CST 软件散射近场提取和散射截面 - 法诺共振球

由于三维电磁计算的结果都是总场，经常有同学问怎么只看散射场。本案例用光频的散射结构演示近场的散射场提取，流程和方法也适用于其他频段。注意这里的散射场指的是近场，远场的散射场就是 RCS farfield，远场监视器就行，近场散射场需要通过总场减去入射场来提取。

第一部分：建模，提取散射场

Step 1. 使用模板，建模

打一个平面波上去作为激励：

以某一个频率为例：

Step 2, 重点，不可以使用自适应网格，因为要保证总场和入射场两个仿真任务网格完全一致：

Step 3. 重点，运行宏 create material-independent mesh group, 并把所有结构加进这个 group 里面。目的也是为了保证网格一样，还可以手动加密网格。

Step 4,  利用 SAM 流程，建立两个子项目：

第一个入射场任务，将所有结构设为真空材料，计算结果便是入射场。第二个任务是原任务设置。

Step 5. 更新两个子任务，拿到结果

Step  6.  任意子任务中，运行后处理导入另一个子任务的场（m3t 文件），然后点击 Evaluate 进行后处理运算。

Step 7. 将两个场数据相减，注意顺序，总场减入射场：

这里截图是在总场子任务中导入的入射场电场。

总场：

入射场：

散射场：

第二部分：计算散射功率场，散射功率

Step 1. 仿照第一部分，同理可获得散射磁场。略。

Step 2.  把电磁场相乘，获得散射功率场。这里注意电磁场的公式（复数）和结果单位是 dynamic powerflow

散射功率场：

这里面我们将散射功率场的命名加个后缀，比如[test]：

这个后缀有利于接下来计算散射功率。

Step 3. 利用结构设置一个全包裹的面，叫 face1：

这个面有利于接下来计算散射功率。

Step 4. 用后处理 Broadband Powerflow Integration, 选择功率后缀名和面，Evaluate 之后便得到结果。

这里的功率公式没有放 0.5，所以 2.56e-16W 是峰值功率，不是平均功率。

如果我们加个远场监视器，然后通过远场后处理提取散射功率，可发现是 0.5 倍的关系，验证了上述步骤的准确性：

当然，还有一个后处理也可以直接做场积分，同样可以验证计算准确性：

第三部分：散射截面

散射截面 Scattering cross section 是散射功率于入射辐照的比。

一般定义了平面波激励，结果就直接给出了：

可以用远场后处理提取验证：

当然还可以用平面波入射辐照公式手动验证：

平面波 Einc 是 1V/m，所以公式是：

A 是第二部分算的散射功率（峰值）。

总结

1.     提取散射场需要总场减入射场，用后处理导入场数据。如需大量频点操作，可以利用 VBA。

2.     频域求解器保证网格一致，一是不能用自适应，二是要 macro 生成特殊的 mesh group。

3.     散射功率有三种方法计算和验证：近场自动积分，近场手动积分，远场后处理。

4.     散射截面也有三种方法计算和验证：模板直接获得，远场后处理，手动公式。其中手动公式法还可基于近场散射功率的三个不同方法获得的结果：

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