OpenEMS, Matlab и другие...

   В очередной раз задумался о том, что мы живем в удивительное время, т.к. даже для таких специфических задач, как моделирование СВЧ-устройств (процессов в СВЧ-устройствах) есть свободное и открытое программное обеспечение - OpenEMS. 

Задуматься об этом меня побудила тема на ELECTROINIX, посвященная поиску софта для моделирования планарных СВЧ-устройств.

   Почему тема так интересна? Подобное открытое программное обеспечение, как OpenEMS, позволяет проводить различные учебные и научные работы и исследования, не прибегая к использованию коммерческого ПО, а значит, без дополнительных (часто очень немалых) капиталовложений. Хотя на текущий момент времени многие лидеры в области разработки САПР СВЧ предлагают версии для учебных заведений (например, CST, Sonnet или AWR), все-таки они (коммерческие САПР СВЧ) остаются ограниченными по функционалу или по времени, что, согласитесь, не удобно. Есть, конечно, "нечестный" путь использования САПР СВЧ в своих целях, но при подготовке работы или исследования всегда может возникнуть вопрос - а на каком, собственно, основании вы использовали ту или иную САПР? В данной ситуации существование OpenEMS позволяет проводить свои учебные работы и исследования совершенно прозрачно :)
На ютюб-канале A.Elsharabasy есть видео (пока их три), посвященные основам работы с OpenEMS:
1. openEMS - Introduction (part 1)

2. openEMS - Introduction (part 2)

3. openEMS - Rectangular Waveguide

   Правда, как всегда, есть нюанс - нужно знать и владеть Octave или Matlab. 

   Позволю себе небольшое отступление, сообщив, что "в рейтинге языков программирования журнала IEEE Spectrum Matlab поднялся на 8 место". Поэтому неудивительно, что работа с OpenEMS может проводиться с использованием Matlab. По этому поводу есть пара интересных публикаций на Хабре: "openEMS — электромагнитный симулятор с открытым исходным кодом" и "Основы моделирования в openEMS". 

   Как вы сами понимаете, Matlab может работать не только с OpenEMS, но и, например, с CST, чему на Хабре также есть подтверждения: "Управление CST MWS с помощью Matlab" и "Работа с параметрами CST из Matlab". Собственно, это подчеркивает универсальность Matlab и объясняет почему Matlab входит в топ-десять языков программирования. 

   Думаю, что обязательно нужно упомянуть, что в состав Matlab может быть включен такой инструмент, как Antenna Toolbox, позволяющий проводить моделирование некоторых антенных структур (более подробно об Antenna Toolbox я писал в этом посте). 

   Таким образом, получается, что начав с OpenEMS я прошелся немного по CST (кстати, у них неплохая поддержка CST Studen Edition) и пришел к Matlab. Надо сказать, что для студентов и сотрудников учебных заведений Matlab предоставляется бесплатно.

   Собственно, к чему я все это? К тому, что сейчас можно совершенно бесплатно пользоваться как опенсурсным, так и коммерческим программным обеспечением. В любом случае, есть альтернатива.

   За сим прошу извинить меня за многословность и выразить надежду, что из всего выше написанного вы найдете для себя хоть что-то интересное.

Беспилотные автомобили и большие гигагерцы

Начну я с того, что на сайте "Современной электроники" появилась статья Проектирование автомобильных радаров и антенных систем в NI AWR Design Environment (ссылка для тех, кто зарегистрирован на сайте журнала). К сожалению, в свободном доступе я пока эту статью не нашел, хотя и рассчитывал на то, что она уже есть в разделе "Технические публикации" на сайте AWR. Аннотация к статье говорит нам, что "Последние достижения в области разработки систем помощи водителю (ADAS, Advanced Driver Assistance Systems) позволяют значительно улучшить функциональность и доступность автомобилей, способных предупреждать водителя об опасностях и оказывать ему содействие в сложных дорожных ситуациях. В основе таких систем, как правило, лежат технологии радиолокации в диапазоне 76–81 ГГц. Данная статья посвящена рассмотрению задач и проблем, решаемых при разработке радиолокационных систем и антенных устройств миллиметрового (КВЧ) диапазона для умных транспортных средств следующего поколения."

Молодцы, конечно, ребята из AWR. Но они несколько припозднились со своей статьей, т.к. ряд интересных материалов на эту тему есть у CST, например, Automotive Simulation, Multiscale Simulation for Automotive Radar, Automotive Radar @ 77GHz; Coupled 3D-EM / Asymptotic Simulations. Так же у CST есть вебинар на эту тему Automotive Radar Simulation. 

Конечно, производители САПР СВЧ не единственные, кто активно занимается темой автомобильных радаров. Всем известный MathWorks, создатель MATLAB, тоже в тренде :) , например, Automotive Adaptive Cruise Control Using FMCW Technology, Radar System Modeling and Simulation for Automotive Advanced Driver Assistance Systems, Automotive Adaptive Cruise Control Using FMCW and MFSK Technology.

Как вы видите, материалы, на которые ведут ссылки, относительно свежие. Но это не значит, что эта тема новая. Например, в журнале "Компоненты и технологии" статья Датчики. Актуальные технологии и применения датчиков автомобильных систем активной безопасности. Часть 6. Радары вышла в 2007 году. Говорить про импортные журналы я даже не буду, т.к. у меня складывается такое ощущение, что в забугорье этой темой занимаются готов с 70-х.

Так почему же эта тема, которой уже ни один десяток десяток лет, стала сейчас так актуальна? Думаю, вы и сами можете ответить на этот вопрос - сейчас человечество вплотную подошло к созданию беспилотного автомобиля. И речь идет не только о том, что там, "у них", но и о том, что тут, у нас - а у нас в квартире ГАЗ (шутка, конечно :) ). У нас этой темой занимается не только Яндекс, но и другие, широко известные в узких кругах, организации.

Вот сколько ассоциаций вызвала у меня статья, опубликованная AWR :)

Надеюсь, вам тоже было интересно.

Antenna Toolbox и MATLAB

Некоторое время назад я упоминал о пакете MATLAB в контексте взаимодействия с CST Studio Suite. И поскольку мое знакомство с MATLAB состоялось еще в студенческие годы (т.е. более 15 лет назад), то я никогда не рассматривал это ПО как полноценный инструмент для проведения электродинамического анализа (тем более таких непростых структур, как антенные).

Однако изыскания моих коллег, проводимые в MATLAB, побудили меня вновь обратиться к этому инструменту в надежде, что за прошедшие годы что-то изменилось в области моделирования СВЧ-структур вообще и антенн в частности. Благо, что проблем с использованием этого ПО в Бауманке нет.

Каково же было мое удивление, когда я обнаружил такой инструмент, как Antenna Toolbox! Все-таки, за прошедшие годы изменилось очень многое, если учесть, что теперь в MATLAB реализован полноценный метод моментов.

Прекращаю поток эмоций и постараюсь выдать поток фактов :) В общем, если вы об этом ничего не знали (так же, как и я), то предлагаю несколько интересных ссылок...

Короткое видео, посвященное описанию возможностей Antenna Toolbox

Более продолжительное видео, посвященное описанию возможностей Antenna Toolbox

Оказывается, уже вышла книга, посвященная описанию возможностей Antenna Toolbox - "Моделирование антенных устройств в Matlab с использованием пакета расширения Antenna Toolbox".

Тут мне вспоминается, что некоторое время назад попадалась мне на глаза книга Сергея Макарова "Antenna and EM Modeling with MATLAB" (кстати, никто не видел этот материал на русском языке?). Т.е. пытливые умы занимались реализацией численных методов электродинамики в MATLAB уже очень давно :)

Ну что же, подводя итог всему выше сказанному написанному хочу отметить, что одним пробелом в моем мировоззрении стало меньше :) И это радует. Думаю, что в дальнейшем буду более пристально наблюдать за развитием различных инструментов в MATLAB, которые призваны облегчить тяжелый труд инженера-разработчика в области СВЧ-устройств :)

Надеюсь, что вам тоже было интересно.

CST + Matlab

Наткнулся на пару интересных публикаций о том, как "подружить" CST и Matlab:

1. Управление CST MWS с помощью Matlab

2. Работа с параметрами CST из Matlab

У каждого могут быть свои цели и задачи, решаемые с помощью этой связки.
Большое спасибо автору за изложение подхода.

Надеюсь, пригодится.