 |
S-پارامتر یک تشدید کننده BAW فیلم نازک
معرفی
این مدل نحوه محاسبه پارامتر S را برای یک دستگاه MEMS پیزوالکتریک با گسترش آموزش تشدید کننده ترکیبی BAW فیلم نازک نشان می دهد. اندازه‌گیری پارامتر S معمولاً برای مشخص کردن چنین دستگاه‌هایی برای کاربردهای RF استفاده می‌شود. ویژگی ترمینال در رابط فیزیک Electrostatics دسترسی مستقیم به پارامترهای S محاسبه شده برای انواع مطالعه حوزه فرکانس را فراهم می کند.
برای بحث کلی در مورد تشدیدگرهای BAW و ساختار دستگاه خاصی که مدل بر اساس آن است، مستندات PDF را برای آموزش تشدید کننده ترکیبی BAW فیلم نازک (thin_film_baw_resonator.mph) ببینید.
تعریف مدل
یک شرط مرزی جدید و یک مطالعه دامنه فرکانس جدید به مدل اصلی اضافه شده است تا از عملکرد داخلی نرم افزار برای محاسبه پارامتر S استفاده شود.
نتایج و بحث
شکل 1 و شکل 2 به ترتیب قسمت های واقعی و خیالی پارامتر S محاسبه شده و پارامتر S را در مقیاس دسی بل نشان می دهد. شکل 1 همچنین پارامتر S محاسبه شده از ورودی را نشان می دهد که دقیقاً مطابق با مقادیر محاسبه شده توسط شرایط مرزی جدید ترمینال مطابقت دارد.
شکل 1: قسمت های واقعی و خیالی پارامتر S.
شکل 2: پارامتر S در مقیاس دسی بل.
منابع
1. مستندات PDF را برای آموزش اصلی در زیر MEMS_Module/Piezoelectric_Devices/thin_film_baw_resonator ببینید.
مسیر کتابخانه برنامه: MEMS_Module/Piezoelectric_Devices/thin_film_baw_resonator_s_parameter
دستورالعمل مدلسازی
ریشه
مدل آموزشی Thin-Film BAW Composite Resonator (نام فایل: thin_film_baw_resonator.mph) را باز کنید.
کتابخانه های کاربردی
1 | از منوی File ، Application Libraries را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Application Libraries ، MEMS Module>Piezoelectric Devices>thin_film_baw_resonator را در درخت انتخاب کنید. |
3 |  روی Open کلیک کنید . |
شرط مرزی ترمینال موجود را کپی کنید و نوع آن را به Terminated تغییر دهید تا نرم افزار پارامتر S را به صورت خودکار محاسبه کند. توجه داشته باشید که شماره ترمینال به طور خودکار از 1 به 2 افزایش می یابد. شماره ترمینال بعداً هنگام دسترسی به متغیرهای جهانی داخلی برای ترمینال استفاده می شود. پاور را روی یک عدد معقول تنظیم کنید.
جزء 1 (COMP1)
در پنجره Model Builder ، گره Component 1 (comp1) را گسترش دهید .
الکترواستاتیک (ES)
ترمینال 2
1 | در پنجره Model Builder ، گره Component 1 (comp1)>Electrostatics (es) را گسترش دهید . |
2 | روی Component 1 (comp1)>Electrostatics (es)>Terminal 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات ترمینال ، قسمت ترمینال را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع ترمینال ، Terminated را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متنی P 0 ، 0.1 را تایپ کنید . |
برای حفظ تنظیمات اولیه، شرط مرزی جدید را در مطالعات قبلی غیرفعال کنید تا اگر مطالعه قبلی دوباره محاسبه شود، نتیجه تحت تأثیر قرار نگیرد.
مطالعه 1
مرحله 1: فرکانس ویژه
1 | در پنجره Model Builder ، گره Study 1 را گسترش دهید ، سپس روی Step 1: Eigenfrequency کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Eigenfrequency ، بخش Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
3 | تیک Modify model configuration for study step را انتخاب کنید . |
4 | در درخت، Component 1 (comp1)>Electrostatics (es)>Terminal 2 را انتخاب کنید . |
5 |  روی Disable کلیک کنید . |
مطالعه 2
مرحله 1: دامنه فرکانس
1 | در پنجره Model Builder ، گره Study 2 را گسترش دهید ، سپس روی Step 1: Frequency Domain کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای دامنه فرکانس ، قسمت Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
3 | تیک Modify model configuration for study step را انتخاب کنید . |
4 | در درخت، Component 1 (comp1)>Electrostatics (es)>Terminal 2 را انتخاب کنید . |
5 |  روی Disable کلیک کنید . |
اکنون یک مطالعه جدید برای استفاده از شرط مرزی جدید برای محاسبه پارامتر S ایجاد کنید. با یک مطالعه خالی شروع کنید و سپس مرحله مطالعه دامنه فرکانس را از مطالعه 2 کپی و جای‌گذاری کنید .
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت Select Study ، Empty Study را انتخاب کنید . |
4 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
مطالعه 2
مرحله 1: دامنه فرکانس
روی مرحله 1: دامنه فرکانس کلیک راست کرده و Copy را انتخاب کنید .
مطالعه 3
در پنجره Model Builder ، روی Study 3 کلیک راست کرده و Paste Frequency Domain را انتخاب کنید .
مرحله 1: دامنه فرکانس
1 | در پنجره تنظیمات برای دامنه فرکانس ، قسمت Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
2 | کادر بررسی Modify model configuration for study step را پاک کنید . |
3 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
استرس (جامد)
یک گروه طرح 1 بعدی ایجاد کنید تا پارامتر S را به عنوان تابعی از فرکانس رسم کنید. به طور پیش فرض قسمت واقعی عبارت رسم می شود. برای رسم قسمت خیالی از تابع imag() استفاده کنید .
پارامتر S
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، S-parameter را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 3/راه حل 3 (sol3) را انتخاب کنید . |
جهانی 1
1 | روی S-parameter راست کلیک کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
en.S22 | 1 | پارامتر S |
تصویر (es.S22) | 1 | قسمت خیالی |
پارامتر S را می توان با استفاده از پذیرش مطالعه 2 نیز محاسبه کرد. به طور پیش فرض امپدانس مرجع 50 اهم است، که می تواند در بخش تنظیمات جابجایی پایانه دستی در پنجره تنظیمات برای گره فیزیک اصلی الکترواستاتیک سفارشی شود. در اینجا ما آن را به عنوان مقدار پیش فرض گذاشته ایم، بنابراین از فرمول (1-es.Y11*50[ohm])/ (1+es.Y11*50[ohm]) برای تعریف پارامتر S استفاده می کنیم. از Update Solution برای در دسترس قرار دادن تعریف متغیر برای حل مطالعه 2 بدون حل مجدد آن استفاده کنید .
تعاریف
متغیرهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Definitions کلیک راست کرده و Variables را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، بخش متغیرها را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | واحد | شرح |
S11 | (1-es.Y11*50[اهم])/ (1+es.Y11*50[اهم]) | S-param از مطالعه 2 |
مطالعه 2
در نوار ابزار مطالعه ، روی 
Update Solution کلیک کنید .
Update Solution کلیک کنید .نتایج
جهانی 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی S-parameter راست کلیک کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از لیست مجموعه داده ، مطالعه 2/راه حل 2 (sol2) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
S11 | 1 | S-param از مطالعه 2 |
تصویر (S11) | 1 | قسمت خیالی |
5 | برای گسترش بخش Coloring and Style کلیک کنید . زیربخش Line style را پیدا کنید . از لیست Line ، Dashed را انتخاب کنید . |
پارامتر S
1 | در پنجره Model Builder ، روی S-parameter کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، قسمت Legend را پیدا کنید . |
3 | از لیست موقعیت ، سمت راست میانی را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار S-parameter ، روی  Plot کلیک کنید . |
هر دو بخش واقعی و خیالی پارامتر S دقیقاً بین دو مطالعه مطابقت دارند، همانطور که انتظار می رود. همانطور که در زیر نشان داده شده است، پارامتر S در مقیاس dB نیز قابل مشاهده است.
پارامتر S، مقیاس دسی بل
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، S-parameter، dB scale را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 3/راه حل 3 (sol3) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Legend را پیدا کنید . تیک Show legends را پاک کنید . |
جهانی 1
1 | روی S-parameter، dB scale کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
es.S22dB | دسی بل | پارامتر S، dB، 22 جزء |
4 | در S-parameter، نوار ابزار مقیاس dB ، روی  Plot کلیک کنید . |
