高频高速电路设计与仿真分析实例
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2.4 用户界面

Rainbow Studio 9.0启动后的主界面如图2-8所示。

下面对主界面布局进行介绍。

图2-8 Rainbow Studio 9.0启动后的主界面

2.4.1 菜单栏与工具栏

Rainbow系列软件可根据当前的工程和设计类型及用户正在操作的视图对象自动调整菜单与工具栏上的内容,为用户提供准确和高效的交互环境。

工具栏为用户访问菜单栏提供了快捷方式。同时,用户可以右击Rainbow系列软件的任意对象,通过上下文菜单使选择的对象快速执行相应的操作。完整的菜单栏包括如下功能。

2.4.1.1 文件操作菜单——文件

“文件”菜单包含针对工程文档的各种操作,如新建、保存、关闭等。

● 新建工程→Studio工程:创建Rainbow工程文档。

● 新建工程→Studio工程与BEM模型:创建包含BEM设计的Rainbow工程文档。

● 新建工程→Studio工程与FEM(Modal)模型:创建包含FEM设计的Rainbow工程文档。

● 新建工程→Studio工程与FEM(Terminal)模型:创建包含FEM设计的Rainbow工程文档。在该模型中,支持FEM模型实现端口连接电气网络抽取与可视化检查。

● 新建工程→Studio工程与FEM(Eigen)模型:创建包含Eigen设计的Rainbow工程文档。

● 新建工程→EMViewer工程:创建Rainbow图形处理工程文档。

● 打开:打开已有的工程文档。

● 打开样例:打开已有的示例工程文档。

● 关闭:关闭当前工程文档。

● 全部关闭:关闭所有工程文档。

● 保存:保存当前工程文档。

● 另存:另存当前工程文档到文件系统中。

● 全部保存:保存所有工程文档。

● 退出:退出Rainbow系列软件。

2.4.1.2 主页操作菜单——主页

通过“主页”菜单,可对当前用户在Rainbow系列软件中选择的对象进行编辑操作,它包含以下功能。

● 脚本:打开Rainbow自带的脚本文件。

● Studio工程:新建Studio工程文件。

● BEM模型:新建BEM模型。

● 打开:打开工程文件。

● 保存:保存文件。

● 撤销:取消上一次操作。

● 重复:重复上一次操作。

● 剪切:进行剪切操作。

● 拷贝:进行复制操作。

● 粘贴:进行粘贴操作。

● 删除:删除对象。

● 改名:修改名称。

● 全选:选择所有对象或对象的子对象。

● 属性:编辑对象的属性。

● 标签:编辑模型中选择的对象标签。

● 选项:设置默认参数。

● 语言:设置中/英文。

● 服务器:配置并切换仿真服务器。

● 配置:配置默认服务器信息。

● 切换视图:切换工程视图。

● 管理视图:视图窗口管理。

● 任务管理器:显示任务管理器。

● 波形计算器:启动波形计算处理器。

● SAR显示:SAR图像生成与显示器。

2.4.1.3 工程操作菜单——工程

“工程”菜单提供对工程进行数据管理的功能,其功能随着当前工程模型而增加或删减(以下是全部功能)。

● 添加变量:添加工程变量。

● 管理变量:管理工程变量库。

● 添加材料:添加工程材料。

● 管理材料:管理工程材料库。

● 添加数据集:添加工程数据集。

● 管理数据集:管理工程数据集。

2.4.1.4 设计操作菜单——设计

“设计”菜单提供对设计进行数据管理的功能,其功能随着当前设计模型而增加或删减(以下是全部功能)。

● 添加变量:添加工程变量。

● 管理变量:管理工程变量库。

● 定义标签:定义设计中的标签。

● 管理标签:管理设计中的对象标签。

● 长度单位:编辑长度单位。

● 物理单位:设置频率、电阻、电感、电容等物理量的默认单位。

● 设计说明:编辑设计说明信息。

● 再生模型:重置模型内部数据与拓扑结构,验证模型数据的完整性。

● 指定材料:为几何对象指定材料。

● 模式几何:指定新增加的几何对象是否为模式几何。模式几何对象将参与模型的网格剖分及电磁场求解;非模式几何对象可以作为辅助或示意性图形协助理解模型,并为电磁场仿真结果显示提供空间坐标等信息。

2.4.1.5 几何建模菜单——几何

“几何”菜单提供三维几何模型的建模功能,其功能随着当前设计模型的类型而增加或删减(以下是全部功能)。

● 导入:导入几何或网格模型。

● 导出:导出模型。

● 相对常规:以常规方式添加相对坐标系。

● 相对平移:以平移方式添加相对坐标系。

● 相对旋转:以旋转方式添加相对坐标系。

● 相对(UI):以对话窗口方式添加相对坐标系。

● 点:添加点。

● 线:添加线段。

● 3点圆弧:添加3点圆弧。

● 角度圆弧:添加角度圆弧。

● 样条曲线:添加样条曲线。

● 贝塞尔曲线:添加贝塞尔曲线。

● 抛物线:添加抛物曲线。

● 螺旋曲线:添加螺旋曲线。

● 弹簧曲线:添加弹簧曲线。

● 解析f(x):添加方程曲线。

● 长方形:添加长方形面。

● 圆:添加圆面。

● 椭圆:添加椭圆面。

● 扇面:创建几何扇面。

● 多边形:添加正多边形面。

● 抛物面:添加抛物面。

● 解析f[x,y]:添加方程面。

● 长方体:添加长方体。

● 楔体:添加楔体。

● 圆柱体:添加圆柱体。

● 球:添加球体。

● 圆锥体:添加圆锥体。

● 圆环体:添加圆环体。

● 椭球体:添加椭球体。

● 缝合线:添加缝合线。

● 封闭球:添加封闭球。

● 空气盒:添加空气盒。

● 拉伸:拉伸几何体。

● 旋转实体:旋转几何体。

● 放样:几何放样。

● 加厚:加厚几何面。

● 扫略:沿曲线扫略几何体。

● 法向偏移曲面:沿法向偏移曲面。

● 偏移平面曲线:偏移平面曲线。

● 抽壳:从几何体中抽出几何面壳。

● 封盖平面曲线:将平面曲线覆盖,形成封闭面。

● 封盖曲线:将封闭曲线覆盖,形成封闭曲面。

● 封盖带孔平面曲线:将带孔的平面曲线覆盖,形成封闭面。

● 包围盒替换:用包围盒替换几何模型。

● 2D凸包替换:用2D凸包替换几何模型。

● 平移:平移几何体。

● 旋转:旋转几何体。

● 镜像:镜像几何体。

● 缩放:缩放几何体。

● 各向异性缩放:沿着一定的方向缩放几何体。

● 平移:平移复制几何体。

● 旋转:旋转复制几何体。

● 镜像:镜像复制几何体。

● 原地:原地复制几何体。

● 合并:进行几何体布尔并操作。

● 保留合并:进行几何体布尔并操作,并保留操作对象。

● 裁剪:进行几何体布尔差操作。

● 保留裁剪:进行几何体布尔差操作,并保留操作对象。

● 相交:进行几何体布尔交操作。

● 保留相交:进行几何体布尔交操作,并保留操作对象。

● 截交:进行几何对象截交操作。

● 截交保留:进行几何对象截交操作,并保留操作对象。

● 分割:分割几何体。

● 倒角:倒角几何体。

● 圆角:圆角几何体。

● 去壳:去壳操作,从几何体的某个面保留指定的厚度往里挖。

● 封闭实体:进行封闭实体操作,将封闭的几何面转变为几何体。

● 转为曲面:将几何对象从实体变为面体。

● Replace Planar:将几何对象的光滑表面变为平面。

● 分析对象:分析几何对象。

● 修复对象:修复几何对象。

● 合并面:合并几何体中的共面。

● 清除历史:清除几何命令历史。

● 移除面:移除几何面。

● 移除特征:移除几何特征。

● 移除线:移除几何内部线。

● 补洞:填充几何体中的空洞。

● 缝合:缝合几何体。

● 封闭面:形成闭合的线体。

● 翻转方向:使选中的几何对象变为内部空心的几何体。

● 导入网格文件:从外部导入网格模型。

● 创建网格面元:为外部导入的网格创建新的网格面元。

● 移到面元:将选择的网格面元添加到默认的面元中。

● 根据高程剖分面元:将选中的面元按照高程分为特定的等级。

● 根据图像剖分面元:将选中的面元按照图像剖分。

● 细化网格单元:将网格单元细化。

● 显示单元信息:显示选中面元的详细信息。

● 修改单元坐标:修改选中面元的坐标位置。

● 创建几何体:创建新的几何体。

● 创建几何面:创建新的几何面。

● 将面元添加到网壳:将选中的面元添加到指定的对象中。

● 切换为体:将几何对象切换为几何实体。

● 切换为面:将几何对象切换为几何面。

2.4.1.6 物理操作菜单——物理

“物理”菜单提供物理模型的设置功能,其功能随着当前设计模型的类型而增加或删减(以下是全部功能)。

(1)添加或设置边界条件对象的功能如下。

● 理想电导体:添加理想电导体边界。

● 理想磁导体:添加理想磁导体边界。

● 完全吸收边界:添加完全吸收边界。

● 简单吸收边界:添加简单吸收边界。

● 复杂吸收边界:添加复杂吸收边界。

● 集总RLC:添加集总RLC边界。

● 有限导体:添加有限导体边界。

● 常规阻抗:添加常规阻抗边界。

● 多层阻抗:添加多层阻抗边界。

● 管理:管理设计的所有边界。

● 优先级:重新设置设计中的边界条件的优先级。

(2)添加或设置端口激励对象的功能如下。

● 集总端口:添加集总端口激励。

● 圆形波端口:添加圆形波端口激励。

● 共轴波端口:添加共轴波端口激励。

● 矩形波端口:添加矩形波端口激励。

● 平面波:添加平面波入射激励。

● 辐射波:添加理想辐射波激励。

● 场域强度:设置端口激励的幅度和相位。

● 重新排序:端口排序。

● 切换激励源显示:切换显示激励源。

● 管理:激励端口管理器。

(3)添加或设置网格参数的控制功能如下。

● 初始网格:设置初始网格参数。

● 曲面近似:设置表面粗糙度网格控制参数。

● 边:设置几何边上的网格长度。

● 点:设置围绕几何顶点处的网格长度

● 面:设置几何面上的网格长度。

● 体:设置几何体内的网格长度。

(4)添加或设置远场观察对象的功能如下。

● 球面:添加球面远场观察角。

(5)添加或设置近场观察对象的功能如下。

● 单点:添加几何近场单点。

● 曲线:添加几何曲线近场观察对象。

● 几何:添加几何曲面近场观察对象。

● 线段:添加几何直线段近场观察对象。

● 圆弧:添加几何圆弧近场观察对象。

● 矩面:添加几何矩面近场观察对象。

● 扇面:添加几何扇面近场观察对象。

● 圆柱面:添加几何圆柱面近场观察对象。

● 球面:添加几何球面近场观察对象。

(6)添加或设置近场电磁场显示对象的功能如下。

● 网格:添加几何对象的网格剖分显示。

● E电场模:在设计中显示指定几何对象的E电场模。

● E电场复模:在设计中显示指定几何对象的E电场复模。

● E电场矢量:在设计中显示指定几何对象的E电场矢量。

● H磁场模:在设计中显示指定几何对象的H磁场模。

● H磁场复模:在设计中显示指定几何对象的H磁场复模。

● H磁场矢量:在设计中显示指定几何对象的H磁场矢量。

● J电流模:在设计中显示指定几何对象的J电流模。

● J电流复模:在设计中显示指定几何对象的J电流复模。

● J电流矢量:在设计中显示指定几何对象的J电流矢量。

● Jm电流模:在设计中显示指定几何对象的Jm电流模。

● Jm电流复模:在设计中显示指定几何对象的Jm电流复模。

● Jm电流矢量:在设计中显示指定几何对象的Jm电流矢量。

● Q ABS:在设计中显示指定几何对象的电量Q幅度。

● Q Smooth:在设计中显示指定几何对象的电量Q幅度(与上一项的单位不一致)。

● Qm ABS:在设计中显示指定几何对象的电量Qm幅度。

● Qm Smooth:在设计中显示指定几何对象的电量Qm幅度(与上一项的单位不一致)。

● 远场:在模型中添加远场视图。

2.4.1.7 分析操作菜单——分析

“分析”菜单提供针对仿真模型的分析求解参数和方法设置功能,其功能随着当前设计模型的类型而增加或删减(以下是全部功能)。

(1)下面是针对整个仿真设计的验证与求解功能如下。

● 验证设计:验证整个设计是否有效。

● 求解设计:求解当前设计的所有仿真方案。

● 查看数据:查看当前设计的仿真缓存数据目录。

● 设计日志:查看当前设计的日志。

● 清除数据:清除当前设计的仿真缓存数据目录。

(2)针对某个仿真分析方案的求解功能如下。

● 添加求解方案:设置求解器分析参数。

● 网格剖分:对当前分析方案的几何模型进行网格剖分。

● 求解:对当前分析方案的几何模型进行电磁场求解。

● 查看数据:查看当前分析方案的仿真缓存数据。

● 清除数据:清除当前分析方案的仿真缓存数据。

● 仿真日志:查看当前分析方案的仿真日志。

● 添加扫频方案:添加频率扫描参数。

(3)针对仿真模型的参数扫描与优化功能如下。

● 添加扫描计划:添加新的参数扫描计划。

● 添加扫描方案:在当前参数扫描方案中添加扫描方案。

2.4.1.8 结果操作菜单——结果显示

“结果显示”菜单提供对各种仿真分析和测量结果进行图表显示的功能,其功能随着当前仿真数据和图表显示类型而增加或删减(以下是全部功能)。

(1)针对SYZ仿真数据结果的图表处理功能如下。

● 2维矩形线图:创建2维矩形线图。

● 2维极坐标线图:创建2维极坐标线图。

(2)针对远场仿真数据结果的图表处理功能如下。

● 2维矩阵线图:创建2维矩形线图。

● 2维极坐标线图:创建2维极坐标线图。

● 3维矩形等势图:创建3维矩形等势图。

● 3维矩形曲面图:创建3维矩形曲面图。

● 3维极坐标曲面图:创建3维极坐标曲面图。

(3)针对近场仿真数据结果的图表处理功能如下。

● 2维形阵线图:创建2维矩形线图。

● 2维极坐标线图:创建2维极坐标线图。

● 3维矩形等势图:创建3维矩形等势图。

● 3维矩形曲面图:创建3维矩形曲面图。

● 3维极坐标曲面图:创建3维极坐标曲面图。

2.4.1.9 视图操作菜单——视图

“视图”菜单提供面板的全局布局,可对当前视图进行不同的操作。“视图”菜单的功能随着当前模型或仿真结果视图的类型而增加或删减(以下是全部功能)。

● 设置网格:设置网格显示参数。

● 颜色设置:设置颜色显示参数。

● 裁剪平面:添加裁剪平面。

● 全局坐标系:显示全局坐标系。

● 世界坐标系:显示世界坐标系。

● 反锯齿:切换反锯齿效果。

● 显示选中对象:显示当前选中的几何对象。

● 排他显示:显示当前选中的几何对象并隐藏其他几何对象。

● 全部显示:显示所有几何对象。

● 隐藏选中对象:隐藏当前选中的几何对象。

● 全部隐藏:隐藏所有几何对象。

● 全局显示:缩放模型,显示全部几何对象。

● 缩放对象:缩放选定的几何对象。

● 线框:只显示几何对象的线框。

● 阴影:只显示几何对象的面。

● 面+边:显示几何对象的面和边。

● X轴:切换X轴显示比例。

● Y轴:切换Y轴显示比例。

● Z轴:切换Z轴显示比例。

● 节点标签:显示几何网格模型的节点编号。

● 查找节点:根据编号查找网格模型的网格节点。

● 查找单元:根据编号查找网格模型的网格单元。

● 选择:切换当前交互模式为选择模式。

● 旋转:切换当前交互模式为旋转模式。

● 平移:切换当前交互模式为平移模式。

● 全局缩放:切换当前交互模式为全局缩放模式。

● 按窗口缩放:切换当前交互模式为窗口缩放模式。

● 透视:切换透视显示模式。

● 立面:切换相机到立面视图。

● 左面:切换相机到左面视图。

● 右面:切换相机到右面视图。

● 前面:切换相机到前面视图。

● 后面:切换相机到后面视图。

● 顶面:切换相机到顶面视图。

● 底面:切换相机到底面视图。

2.4.1.10 窗口菜单——窗口

“窗口”菜单用于管理当前打开的视图窗口,可以通过打开或关闭功能窗口来显示几何对象的状态、任务的进度等信息。

(1)各类状态条和面板窗口的显示管理功能如下。

● 状态:切换几何视图下方状态条的显示状态。

● 工程:切换工程管理面板的显示状态。

● 属性:隐藏或显示属性窗口,打开此选项后,在选择几何模型后,会在左下角出现“属性”窗口,可在此修改几何模型的属性。

● 控制台:隐藏或显示“控制台”窗口,打开此选项后,可以在几何模型视图下方的“控制台”窗口中查看当前的状态。

● 选项:隐藏或显示“选项”窗口。

● 脚本:隐藏或显示“脚本”窗口,打开此选项后,可以在几何模型视图下方的“脚本”窗口中输入Python指令以执行各类操作。

● 任务:隐藏或显示“任务”窗口,打开此选项后,可以在几何模型视图下方查看当前任务的状态、求解进度等信息。

● 全部显示:显示所有驻留窗口。

● 全部隐藏:隐藏所有驻留窗口。

● 重置:重置为默认的窗口布局。

(2)各种视图窗口的显示管理功能如下。

● 往前:显示前一个窗口。

● 往后:显示后一个窗口。

● 层叠:层叠所有窗口。

● 平铺:平铺所有窗口。

● 正常:把窗口按正常大小排列。

● 复制:复制当前窗口。

● 关闭:关闭当前窗口。

● 全部关闭:关闭所有窗口。

2.4.2 工程管理面板

工程管理面板提供用户对工程和工程里包含的设计与图表模型的数据管理、图形操作,如图2-9所示。用户可以通过这个面板创建工程和设计模型,以及启动各种视图和窗口以编辑模型数据、运行仿真分析等。

图2-9 工程管理面板

用户可以对工程管理面板里的对象进行如下操作。

● 单击:选择工程管理树上的各个对象以切换当前工程设计文档和视图等。

● 双击:打开对象的属性信息。

● 右击:展示对象关联的上下文菜单。

2.4.3 属性编辑面板

属性编辑面板提供对工程、设计模型和图表等对象进行属性编辑的功能,如图2-10所示。用户可以在Rainbow系列软件中选择各个对象,然后在此面板中查看其属性值,可以直接进行编辑。当用户完成编辑后,对象的属性将更新到模型或工程中,并刷新视图。

图2-10 属性编辑面板

2.4.4 命令选项面板

当与模型进行命令交互时,用户可以在如图2-11所示的命令选项面板中为各种命令设置各个选项。具体的选项参数请参考具体的交互命令。

图2-11 命令选项面板

2.4.5 模型视图

仿真分析模型和其他仿真分析结果图表等可通过视图窗口显示在如图2-12所示的几何模型所在的区域内,双击图表可切换视图。

图2-12 显示模型视图

2.4.6 控制台面板

用户可以通过控制台面板操作Rainbow系列软件。软件在运行过程中,各种运行信息(包括错误、警告和提示信息)都会显示在控制台面板中,如图2-13所示。用户可以通过控制台面板来检查当前的模型和各种交互操作是否顺利。

图2-13 控制台面板

2.4.7 脚本控制面板

Rainbow系列软件内嵌有Python脚本解析器,以支持用户进行脚本定制与二次开发。用户可以在如图2-14所示的脚本控制面板中,通过Python脚本与Rainbow系列软件进行交互。

图2-14 脚本控制面板

2.4.8 任务显示面板

当用户运行仿真分析任务时,Rainbow系列软件会通过任务显示面板(见图2-15)显示当前任务的进度和各种运行信息。

图2-15 任务显示面板

任务显示面板会显示当前主任务信息及当前进度,同时会显示当前正在执行的子任务信息。用户在需要的时候可以单击“Cancel”按钮终止任务。在任务日志中会显示任务的各种运行信息,可以利用这些信息检查模型设置和仿真结果。求解任务结束后,任务显示面板会显示求解是否成功的信息,如图2-16所示。求解成功后,用户可以查看几何模型的近场分布、远场分布等。如果失败,则需要修改几何模型设置。

图2-16 求解成功