بهینه سازی الکترومغناطیسی با کامسول comsol

بهینه سازی الکترومغناطیسی با کامسول comsol هنگامی که ما مسائل الکترومغناطیسی فرکانس بالا را با استفاده از روش المان محدود (FEM) تجزیه و تحلیل می کنیم، اغلب پارامترهای S را در حوزه فرکانس بدون بررسی نتایج در حوزه مکمل محاسبه می کنیم. یعنی حوزه زمان. حوزه زمان جایی است که می توانیم اطلاعات مفید دیگری مانند بازتاب سنجی دامنه زمانی (TDR) پیدا کنیم. در این پست وبلاگ، تبدیل داده ها را بین دو دامنه به منظور به دست آوردن موثر نتایج در حوزه محاسباتی مورد نظر از طریق فرآیند تبدیل فوریه سریع (FFT) نشان خواهیم داد.

محدوده فرکانس بسیار وسیع محاسبه پارامتر S
فرض کنید که یک دستگاه را شبیه‌سازی می‌کنید و می‌خواهید با یک گام فرکانس کوچک در حوزه فرکانس یا بازتاب‌سنجی دامنه زمانی با یک دوره زمانی طولانی، یک پاسخ فرکانسی بسیار پهن باند دریافت کنید. این کار زمان زیادی می برد. با این حال، در هر دو مورد، عملکرد محاسباتی در طیف گسترده‌ای از فرکانس‌ها و زمان‌ها را می‌توان با اجرای شبیه‌سازی در حوزه مکمل ابتدا و سپس انجام یک FFT برای تولید نتایج در حوزه ترجیحی افزایش داد. به عنوان مثال، شما می توانید:

یک تحلیل گذرا را شبیه سازی کنید و سپس یک FFT زمان به فرکانس را برای پاسخ فرکانسی باند پهن اجرا کنید.
انجام یک جارو فرکانس، و سپس یک FFT فرکانس به زمان برای پاسخ ضربه ای باند گذر حوزه زمانی انجام یک جارو فرکانس پهن باند با اندازه گام فرکانس کوچک می تواند کاری زمان بر و دست و پا گیر باشد. وضوح واضح پاسخ فرکانس یک دستگاه را می توان از زمان به فرکانس FFT یافت، جایی که زمان پایان ورودی گذرا به فرآیند FFT وضوح فرکانس نتایج نهایی را مشخص می کند.

انجام پروژه کامسول بهینه سازی الکترومغناطیسی با کامسول comsol

یک پالس گاوسی مدوله‌شده را در نظر بگیرید که برای یک منبع تحریک استفاده می‌شود تا یک مدل حوزه زمان را برای پاسخ باند پهن در حوزه فرکانس هدایت کند. انرژی برانگیخته با گذشت زمان به تدریج از بین می رود و در نهایت ناپدید می شود. هر چه شبیه‌سازی دامنه زمانی طولانی‌تر به عنوان ورودی FFT انجام شود، اندازه گام فرکانس در خروجی FFT ظریف‌تر می‌شود. زمانی که مقدار انرژی در حوزه شبیه سازی پس از یک دوره زمانی معین ناچیز باشد، دیگر نیازی به ادامه شبیه سازی نیست. در عوض، می‌توانیم شبیه‌سازی گذرا را زمانی که انرژی کمتر از حد معینی است متوقف کنیم و در زمان باقی‌مانده قبل از اجرای FFT، جواب‌ها را با صفر پر کنیم. ما این فرآیند را لایه صفر می نامیم. الگوی تابش میدان دور آنتن های باند پهن و چند باند
یک مطالعه آنتن پهن باند، مانند پارامتر S و/یا تحلیل الگوی تابش میدان دور، می‌تواند با انجام یک شبیه‌سازی گذرا و یک FFT زمان به فرکانس به دست آید. می‌توانیم ابتدا یک مطالعه وابسته به زمان اجرا کنیم و سپس متغیر وابسته (پتانسیل بردار مغناطیسی A) را برای تبدیل سیگنال ولتاژ در یک پورت یکپارچه از حوزه زمان به حوزه فرکانس تبدیل کنیم. پارامترهای S و نتایج تابش میدان دور از داده‌های حوزه فرکانس تبدیل شده محاسبه می‌شوند. آنتن چاپی دو باند زیر دو رزونانس را نشان می دهد، جایی که S11 محاسبه شده در نمودار پارامتر S برای محدوده فرکانس داده شده زیر 10- دسی بل است. زمان پایان مرحله مطالعه وابسته به زمان، 100 برابر زمان تعیین شده است. دوره عملکرد سینوسی تعدیل کننده، که می تواند برای یک دستگاه غیرفعال ساده به اندازه کافی طولانی باشد تا اطمینان حاصل شود که انرژی ورودی کاملاً تحلیل رفته است. این برای مدارهای غیرفعال معمولی کار می کند، به جز برای دستگاه های نوع حفره بسته، که در آن زمان فروپاشی انرژی می تواند بسیار طولانی تر باشد.

شرط توقف به طور خودکار در حلگر وابسته به زمان اضافه می شود (چک کادر محاسبه پارامتر S این شرط توقف را در تنظیمات حل کننده فعال می کند). زمانی که مجموع انرژی الکتریکی و مغناطیسی کل در حوزه مدل سازی کمتر از 70 دسی بل در مقایسه با انرژی ورودی باشد، مطالعه وابسته به زمان با شرط توقف خاتمه می یابد و تمام داده های حوزه زمان به مرحله FFT منتقل می شود. برای تولید داده های حوزه فرکانس بدون اعوجاج قابل توجه در محدوده فرکانس بین 0 و 2f0، مرحله زمانی که معیار Nyquist را برآورده می کند، روی 1/4f0 = 1/2B تنظیم می شود که در آن B پهنای باند 2f0 است.

انجام پروژه comsol و بهینه سازی الکترومغناطیسی

برای ارائه وضوح فرکانس خوب، زمان پایان مرحله مطالعه FFT بسیار طولانی تر از مطالعه وابسته به زمان است. لایه صفر به طور خودکار به داده های مطالعه وابسته به زمان قبل از مرحله مطالعه FFT اعمال می شود.

پاسخ ضربه ای باند گذر دامنه زمانی یک خط انتقال
در حالی که آنالیزهای گذرا برای بازتاب سنجی حوزه زمان (TDR) برای رسیدگی به مشکلات یکپارچگی سیگنال (SI) مفید هستند، بسیاری از نمونه‌های RF و مایکروویو با استفاده از شبیه‌سازی‌های حوزه فرکانس که پارامترهای S را تولید می‌کنند، پرداخته می‌شوند. با این حال، از روی داده های حوزه فرکانس، شناسایی منابع برای این تخریب سیگنال دشوار است.بهینه سازی با کامسول comsol را مطالعه فرمایید.

با شبیه سازی مدار در حوزه فرکانس و انجام FFT فرکانس به زمان، می توان سیگنال ولتاژ در حوزه فرکانس را در حوزه زمان بررسی کرد. نتایج محاسبه شده می تواند به شناسایی ناپیوستگی های فیزیکی و عدم تطابق امپدانس در خط انتقال با تجزیه و تحلیل نوسان سیگنال در حوزه زمان کمک کند.