شبیه سازی نومریکال و عددی با کامسول
شبیه سازی نومریکال و عددی با کامسول با استفاده از ویژگی پورت عددی، موجود در نرم افزار با ماژول RF افزودنی، حالت یک پورت با شکل دلخواه را می توان به صورت عددی از طریق تحلیل حالت مرزی محاسبه کرد. با افزودن یک دامنه فرکانس یا یک مطالعه جابجایی فرکانس تطبیقی، می توان نمودارهای S-Parameter و Smith را به دست آورد. پورت عددی همچنین ما را قادر می سازد امپدانس مشخصه خطوط انتقالی که در حالت الکترومغناطیسی عرضی (TEM) کار می کنند را محاسبه کنیم.
یک مثال آداپتور موجبر
آداپتورهای موجبر برای به حداقل رساندن بازتاب فرکانس های عامل طراحی شده اند. مدل Waveguide Adapter مقدمه ای برای استفاده از پورت های عددی برای محاسبه پارامترهای پراکندگی (S-parameters) چنین آداپتوری ارائه می دهد. در این مثال، آداپتور برای انتشار مایکروویو در انتقال بین یک موجبر مستطیلی و یک موجبر بیضوی استفاده می شود. پورت مستطیلی (پورت 1) توسط یک موج الکتریکی عرضی (TE) تحریک می شود، که جزء میدان الکتریکی در آن وجود ندارد. جهت انتشار فرکانس های تحریک طوری انتخاب می شوند که حالت TE10 تنها حالت انتشار از طریق موجبر مستطیلی باشد. اگرچه شکل حالت TE10 در پورت 1 به صورت تحلیلی شناخته شده است، این مدل از یک پورت عددی استفاده می کند که می تواند یک مرز پورت را با شکل دلخواه اداره کند. برای آموزش کامسول اقدام کنید.
آموزش comsol و شبیه سازی نومریکال و عددی با کامسول
انتهای بیضوی موجبر نیز با یک پورت عددی (پورت 2) مدل شده است. این پورت غیرفعال است، اما تجزیه و تحلیل مقدار ویژه هنوز برای تنظیم شرایط مرزی برای شبیه سازی مورد نیاز است. از آنجایی که شکل حالت برای یک پورت عددی ناشناخته است، هر پورت به مطالعه تجزیه و تحلیل حالت مرزی و سپس مطالعه دامنه فرکانس نیاز دارد.
در مدل آداپتور موجبر، فرکانس مورد علاقه بین 6.6 گیگاهرتز و 14.7 گیگاهرتز است که در آن حالت TE10 از طریق پورت 1 برانگیخته می شود. مولفه x شبیه سازی شده میدان الکتریکی در فرکانس 10 گیگاهرتز و نمودار پارامتر S هستند. در زیر نشان داده شده است. انیمیشن سمت چپ مولفه x میدان الکتریکی در حال انتشار را روی پورت ها و داخل آداپتور موجبر با فرکانس 10 گیگاهرتز نشان می دهد. zy-slice برای اهداف تجسم تغییر شکل داده شده است. فلش های عمودی و افقی به ترتیب جهت و شدت میدان الکتریکی و مغناطیسی را نشان می دهند. در سمت راست، پارامترهای S11 و S21 (در دسی بل) به عنوان تابعی از فرکانس نشان داده شده است.
پارامتر S11 بازتاب ها را توصیف می کند و پارامتر S21 موجی را که از طریق پورت 2 منتقل می شود، زمانی که آداپتور موجبر در پورت 1 برانگیخته می شود، اندازه گیری می کند. توجه داشته باشید که:
اگر قصد محاسبه پارامترهای S باشد، نمی توان همزمان بیش از یک پورت را تحریک کرد.
ما باید یک گره تحلیل حالت مرزی برای هر پورت عددی اضافه کنیم، چه برانگیخته باشد یا نه، که منجر به یک دنباله مطالعه مانند “تحلیل حالت مرزی 1، تجزیه و تحلیل حالت مرزی 2، …، دامنه فرکانس 1، …” در زیر گره مطالعه می شود. در مدل ساز
استفاده از پورت های عددی برای تجزیه و تحلیل میدان های الکتریکی به عنوان حالت های TEM
برای یک موج TEM یا یک موج شبه TEM، جزء طبیعی میدان الکتریکی تا مرز پورت (یعنی مولفه طولی موازی با جهت انتشار) ناچیز است. در این حالت، پورت عددی این گزینه را دارد که میدان را به عنوان حالت TEM تجزیه و تحلیل کند.
در فیلتر شکاف با استفاده از مدل تشدید کننده حلقه تقسیم، یک تشدید کننده حلقه تقسیم شده به یک خط میکرواستریپ متصل می شود که توسط پورت TEM عددی برانگیخته و خاتمه می یابد. مدار به عنوان یک فیلتر (که به آن باند استاپ نیز گفته می شود) عمل می کند که قادر است محدوده فرکانس سیگنال خاصی را رد کند. میتوان مقاله در پست قبلی شبیه سازی محافظت دستگاه های الکترونیک از یونها کامسول را مطالعه کنید. فرکانس bandstop نزدیک به 2.4 گیگاهرتز است، همانطور که توسط نمودار پارامتر S نشان داده شده است. محاسبه امپدانس مشخصه با استفاده از تحلیل حالت
امپدانس مشخصه خطوط انتقال زمانی قابل محاسبه است که امواج در حالت TEM منتشر شوند. دو نمونه موجود در گالری برنامه عبارتند از مدل های خط انتقال کابل کواکسیال و خط انتقال سیم موازی. مقاطع به صورت دو بعدی شبیه سازی شده اند. برای هر دو مثال خط انتقال، ولتاژ (V) به عنوان انتگرال خط میدان الکتریکی که بین هادی ها قرار دارد، ارزیابی می شود. جریان (I) به عنوان یک انتگرال خطی از میدان مغناطیسی در امتداد یکی از مرزهای هادی یا هر خط بسته ای که منطقه بین هادی ها را به دو قسمت تقسیم می کند محاسبه می شود. خطوط یکپارچه سازی دو مدل در شکل های زیر نشان داده شده است.
