Új nagyfrekvenciás elektromágneses tervezői szoftvercsomag igényes rendszertervezésreA Vector Fields vállalat Concerto nevű, nagyfrekvenciás elektromágneses tervezőszoftverének új verzióját jelentette be. A fejlesztők szerint ugyan a Concerto eddig is toronymagasan a leggyorsabb elektromágneses számítási környezet volt, a fejlesztés elkerülhetetlen volt, hiszen a magasabb frekvenciákra áttérés és az antennatechnika fejlődése ezt szükségszerűvé tette…

A Concerto v7 számos szimuláció- és optimalizációgyorsítási fejlesztést kapott. Ezek többek között: 64 bites feldolgozási támogatás, jobb felosztású szimulációfeldolgozás, jelentősen javított periodicitáskihasználás, valamint innovatív, több algoritmus alkalmazására képes optimalizációs eszköz.

A Concerto v7 szoftvercsomag komplex eszközkészletet biztosít 2D-s vagy 3D-s tervezésre, szimulációra, analízisre és optimalizálásra a nagyfrekvenciás elektromágneses alkalmazásokban. Alkatrészek vagy rendszermodellek az integrált geometriai modellezővel létrehozhatók, vagy CAD szoftverekből importálhatók. A támogatott CAD-formátumok között a CATIA, ProEngineer, IGES, SAT és STEP szerepelnek. Amint egy modell elkészül, a felhasználónak seregnyi lehetősége van a teljesítmény meghatározására.

A Concerto alapkiszerelésben tartalmaz FDTD (Finite Difference Time Domain – véges differenciájú időtartománybeli) szimulátort széles tartományú felhasználhatósággal. Alkalmazástól függően két további szimulációs opció áll rendelkezésre. A „Method of Moments" (MoM – pillanati módszer) nevezetű eszköz rendkívül jól használható nagykörnyezeti problémák (pl. telepített antennateljesítmény) szimulációjára. A „Finite Element Method" (FEM – végeselem-módszer) elnevezésű eszköz alkalmazása elegáns módja a sajátérték-analízisnek olyan problémáknál, mint például mikrohullámú rezonátor méretezése. A Concerto felhasználása a teljes nagyfrekvenciás spektrumban lehetséges, beleértbe antennákat, hullámvezetőket, üregrezonátorokat, rezonátorokat, szűrőket, csatlakozókat, mikrohullámú fűtést, radarokat és jelzőrendszereket (lásd 1. ábra).

Sok alkalmazás a gyorsan fejlődő, kereskedelmi távközlési piacra kerül. Ezeken a területeken fokozottan kell ügyelni arra, hogy a termékek gyakran szabványokat követnek, és óriási a nyomás a piacképes gyártmányok minél gyorsabb és gazdaságosabb kifejlesztésére. Az eszközök ráadásul egyre összetettebbek lesznek, gyakran tartalmaznak egyszerre több rádiós rendszert és antennákat. Ha mindehhez hozzávesszük, hogy egyre nagyobb frekvenciás tartományok felé is történik elmozdulás, extrém mértékben nő a tervezés bonyolultsága. Mindezek jelentősen növelik a szimulációk futtatásának időigényét, és csökkentik a megvizsgálható „mi történne, ha…?" típusú forgatókönyvek számát, hiszen a piacra kerülés átfutási ideje mindenekfelett áll.

A Vector Fields-féle Concerto szoftvercsomag előző, 32 bites verziója egy 3 GiB memóriával rendelkező PC-n akár 20 millió cellás modellekkel volt képes dolgozni azokban az időkben, amikor egy átlagos modell 5 … 10 millió cellás rendszert jelentett. Az új, immár 64 bites Concerto verzió gyakorlatilag eltünteti a modellméretre vonatkozó memóriakorlátot. Ez különösen fontos antennatervezésnél, amelynél számításba kell venni olyan külső, teljesítménybefolyásoló tényezőket is, mint az emberi kéz vagy fej. Az új verzió sebességének illusztrálására el lehet mondani, hogy egy visszafogottabb teljesítményű, egymagos processzorral felszerelt laptopon egy 6 hullámhossznyi apertúrájú antenna pontos szimulációja kevesebb, mint 5 percig tart.

A rendkívül nagyméretű modellszimulációkat az új képességgel, a felosztott feldolgozással lehet lényegesen felgyorsítani, az új verziójú Concerto ugyanis már támogatja több processzor(mag) egyidejű használatát és egy-egy processz felosztott feldolgozását. A párhuzamos végrehajtás sebességéért az a többszálas programkód felel, amelyet az OpenMP nevű, osztott memóriás programozást leíró szabvány szerint írtak. A
valódi gyorsulás természetesen függ valamennyire magától a modelltől, a Vector Fields tesztjei alapján azonban kijelenthető, hogy a gyorsulás mértéke minden esetben 90% körüli.

A párhuzamosítás felett a Concerto felosztott batch-rendszert is támogat, amely segítségével a vezérlőgazda-PC a hálózat kihasználatlan kapacitásait is felhasználhatja. A rendszer az erőforrások felszabadulásával a sorba rendezett szimulációkat futtatni kezdi.

A periodikus struktúrájú modelleknél a Concerto v7 további szimulációgyorsítási lehetőséggel rendelkezik. A szoftvercsomag előző egydimenziós támogatása helyett (amelyet hullámvezetők és ismétlődő geometriás szűrők szimulációjára használtak) az új verzió immár 3D-s támogatással rendelkezik. Ez jelentősen nagyobb rugalmasságot ad, és nagymértékben felgyorsítja az antennarendszerek, metaanyagok stb. szimulációját (lásd 2. ábra).

A 7-es verzió újdonságainak ezzel még nincs vége: az MoM és FEM egyenletmegoldókhoz fejlesztett, új optimalizációs eszköz többváltozós, többcélú optimalizációt támogat konkurens feladatkiosztásnál is. Ezt a szoftver toolt már sikerrel alkalmazták a Vector Fields-féle kisfrekvenciás és statikus elektromágneses tervezésre fejlesztett, Opera nevű szoftvercsomagban, és képes a globális optimum meghatározására algoritmuskészletek intelligens alkalmazásával. Első ízben elsődleges szimulációkat futtat le, amely alapján fogalmat kap arról, hogy a megoldás nagyjából hol helyezkedik el. Az új tool az FDTD egyenletmegoldó optimalizálóját egészíti ki.

„A Concerto v7 egy költséghatékony platform nagyfrekvenciás elektromágneses rendszerek sokasága számára – nyilatkozta az új szoftvercsomagról Chris Riley, a Vector Fields munkatársa. Asztali számítógépes szoftvercsomag formájában lehetőségek tárházát adja a tervezőnek, akik így a lehető legrövidebb idő alatt kiváló teljesítményű rendszer megtervezésére képesek, költséghatékonyan."

A Concerto v7 elérhető 2D és 3D verziókban, induló ára az 5000 USD lélektani határ alatt van. A Vector Fields kínálatában nemcsak high-end, hanem számos olcsóbb, belépőszintű megoldás is található. A Concerto AS tengelyesen szimmetrikus, koaxiális illesztett felületek tervezésére szolgáltat olcsó megoldást, a Concerto ES pedig teljes 3D-s funkcionalitást nyújt belépőszinten, a véges differenciás cellák számának korlátozásával.

További információ