳狀雙工器

WASP-NET 具有一個雙工器綜合設計嚮導，方便用戶設計一些基本結構類型的雙工器或者多工器。此外，WASP-NET 可以通過接頭將多個設計好的濾波器分支以子電路的形式級聯構建模型，然後分別進行接頭最佳化和整體結構最佳化，進而實現設計指標要求。因此，WASP-NET 可以設計與各種濾波器結構形式相對應的所有雙工器或者多工器。

耦合器

Riblet 耦合器

WASP-NET 具有一個耦合器綜合設計嚮導，方便用戶設計一些基本結構類型的耦合器；用戶還可以在 WASP-NET 已有設計案例庫的基礎上，通過頻率搬移、尺寸縮放以及進一步最佳化實現所需頻段的耦合器設計；此外，對於一些新穎特殊結構的耦合器，還可以通過WASP-NET手動建模、仿真最佳化完成設計。

WASP-NET 耦合器綜合設計嚮導結合快速準確的計算能力、高效的最佳化引擎，能夠輔助用戶完成各種耦合器的設計，如E 面分支耦合器、H 面窄壁縫隙耦合器、H面脊波導窄壁耦合器、E 面窗孔耦合器、Riblet 耦合器、Squarax 耦合器、交叉耦合器等。

極化器/移相器

圓波導隔膜極化器

用戶可以在 WASP-NET 已有設計案例庫的基礎上，通過頻率搬移、尺寸縮放以及進一步最佳化實現所需頻段的極化器或者移相器設計；此外，對於一些新穎特殊結構的極化器或者移相器，還可以通過WASP-NET手動建模、仿真最佳化完成設計。

WASP-NET快速準確的計算能力、高效的最佳化引擎，能夠輔助用戶完成多種極化器或者移相器的設計，如隔膜極化器、波紋極化器、脊波導極化器、圓波導 chord 極化器、E 面 Stub Loaded 波導移相器等。

功分器/合路器

T 型接頭一分三功分器/合路器

WASP-NET 基於MM （模式匹配）方法，並結合 FE（有限元）、MoM （矩量法）、FD （有限差分）方法，使得WASP-NET 可以處理絕大多數波導結構類型的功分器或者合路器。

用戶可以在 WASP-NET 已有設計案例庫的基礎上，通過頻率搬移、尺寸縮放以及進一步最佳化實現所需頻段的功分器或者合路器設計；此外，對於一些新穎特殊結構的功分器或者合路器，還可以通過在 WASP-NET 中手動建模仿真並結合最佳化的方式完成設計，如 T 型接頭功分器/合路器、E 面 post 耦合波導功分器、H 面對稱波導功分器/合路器等。

正交模變換器（OMT）

用戶可以在 WASP-NET 已有設計案例庫的基礎上，通過頻率搬移、尺寸縮放以及進一步最佳化實現所需頻段的 OMT 設計；此外，對於一些新穎特殊結構的 OMT，還可以通過WASP-NET手動建模、仿真最佳化完成設計。

WASP-NET快速準確的計算能力、高效的最佳化引擎，能夠輔助用戶完成多種 OMT設計，如隔膜 OMT、帶 SMA 接頭的同軸-波導 OMT、方波導階躍漸變 OMT等。

漸變器

WASP-NET 主要基於MM （模式匹配）方法，該方法特別擅長處理規則波導不連續性結構，在保證高計算精度的同時，具有極快的計算速度，配合WASP-NET 高效的最佳化引擎，大大縮短各種波導漸變器的設計周期。

用戶可以在 WASP-NET 已有設計案例庫的基礎上，通過頻率搬移、尺寸縮放以及進一步最佳化實現所需頻段的漸變器設計；此外，對於一些新穎特殊結構的漸變器，還可以通過在 WASP-NET 中手動建模仿真並結合最佳化的方式完成設計，如方圓波導漸變轉換器等。

連線器、複合接頭

WASP-NET快速準確的混合算法求解能力、高效的最佳化引擎，豐富的設計案例庫，能夠輔助用戶完成多種連線器或者複合接頭的設計，如各種魔 T 接頭連線器、各同軸波導轉換接頭等。

WASP-NET集成並混合使用MM（模式匹配法）、FE（有限元）、MoM （矩量法）、FD （有限差分）四種計算方法，能夠仿真設計多種波導類及反射面天線，如喇叭天線、喇叭簇群、縫隙陣天線以及以喇叭天線作為饋源的反射面天線等。

波導天線設計

喇叭天線和喇叭簇群

WASP-NET 採用 MM（模式匹配）方法，特別擅長處理波紋喇叭等規則不連續性結構，保證高計算計算精度的同時，求解速度比其他通用電磁仿真軟體體現出顯著優勢；WASP-NET 的喇叭天線綜合設計嚮導也方便用戶縮短喇叭天線的設計周期；此外，WASP-NET 豐富的設計案例庫，也方便用戶在已有案例基礎上進行擴展，實現對應指標的喇叭天線或喇叭簇群設計。

反射面天線

WASP-NET 能夠快速準確地設計喇叭天線，即解決了反射面天線系統的饋源。對於各種複雜的反射面結構，可以通過 WASP-NET 的 MoM （矩量法）方法進行精確計算，如各種單眼射面天線、雙反射面天線等。整個天線的單頻點計算大概只需要幾十秒。

縫隙陣天線

對於波導縫隙陣，WASP-NET 採用改進的MOM+MM 混合算法進行全波分析，能在很短的時間內完成大型縫隙陣的計算和最佳化。WASP-NET 中包含了縫隙陣天線的綜合設計嚮導，可以根據輸入的指標參數對縫隙陣進行綜合設計，直接綜合得出縫隙陣縫隙的數量、位置，並能在幾秒內得出綜合設計的方向圖結果。

波導網路設計

WASP-NET 能夠分析設計各種結構的波導器件，用於組成波導網路，如各類矩形-圓形波導轉換、濾波器、OMT、極化器、魔T等。WASP-NET 可以將各器件以子電路的形式級聯組合為一個波導網路進行整體分析和最佳化。

功能特點

快速準確的計算能力

WASP-NET的計算基於四種混合算法，精度高，速度快，通常結構只需幾秒鐘即可計算整個頻帶。在使用最佳化功能時，配合快速的計算能力，可以在幾分鐘內完成一個器件從建模、仿真到最佳化的過程，大大縮短產品設計周期，滿足現代市場需求。在最佳化設計時，為了進一步節省計算時間，可以使用WASP-NET的對稱計算功能來減少計算量，同時也可以降低仿真的截止頻率來減少仿真時考慮的波導模式數量，加快仿真速度，待最佳化結束後再修改截止頻率進行收斂判斷。

獨特的多算法求解

WASP-NET 集成了模式匹配mode-matching (MM) 、有限元finite-element (FE)、矩量法method-of-moment (MoM)和有限差分finite-difference (FD) 四種理論方法，針對不同問題有不同的適用算法，在保證計算準確性的同時，大大減少計算時間。WASP-NET是僅有的能將快速的MM解析算法和靈活的FE，MOM，FD全波3D算法混合在一起的工具，能獲得最快的求解速度。其中MOM還包括兩種改進算法：3維模式匹配（3D MM ，可用於計算6連線埠腔體）和邊界輪廓模式匹配法（boundary contour (BC) MM，可用於計算弧形結構）。MOM 主要套用於天線單元和 3D 波導結構的計算。FE 算法則適用於 2D 和3D 的結構。此外WASP-NET 還包含 FD-TD 求解器，可用於求解任意結構。MM（模式匹配法）/ FE（有限元法）/ 矩量法（MoM）/ 有限差分法（FD）四種求解器是直接集成到CAD技術中，根據不同的單元模型自動調用，不需要用戶選擇算法。WASP-NET 提供了近300個單元器件庫可供調用，對不在庫中的元件類型，可以通過其他的軟體進行分析，將分析結果以一定格式導入到WASP-NET中進行總體計算。

方便的設計嚮導功能

WASP-NET 具有多個波導器件及波導天線的設計嚮導：

r 波導帶通濾波器設計嚮導

r 波導低通濾波器設計嚮導

r E 面波紋低通濾波器設計嚮導

r 梳狀濾波器設計嚮導

r 摺疊濾波器設計嚮導/ 交叉耦合濾波器設計嚮導

r 波導雙工器設計嚮導

r 波導階梯漸變器設計嚮導

r 矩形波導變換器設計嚮導

r 波導耦合器設計嚮導

r 喇叭天線設計嚮導

r 縫隙陣天線設計嚮導

採用WASP-NET的濾波器設計嚮導功能，可以在幾分鐘內設計出一個典型的腔體耦合波導濾波器。

強大的最佳化功能

由於WASP-NET求解速度快，並且是參數化的模型，能很方便地對設計結果進行最佳化。WASP-NET 擁有三個功能強大的最佳化器： EVOLUTION －先進的自學習進化最佳化器（全局最優）、 POWELL －梯度最佳化器、 EXTREME －直接搜尋最佳化器。WASP-NET 具有完備的MM/FE/FD/MoM 標準化模組，可以在?>圖形用戶界面中選擇（現在大約有300 個標準單元），如階梯、各種膜片、金屬插片、拐角、拐角腔、栓柱、T 型結、X 型結、6 連線埠結、Y 型結、斜角彎、脊和waffle 連線段、螺栓模型、用戶自定義單元、口徑面等等。這些模組能夠任意組合，使設計者能夠最佳化任意所需複雜度的客戶化器件。

豐富的設計案例庫

WASP-NET 7.0 版本提供設計案例庫，該案例庫中包含各類波導器件及喇叭天線、縫隙陣天線的案例，方便設計者參考。此外，WASP-NET 的安裝目錄下還帶有更多更詳盡的設計案例，並提供詳細的設計指導手冊。對於類似結構的套用，設計者只需對結構進行縮放、最佳化即可完成自己的設計。

運行環境和配置

WASP-NET 的推薦硬體配置如下：

§ CPU： Pentium processors P4 或同等級別的AMD，時鐘頻率推薦 3 GHz clockrate或更高。

§ 記憶體：1028 MB RAM或更高，推薦DDR RAM 或同等存取速度記憶體。

§ 顯示器：最小解析度1024 x 760 像素

作業系統推薦採用Windows XP Professional x64 Edition ，支持Win 98, Win NT, Win ME，Win2000，Win XP，Win Vista ，其中Windows 2000, XP, NT 目前允許最多調用 4095 MB記憶體。

如果採用LINUX 系統，推薦採用“S.u.S.e. ”或“RedHat ”。

總結

§ 能夠針對規則波導結構，進行全波電磁場仿真，套用領域如下：

r 波導器件，如濾波器、雙工器、耦合器、功分器等；

r 波導天線，縫隙陣天線、喇叭天線、反射面天線；

r 由多個波導器件或波導天線組成的波導網路。

§ MM、MoM、FEM、FD 四種混合算法，保證了快速準確的計算能力

§ 具有強大的綜合設計嚮導功能，提高設計效率

§ 高效的最佳化引擎，能夠輔助完成進一步設計

§ 完備的公差分析，能夠降低產品批量加工的成本風險

§ 豐富的設計案例庫，能夠給客戶提供更多的參考