بهینه سازی با کامسول comsol

بهینه سازی با کامسول comsol تکامل کاربردهای مواد دی الکتریک در اواخر دهه 1800، لرد ریلی کشف کرد که یک میله بلند ساخته شده از یک ماده دی الکتریک (یعنی نارسانا) می تواند به عنوان یک موجبر عمل کند. دانشمندان به مطالعه پدیده های الکترومغناطیسی پیرامون این مواد ادامه دادند، اما هنوز هیچ کاربرد عملی وجود نداشت.

در سال 1939، فیزیکدان آمریکایی رابرت ریچتمایر نشان داد که میله های دی الکتریک می توانند به عنوان تشدید کننده نیز عمل کنند. او همچنین ثابت کرد که این نوع تشدید کننده به دلیل شرایط مرزی در فصل مشترک جایی که ماده دی الکتریک با هوا برخورد می کند، تابش می کند. اگرچه کار ریچتمایر در توسعه DRA ها قابل توجه بود، اما برخی از مواد لازم برای عملکرد آنها تا دهه 1960 به راحتی در دسترس نبود. به آنتن های تک قطبی، دوقطبی و پچ بستگی دارد. در این دستگاه‌ها، بازده تشعشع به دلیل تأثیر مواد زیرلایه سیلیکونی با اتلاف کاهش می‌یابد. وارد تشدید کننده دی الکتریک شوید: آنتن هایی که از این تشدید کننده ها (ساخته شده از مواد غیر فلزی) استفاده می کنند، راندمان تابش بالاتری دارند. برای افزایش جهت و بهره در فرکانس‌های بالا، مهندسان می‌توانند طرح‌های آنتن تشدیدکننده دی الکتریک (DRA) را با شبیه‌سازی بهینه کنند.

بعداً، Dielectric resonator antenna ها به عنوان دستگاه‌های عنصر فیلتر در مدارهای مایکروویو مورد استفاده قرار گرفتند. از دهه 1980، آنها شروع به کوچکتر شدن کردند و می‌توانستند در فرکانس‌های بالاتر کار کنند و مهندسین برق را قادر می‌سازد تا زمینه‌های کاربردی مانند ارتباطات بی‌سیم را توسعه دهند.

آموزش نرم افزار کامسول و بهینه سازی مواد دی الکتریک

امروزه DRA ها در سیستم های ماهواره ای و راداری رایج هستند و حتی در نانوفوتونیك ها نیز مورد استفاده قرار می گیرند. آنها همچنین پتانسیل در توسعه حوزه های کاربردی مانند فناوری 5G را نشان می دهند. برای بهبود عملکرد DRAها در فرکانس‌های مایکروویو (و بالاتر) برای کاربردهای آینده، مهندسان می‌توانند طرح‌ها را با استفاده از ماژول RF، محصولی افزودنی به نرم‌افزار، ارزیابی کنند.

مدلسازی یک DRA با استفاده از ماژول RF
مزایای بسیاری برای DRA ها وجود دارد. آنها نه تنها کم هزینه و آسان هستند، بلکه از نظر الگو، پهنای باند، سیستم تغذیه و پلاریزاسیون نیز انعطاف پذیر هستند. علاوه بر این، آنها در اشکال مختلفی از جمله:

سیلندرها
مستطیل ها
کره (مانند مثال زیر)
دیسک ها
نیمکره ها

آموزش کامسول بهینه سازی با کامسول comsol

در این مثال، تشدید کننده دی الکتریک، ساخته شده از کوارتز، یک عنصر تابشی اساسی است. المان‌های آنتن فلزی غیرفعال برای افزایش جهت و بهره آنتن افزوده می‌شوند. DRA توسط یک خط میکرواستریپ جفت شده با شکاف برانگیخته می شود. نوارهای فلزی غیرفعال با عمل به عنوان کارگردان، هدایت الگوی تابش و افزایش جهت، رفتار تشعشع را افزایش می دهند. در اینجا، دو نوار در امتداد بالا قرار داده شده است، که دو حلقه در هر وجه بلوک قرار دارد. ابعاد این عناصر به گونه ای انتخاب می شوند که در فرکانس کاری 2.9 گیگاهرتز تشدید شوند. منبع تغذیه آنتن در درگاه توده ای نشان داده شده است که از طریق یک خط میکرواستریپ از درگاه تغذیه می شود. خط میکرواستریپ فراتر از شکاف گسترش می‌یابد و یک قطعه تنظیم را تشکیل می‌دهد و همراه با صفحه زمین، به‌عنوان بی‌نهایت نازک و یک رسانای الکتریکی کامل (PEC) در نظر گرفته می‌شود. اطراف تشدید کننده، کره ای با ویژگی های خلاء است، با یک لایه کاملاً منطبق (PML) که به عنوان مرزی برای فضای آزاد عمل می کند. برای آموزش comsol میتوانید به متخصصان ما پیام بدید.

در مورد مش بندی، بهتر است حداقل به پنج عنصر در هر طول موج در هر ماده، و لبه ها و سطوح منحنی با حداقل دو عنصر در هر وتر 90 درجه چسبیده باشید. یک مش جاروب شده برای نواحی PML مناسب است و می‌توانید از عناصر چهار وجهی نسبت ابعاد واحد برای سایر مناطق مدل‌سازی استفاده کنید. مش به طور خودکار از طریق مش کنترل شده توسط فیزیک پیکربندی می شود.

بررسی نتایج شبیه سازی
پس از حل ساختار برای فرکانس کاری 2.9 گیگاهرتز، می توانید الگوهای تابش میدان دور تولید شده توسط DRA را مطالعه کنید.

شبیه سازی نومریکال و عددی با کامسول را از اینجا بخوانید.

شما می توانید این الگوها را در صفحه E و H-plane (نمودار سمت چپ پایین) و همچنین به صورت سه بعدی (نمودار سمت راست در زیر) تجسم کنید. نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که تشدیدکننده و نوارهای فلزی به افزایش جهت آنتن کمک می‌کنند. همانطور که این مثال نشان می‌دهد، می‌توانید اثر تشدیدکننده دی‌الکتریک را در فرکانس‌های مختلف برای یک آنتن ارزیابی کنید و همچنین طراحی DRA را برای بهبود جهت‌پذیری و جهت‌یابی بهینه کنید. کسب کردن.