同轴腔体中电磁波频谱的变化

如图所示三个图都是在同一个腔体里，同一个检测位置测得的电场强度信号的频谱图（电磁波信号是由一个高斯脉冲电流源产生）
三者的区别是：第一个是检测时长为20ns，第二个检测时长为60ns，第三个检测时长为100ns（检测时长表示采集点从0时刻开始连续采集信号的时长）
由于采样频率不一样，所以在matlab上横坐标的长度不一样，但是在频率范畴里是一致的（即峰值出现的频点实际上是一样的）。
对于三幅图的现象一开始我以为是：随着检测时长的增加，腔体内电磁场逐渐趋于稳态，谐波的能量逐渐转移到特征谱线上，因此特征谱出现的频点信号能量明显增强，而谐波能量明显减弱（这里特征谱指的是低频部分的较强信号）。
但是我发现当检测时长变为200ns时，特征谱上的信号能量没有增强，基本保持不变，但是其他频点的能量还是继续减弱，所以与上面存在矛盾。
最终的结论为：信号能量在转移的同时信号再在衰减，所以特征谱的信号能量在100ns之后基本保持不变是因为由谐波能量转移获得的能量和衰减损耗的能量相持平。
对于上面的结论是否正确我不得知，如果不同频率谐波的能量能转移，那岂不是信号的频率成分在改变，想不明白。希望高手指点

 

先明确一下：这个是CST的仿真问题还是纯数字信号处理问题？

 

当然是CST的问题，确切的说应该是用电磁波的相关理论来解释CST仿真的结果或者现象

 

那可不可以详细描述一下CST的仿真流程的细节？
用的哪个工作室？
检测电场强度用的是E-Field Monitor还是Probe？
检测时长是用哪个参数实现的？
最好能附带模型文件。

 

电场强度检测用的是probe
检测时长：因为激励源是自定义的，在激励源设置的窗口有个settings副窗口，在里面有个总时长设置。检测时长就表示总时长
我给你一个检测时长为100ns的文件吧

腔体结构尺寸：内径*外径*长度=40*160*1000
圆柱腔体材料：铝（电导率=3.72e7）
端面材料：环氧树脂（相对介电常数r=4）
腔体内介质材料：SF6（相对介电常数r=1）
仿真频率范围：0—2GHZ
边界条件：XY平面两个端口面采用open（add space）边界，
XZ平面的上下两面和ZY平面的前后两面采用电边界

 

我这里的频谱图是用matlab求的，不知道什么原因matlab求得频谱图与CST中的频谱图不一致。在CST的频谱图中600MHZ以下的信号强度非常小。 而1.5GHZ以上的强度超大。 不过把600MHZ以下的放大后发现其峰值出现的频点跟matlab一致。但是CST中1.5GHZ以上的信号强度超大我是在无法理解。因为我看时域波形图时 可以看出主信号的周期明显大于1ns的，并且我试了XFDTD软件，同样把XFDTD中的时域波形数据导入MATLAB中进行频谱转化，其结果与XFDTD自身的转化后频谱图是一致的，所以频谱计算我都在matlab里算。数据倒来倒去的累死了。 不知道CST频谱为什么会这样

 

看你后面的补充：横坐标量纲是“MHz”吧，按照第一幅图：20ns的谱图可以得知该信号的截止频率在200MHz左右，根据那奎斯特采样定理可以推知采样频率至少400MHz才能够保证信号不失真;400MHz对用的检测时长是2.5ns；你后来用60ns，100ns采样，俺个人觉得失真度太大，不可信，个人理解，仅供参考～

 

我这里的检测时长跟采样频率没有关系的，检测时长只不过是采集点持续采集信号的时间长短。
实际上由于检测时长增加，CST中采样频率也随之下降（否则数据点个数就会翻倍的增加） 采样频率可以从CST保存文件Result中找到那些保存的时域数据点，例如20ns时长时，数据点之间的间隔时长为0.004463ns，所以对应的采样频率为224GHZ

 

时域数据点是你自己设置的，不是所需的采样频率；
采样频率是对提供激励的能量采集而言的，对你的“检测时长”概念不太清楚，是不是左边栏激励信号下的时域过程？如果是的话，它是根据你所设频率带自动设置的当然你可以自己编辑激励信号，不知道你所说的“检测时长”是不是这个概念？
上述的采样频率是根据激励信号的激励时长决定的，进而采样频率决定了所获得能量谱的频率谱中心频率（满足你的频段要求：所设频段合理处在前述中心频率左右）
个人理解，恐怕不严格，欢迎各位不吝啬赐教～

 

学习了！

申明：网友回复良莠不齐，仅供参考。如需专业解答，请学习易迪拓培训专家讲授的CST视频培训教程。