 |
آنتن پچ میکرو استریپ
معرفی
آنتن پچ میکرواستریپ در طیف وسیعی از کاربردها استفاده می شود زیرا طراحی و ساخت آن آسان است. این آنتن به دلیل طراحی منسجم کم مشخصات، هزینه نسبتا کم و پهنای باند بسیار کم جذاب است. این مثال از یک استراتژی تغذیه داخلی استفاده می کند که به هیچ بخش تطبیقی اضافی نیاز ندارد.
شکل 1: آنتن پچ میکرواستریپ. این مدل شامل یک صفحه زمین PEC، یک خط میکرو نوار 50 Ω است که توسط یک پورت توده‌ای تغذیه می‌شود، یک منطقه فضای آزاد، و یک دامنه لایه کاملاً منطبق (PML).
تعریف مدل
تغذیه یک آنتن پچ از لبه منجر به یک امپدانس ورودی بسیار بالا می شود و در صورت اتصال مستقیم یک خط معمولی 50 Ω ، عدم تطابق امپدانس نامطلوب ایجاد می کند. یک راه حل برای این مشکل استفاده از شبکه تطبیقی از ترانسفورماتورهای موج چهارم بین نقطه تغذیه خط 50 Ω و پچ است. با این حال، این رویکرد دو اشکال دارد. اول، ترانسفورماتورهای موج چهارم به عنوان خطوط ریز استریپ که باید فراتر از آنتن پچ گسترش پیدا کنند، به طور قابل توجهی اندازه کلی ساختار را افزایش می دهند. دوم، این خطوط میکرو نوار باید امپدانس مشخصه بالایی داشته باشند و بنابراین باید از عرض ممکن برای ساخت باریکتر باشند. بنابراین، رویکرد بهتر مورد نظر است.
این مثال از یک نقطه تغذیه متفاوت برای آنتن پچ استفاده می کند تا تطابق بین تغذیه 50 Ω و آنتن را بهبود بخشد. مشخص است که امپدانس آنتن اگر از لبه تغذیه شود بالاتر از 50 Ω و اگر از مرکز تغذیه شود کمتر است. بنابراین، یک نقطه تغذیه بهینه بین مرکز و لبه وجود دارد. استراتژی تطبیق در شکل 2 نشان داده شده است . یک خط میکرو نواری 50 Ω که از انتهای آن تغذیه می شود، به ساختار آنتن پچ امتداد می یابد. پهنای ناحیه برش، W ، به اندازه‌ای بزرگ انتخاب می‌شود که حداقل اتصال بین آنتن و میکرواستریپ وجود داشته باشد، اما نه آنقدر بزرگ که بر ویژگی‌های آنتن تأثیر بگذارد. طول خط میکرواستریپ، L، برای به حداقل رساندن توان بازتابی، S 11 انتخاب شده است . این ابعاد بهینه را می توان از طریق یک جارو پارامتریک یافت. این مثال فقط به طرح نهایی می پردازد.
شکل 2: استراتژی تطبیق بین یک خط 50 Ω و یک آنتن پچ. یک خط میکرو نواری به طول L در شکافی با برش W در آنتن پچ امتداد می یابد.
نتایج و بحث
هنجار میدان الکتریکی در داخل بستر آنتن در شکل 3 توضیح داده شده است که در آن نمودار فلشی میدان الکتریکی گنجانده شده است. جهت فلش ها قطبش غالب را در جهت حداکثر تابش نشان می دهد – دید آنتن. شکل 4 الگوی تابش را در صفحه E و صفحه H نشان می دهد. صفحه E با جهت قطبش آنتن غالب تعریف می شود و صفحه H صفحه ای است که میدان مغناطیسی عمدتاً در آن قطبی شده است. الگوی تابش میدان دور سه بعدی در شکل 5 نشان داده شده است که الگوی پرتو مستقیم را نشان می دهد . صفحه زمینی که تابش به سمت پایین را مسدود می کند. جهت آنتن محاسبه شده بیشتر از 6.9 دسی بل است. با انتخاب نقطه تغذیه استفاده شده در این مثال،پارامتر S 11 بهتر از – 10 دسی بل است و نسبت جلو به عقب در الگوی تابش بیش از 15 دسی بل است. پاسخ فرکانسی ارزیابی شده با وضوح 100 کیلوهرتز در شکل 7 نشان داده شده است . پهنای باند − 10 دسی بل S 11 از 10 مگاهرتز بیشتر است.
شکل 3: هنجار میدان الکتریکی در امتداد لبه های تابش قوی تر است. نمودار پیکان جهت غالب قطبش میدان الکتریکی را در نمای آنتن نشان می دهد.
شکل 4: الگوی تابش میدان دور (افزایش بر حسب dBi) در صفحه E و صفحه H. به دلیل سطح پایین زمین، الگوی تابش به سمت بالا هدایت می شود.
شکل 5: الگوی تابش میدان دور 3 بعدی به سمت بالا هدایت می شود. جهت گیری را می توان هنگام ترسیم الگوی میدان دور سه بعدی ارزیابی کرد.
شکل 6: نمودار هم سطحی، فروپاشی دامنه میدان را به تصویر می کشد.
شکل 7: این نمودار پارامتر S (S 11 ) نشان می دهد که امپدانس آنتن با 50 Ω در حدود 1.575 گیگاهرتز مطابقت دارد.
شبیه سازی 3 بعدی تمام موج برای آرایه آنتن، حافظه فشرده ای دارد. با استفاده از یک رویکرد مجانبی مانند ضرب میدان دور یک آنتن با ضریب آرایه یکنواخت، الگوی تابش یک آرایه آنتن را می توان به سرعت ارزیابی کرد. توجه داشته باشید که این روش شامل جفت شدن بین عناصر آرایه نمی شود. تابع فاکتور آرایه یکنواخت سه بعدی در قسمت Definitions>Functions از منوی زمینه پس پردازش زمانی در دسترس است که یک ویژگی محاسبه میدان دور در رابط فیزیک تعریف شده باشد:
af3(nx، ny، nz، dx، dy، dz، آلفاکس، آلفای، آلفاز)
که nx ، ny و nz به ترتیب تعداد عناصر در امتداد محور x -، y – و z – هستند . آرگومان‌های dx ، dy و dz فواصل بین عناصر آرایه از نظر طول موج هستند. آلفاکس ، آلفای و آلفاز پیشرفت های فاز در رادیان هستند. ارزیابی بهره یک آرایه آنتن مجازی 8 در 8 در مقیاس دسی بل ( شکل 8 ) از عبارت زیر استفاده می کند:
emw.gaindBEfar+20*log10(emw.af3(8,8,1,0.48,0.48,0,0,0,0))+10*log10(1/64)
از آنجایی که مقیاس دسی بل است، ضرب ضریب آرایه نشان دهنده جمع بندی در عبارت است.
پارامتر | شرح | بحث و جدل | واحد |
nx | تعداد عناصر در امتداد محور x | 8 | بدون بعد |
را | تعداد عناصر در امتداد محور y | 8 | بدون بعد |
nz | تعداد عناصر در امتداد محور z | 1 | بدون بعد |
dx | فاصله بین عناصر آرایه در امتداد محور x | 0.48 | طول موج |
دو | فاصله بین عناصر آرایه در امتداد محور y | 0.48 | طول موج |
dz | فاصله بین عناصر آرایه در امتداد محور z | 0 | طول موج |
آلفاکس | پیشرفت فاز در امتداد محور x | 0 | رادیان |
آلفا | پیشرفت فاز در امتداد محور y | 0 | رادیان |
الفاز | پیشرفت فاز در امتداد محور z | 0 | رادیان |
فرض بر این است که آرایه توسط یک شبکه توزیع یکنواخت ورودی تک برانگیخته می شود، بنابراین توان ورودی باید با ضریب 10*log10 (1/ تعداد کل عناصر ) مقیاس شود . جهت پرتو اصلی را می توان با تعریف پیشرفت فاز غیرصفر در ضریب آرایه یکنواخت هدایت کرد. حداکثر جهت تابش ضریب آرایه در امتداد محور x با زاویه θ از محور x در پیشرفت فاز با استفاده از
شکل 9 استفاده از ضریب آرایه آنتن را نشان می دهد. این شامل سه نمودار برای نشان دادن تکامل الگوی تابش آنتن از یک آنتن به یک آرایه آنتن سنتز شده از طریق ضریب آرایه یکنواخت است:
1 | بهره آنتن تک میکرواستریپ پچ. |
2 | الگوی تشعشع ضریب آرایه یکنواخت به گونه‌ای پیکربندی شده است که حداکثر تابش را در 60 درجه از محور x با تنظیم مقدار آلفاکس مطابق جدول 2 داشته باشد . |
3 | بهره آرایه آنتن پچ میکرواستریپ 8 در 8، با استفاده از فاکتور آرایه تعریف شده در بالا. |
بحث و جدل | ارزش | واحد |
آلفاکس | -2*pi*0.48*cos(pi/3) | رادیان |
ارزیابی ضریب آرایه را می توان با استفاده از مجموعه داده آرایه بدون تایپ یک عبارت طولانی ساده کرد. استفاده از مجموعه داده عامل آرایه در دستورالعمل های گام به گام توضیح داده شده است.
شکل 8: الگوی تابش میدان دور یک آرایه آنتن پچ میکرواستریپ مجازی 8 در 8.
شکل 9: بهره آنتن تک پچ، ضریب آرایه یکنواخت 8 در 8، بهره آرایه آنتن پچ میکرواستریپ 8 در 8 در مقیاس دسی بل رسم شده است.
بخش پایانی این مدل آموزشی نشان می‌دهد که چگونه می‌توان از انطباق مش برای افزایش دقت نتیجه، با ظریف‌تر کردن مش در مناطقی که بیشترین اهمیت را برای نتایج دارد، استفاده کرد. شکل 10 مش را پس از اجرای مطالعه دامنه فرکانس، RF Adaptive Mesh نشان می دهد. در مقایسه با مش اولیه، مش تطبیق داده شده در اطراف لبه های وصله بسیار ظریف تر است، به جز جایی که قدرت میدان کم است.
شکل 10: مش پس از اجرای دامنه فرکانس، مطالعه مش تطبیقی RF.
شکل 11 نشان می دهد که چگونه انطباق مش برای رسیدن به تحمل پایان 0.02 همگرا می شود.
شکل 11: این نمودار همگرایی فرآیند انطباق مش را نشان می دهد. این فرآیند با رسیدن به تلورانس 0.02 متوقف می شود.
در نهایت، شکل 12 نشان می دهد که رزونانس در هنگام استفاده از مش سازگارتر به فرکانس های بالاتر تغییر می کند.
شکل 12: مقایسه طیف های فرکانس برای مش اولیه و مش سازگار.
نکاتی درباره پیاده سازی COMSOL
این مثال از مرحله مطالعه جابجایی فرکانس تطبیقی، بر اساس تکنیک کاهش سفارش مدل، ارزیابی شکل موج مجانبی (AWE)، برای محاسبه پاسخ فرکانسی آنتن با وضوح فرکانس خوب استفاده می‌کند. این رویکرد سریعتر از یک جاروی فرکانس معمولی است که در مطالعه دامنه فرکانس با استفاده از همان وضوح فرکانس خوب انجام می‌شود، اما تجزیه و تحلیل از نظر محاسباتی فشرده است و ممکن است در هنگام اجرای Adaptive Frequency Sweep به بیش از 5 گیگابایت رم نیاز داشته باشد. نتایج محاسبه شده می تواند به مقدار تحمل نسبی در پنجره تنظیمات حساس باشد. برای افزایش دقت، می توان مقدار دقیق تری را اعمال کرد.
مسیر کتابخانه برنامه: RF_Module/Antenna_Arrays/microstrip_patch_antenna_inset
دستورالعمل های مدل سازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
Model Wizard کلیک کنید .مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard ، روی  3D کلیک کنید . |
2 | در درخت انتخاب فیزیک ، فرکانس رادیویی > امواج الکترومغناطیسی، دامنه فرکانس (emw) را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
5 | در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Frequency Domain را انتخاب کنید . |
6 |  روی Done کلیک کنید . |
مطالعه 1
مرحله 1: دامنه فرکانس
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش مطالعه 1 ، روی مرحله 1: دامنه فرکانس کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دامنه فرکانس ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن فرکانس ، 1.575[GHz] را تایپ کنید . |
تعاریف جهانی
پارامترهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | ارزش | شرح |
د | 60 [میلی] | 0.001524 متر | ضخامت بستر |
w_line | 3.2[mm] | 0.0032 متر | عرض خط 50 اهم |
w_patch | 53[mm] | 0.053 متر | عرض پچ |
l_patch | 52[mm] | 0.052 متر | طول پچ |
w_خرد | 7[mm] | 0.007 متر | تنظیم عرض خرد |
l_خرد | 15.5 [mm] | 0.0155 متر | تنظیم طول خرد |
w_sub | 100[mm] | 0.1 متر | عرض بستر |
l_sub | 100[mm] | 0.1 متر | طول بستر |
فرکانس_دقیقه | 1.545 [گیگاهرتز] | 1.545E9 هرتز | حداقل فرکانس |
freq_max | 1.605 [گیگاهرتز] | 1.605E9 هرتز | حداکثر فرکانس |
lda_min | c_const/freq_max | 0.18679 متر | حداقل طول موج |
در اینجا mil به واحد میلی اینچ اشاره دارد، یعنی 1 mil = 0.0254 میلی متر.
هندسه 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Geometry 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات هندسه ، بخش Units را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد طول ، میلی متر را انتخاب کنید . |
ابتدا بلوک بستر را ایجاد کنید.
لایه
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Block کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Block ، Substrate را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Size and Shape را پیدا کنید . در قسمت متن Width ، w_sub را تایپ کنید . |
4 | در قسمت Depth text l_sub را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن ارتفاع ، d را تایپ کنید . |
6 | قسمت Position را پیدا کنید . از لیست پایه ، مرکز را انتخاب کنید . |
7 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
حالا آنتن پچ را اضافه کنید.
پچ
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Block کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Block ، Patch را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Size and Shape را پیدا کنید . در قسمت متن Width ، w_patch را تایپ کنید . |
4 | در قسمت Depth text، l_patch را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن ارتفاع ، d را تایپ کنید . |
6 | قسمت Position را پیدا کنید . از لیست پایه ، مرکز را انتخاب کنید . |
7 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
قطعات منطبق با امپدانس و یک خط تغذیه 50 Ω ایجاد کنید.
خرد
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Block کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Block ، در قسمت Label text Stub را تایپ کنید . |
3 | قسمت Size and Shape را پیدا کنید . در قسمت متن Width ، w_stub را تایپ کنید . |
4 | در قسمت Depth text l_stub را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن ارتفاع ، d را تایپ کنید . |
6 | قسمت Position را پیدا کنید . از لیست پایه ، مرکز را انتخاب کنید . |
7 | در قسمت متن x ، w_stub/2+w_line/2 را تایپ کنید . |
8 | در قسمت متن y ، l_stub/2-l_patch/2 را تایپ کنید . |
9 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
کپی 1 (کپی1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Transforms کلیک کنید و Copy را انتخاب کنید . |
2 | فقط شی blk3 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای کپی ، بخش Displacement را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متن x ، -w_stub-w_line را تایپ کنید . |
5 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
تفاوت 1 (dif1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Difference را انتخاب کنید . |
2 | فقط شی blk2 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای تفاوت ، بخش تفاوت را پیدا کنید . |
4 | زیربخش اشیاء را برای تفریق پیدا کنید . برای انتخاب دکمه ضامن  فعال کردن انتخاب کلیک کنید . |
5 | فقط اشیاء blk3 و copy1 را انتخاب کنید. |
6 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
رندر وایرفریم را انتخاب کنید تا دید بهتری از قسمت های داخلی داشته باشید.
7 |  روی دکمه Wireframe Rendering در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
با هوای اطراف و مناطق PML ادامه دهید.
کره 1 (sph1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Sphere کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Sphere ، بخش Size را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، l_sub را تایپ کنید . |
4 | برای گسترش بخش لایه ها کلیک کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام لایه | ضخامت (میلی متر) |
لایه 1 | l_sub/5 |
5 |  روی Build All Objects کلیک کنید . |
6 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
تعاریف
اکنون، برخی از انتخاب‌ها را اضافه کنید که بعداً هنگام تعریف انتخاب‌ها برای مواد، ویژگی‌های فیزیکی و نمودارها استفاده می‌شوند.
بندر توده ای
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Lumped Port را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 |  روی Paste Selection کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره ای Paste Selection ، در قسمت Selection text عدد 26 را تایپ کنید . |
6 | روی OK کلیک کنید .  |
لایه
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Substrate را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه های 6 و 7 را انتخاب کنید.  |
PML
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، PML را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه های 1-4 و 8-11 را انتخاب کنید.  |
اینها همه از بیرونی ترین حوزه های کره هستند.
هوا
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Air را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه 5 را انتخاب کنید.  |
PML، مرزهای خارجی
1 | در نوار ابزار تعاریف ،  روی مجاور کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مجاور ، PML، Exterior Boundaries را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . در قسمت انتخاب‌های ورودی ، روی افزودن کلیک کنید .  |
4 | در کادر محاوره ای افزودن ، PML را در لیست انتخاب های ورودی انتخاب کنید . |
5 | روی OK کلیک کنید . |
هوا، مرزهای خارجی
1 | در نوار ابزار تعاریف ،  روی مجاور کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مجاور ، Air, Exterior Boundaries را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . در قسمت انتخاب‌های ورودی ، روی افزودن کلیک کنید .  |
4 | در کادر محاوره‌ای افزودن ، هوا را در لیست انتخاب‌های ورودی انتخاب کنید . |
5 | روی OK کلیک کنید . |
PML، مرزهای داخلی
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Intersection کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تقاطع ، PML، Inside Boundaries را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Geometric Entity Level را پیدا کنید . از لیست Level ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . در قسمت «انتخاب‌ها برای تقاطع» ، روی  «افزودن» کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره‌ای افزودن ، در فهرست انتخاب‌ها برای تقاطع ، PML، مرزهای خارجی و هوا، مرزهای خارجی را انتخاب کنید . |
6 | روی OK کلیک کنید . |
مرزهای بستر
1 | در نوار ابزار تعاریف ،  روی مجاور کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مجاور ، Substrate Boundaries را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . در قسمت انتخاب‌های ورودی ، روی افزودن کلیک کنید .  |
4 | در کادر محاوره ای افزودن ، Substrate را در لیست انتخاب های ورودی انتخاب کنید . |
5 | روی OK کلیک کنید . |
کاملاً منطبق بر لایه 1 (pml1)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی لایه  کاملاً منطبق کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای لایه کاملاً منطبق ، قسمت انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، PML را انتخاب کنید .  |
4 | قسمت Geometry را پیدا کنید . از لیست Type ، Spherical را انتخاب کنید . |
تعاریف
مشاهده 1
برخی دامنه ها و مرزها را سرکوب کنید. این به دیدن قسمت های داخلی هنگام تنظیم فیزیک و بررسی مش کمک می کند.
پنهان کردن برای فیزیک 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی View 1 کلیک راست کرده و Hide for Physics را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه های 2 و 9 را انتخاب کنید.  |
پنهان کردن برای فیزیک 2
1 | روی View 1 کلیک راست کرده و Hide for Physics را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پنهان کردن فیزیک ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرزهای 10 و 33 را انتخاب کنید.  |
دامنه ها و مرزهای پنهان را می توان با فشار دادن دکمه View All ، View Hidden Only یا Reset Hiding در نوار ابزار Graphic Window نشان داد.
قبل از ایجاد مواد برای مدل، فیزیک را مشخص کنید. با استفاده از این اطلاعات، نرم افزار می تواند خواص مواد مورد نیاز را تشخیص دهد.
امواج الکترومغناطیسی، دامنه فرکانس (EMW)
هادی الکتریکی کامل 2
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی امواج الکترومغناطیسی ، دامنه فرکانس (emw) کلیک راست کرده و شرایط مرزی Perfect Electric Conductor را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 15، 20 و 21 را انتخاب کنید. |
پورت انجماد 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Lumped Port را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for Lumped Port ، بخش Boundary Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، پورت یکپارچه را انتخاب کنید . |
4 |  روی دکمه Zoom In در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
برای پورت اول، تحریک موج به طور پیش فرض روشن است .
دامنه میدان دور 1
در نوار ابزار Physics ، روی Domains کلیک کنید و دامنه Far-Field Domain را انتخاب کنید .
Domains کلیک کنید و دامنه Far-Field Domain را انتخاب کنید .مواد را اضافه کنید
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material باز شود . |
2 | به پنجره Add Material بروید . |
3 | در درخت، Built-in>Air را انتخاب کنید . |
4 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material بسته شود . |
مواد
لایه
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Materials راست کلیک کرده و Blank Material را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مواد ، Substrate را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . از لیست انتخاب ، Substrate را انتخاب کنید .  |
4 | قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
مجوز نسبی | epsilonr_iso ; epsilonrii = epsilonr_iso، epsilonrij = 0 | 3.38 | 1 | پایه ای |
نفوذپذیری نسبی | mur_eye ; murii = mur_iso، murij = 0 | 1 | 1 | پایه ای |
رسانایی الکتریکی | sigma_iso ; sigmaii = sigma_iso، sigmaij = 0 | 0 | S/m | پایه ای |
مش 1
در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Mesh 1 کلیک راست کرده و Build All را انتخاب کنید .
مطالعه 1
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی محاسبه کلیک کنید .
روی محاسبه کلیک کنید .نتایج
چند برش
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results>Electric Field (emw) را گسترش دهید ، سپس روی Multislice کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Multislice ، بخش Multiplane Data را پیدا کنید . |
3 | زیربخش X-planes را پیدا کنید . در قسمت متن Planes عدد 0 را تایپ کنید . |
4 | زیربخش Y-planes را پیدا کنید . در قسمت متن Planes عدد 0 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید .  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
6 | در کادر محاوره ای Color Table ، Thermal>ThermalDark را در درخت انتخاب کنید. |
7 | روی OK کلیک کنید . |
انتخاب 1
1 | روی Multislice کلیک راست کرده و Selection را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه های 6 و 7 را انتخاب کنید. |
میدان الکتریکی (emw)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Results روی Electric Field (emw) کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 3D Plot Group ، قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
3 | کادر بررسی لبه های مجموعه داده Plot را پاک کنید . |
فلش جلد 1
1 | روی Electric Field (emw) کلیک راست کرده و Arrow Volume را انتخاب کنید . |
2 | در نوار ابزار Electric Field (emw) ، روی  Plot کلیک کنید . |
3 | در پنجره Model Builder ، روی Arrow Volume 1 کلیک کنید . |
4 | در پنجره تنظیمات برای حجم پیکان ، بخش موقعیت یابی پیکان را پیدا کنید . |
5 | زیربخش X grid points را پیدا کنید . در قسمت متنی Points ، 1 را تایپ کنید . |
6 | زیربخش نقاط شبکه Y را پیدا کنید . در قسمت متنی Points عدد 31 را تایپ کنید . |
7 | زیربخش نقاط شبکه Z را پیدا کنید . در قسمت متنی Points عدد 31 را تایپ کنید . |
8 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از فهرست طول پیکان ، Logarithmic را انتخاب کنید . |
انتخاب 1
1 | روی فلش جلد 1 کلیک راست کرده و Selection را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه 5 را انتخاب کنید. |
بیان رنگ 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Arrow Volume 1 کلیک راست کرده و Color Expression را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Color Expression ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، 20*log10(emw.normE) را تایپ کنید . |
4 | در نوار ابزار Electric Field (emw) ، روی  Plot کلیک کنید . |
میدان های الکتریکی قوی در لبه های تابشی مشاهده می شود. شکل 3 را ببینید و قطبش غالب را در چشم انداز بررسی کنید.
میدان دور دو بعدی (EMW)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Results روی 2D Far Field (emw) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه پلات قطبی ، برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . |
3 | از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن عنوان ، Far-field gain، dBi را تایپ کنید . |
الگوی تشعشع 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره 2D Far Field (emw) را گسترش دهید ، سپس روی Radiation Pattern 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای الگوی تشعشع ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Electromagnetic Waves، Frequency Domain>Far field>emw.gaindBEfar – Far-field gain، dBi را انتخاب کنید . |
3 | بخش ارزیابی را پیدا کنید . زیربخش جهت مرجع را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 0 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن y ، 1 را تایپ کنید . |
5 | زیربخش Normal vector را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 1 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن z ، 0 را تایپ کنید . |
7 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
8 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
هواپیمای الکترونیکی |
الگوی تشعشع 2
1 | روی Results>2D Far Field (emw)>Radiation Pattern 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای الگوی تشعشع ، بخش ارزیابی را پیدا کنید . |
3 | زیربخش Normal vector را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 0 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن y ، -1 را تایپ کنید . |
5 | زیربخش جهت مرجع را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 1 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن y عدد 0 را تایپ کنید . |
7 | برای گسترش بخش Coloring and Style کلیک کنید . زیربخش Line style را پیدا کنید . از لیست Line ، Dashed را انتخاب کنید . |
8 | قسمت Legends را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
هواپیمای H |
9 | در نوار ابزار 2D Far Field (emw) ، روی  Plot کلیک کنید . |
این الگوهای افزایش میدان دور در صفحه E و H است ( شکل 4 ). صفحه E و H یک آنتن پلاریزه خطی با قطبش غالب در دید باریکه تعریف می شود. صفحه E شامل قطبش اصلی، E y در این مدل است، در حالی که صفحه H عمود بر قطبش اصلی است.
الگوی تشعشع 1
نمودار میدان دور 3 بعدی پیش فرض هنجار میدان دور الکتریکی را که از میدان نزدیک با استفاده از فرمول Stratton-Chu محاسبه می شود، ارزیابی می کند. هنگامی که میدان دور سه بعدی تجسم می شود و جهت محاسبه روشن است، حداکثر جهت دهی آنتن را نیز محاسبه می کند. عبارت Directivity پیش‌فرض برای امواج الکترومغناطیسی، دامنه فرکانس روی emw.normEfar^2 تنظیم شده است ، زیرا جهت آنتن با حداکثر شدت تابش، یعنی حداکثر چگالی توان در واحد زاویه جامد، تعریف می‌شود. محاسبه جهت گیری نه تنها برای الکترومغناطیسی بلکه برای سایر فیزیک ها مانند آکوستیک نیز استفاده می شود، جایی که عبارت Directivityیک عبارت ورودی متفاوت دارد. حداکثر مقدار هدایت محاسبه شده برای آنتن پچ میکرواستریپ حدود 6.9 دسی بل است.
حاشیه نویسی 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results>3D Far Field، Gain (emw) را گسترش دهید . |
2 | روی 3D Far Field کلیک راست کنید ، Gain (emw) و Annotation را انتخاب کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای حاشیه نویسی ، بخش حاشیه نویسی را پیدا کنید . |
4 | در قسمت Text ، Maximum Directivity: 6.9 dB را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن Z ، 1.71 را تایپ کنید . |
مکان بر اساس حداکثر مقدار normEfar در دید آنتن تنظیم می شود.
6 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست رنگ پس زمینه ، سفید را انتخاب کنید . |
7 | تیک Show frame را انتخاب کنید . |
8 | در نوار ابزار 3D Far Field، Gain (emw) ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار الگوی تابش میدان دور 3 بعدی را با شکل 5 مقایسه کنید .
ویژگی تطبیق ورودی (S 11 ) را در فرکانس شبیه سازی شده بررسی کنید.
گروه طرح سه بعدی 4
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results>Derived Values را گسترش دهید . |
2 | روی Results کلیک راست کرده و 3D Plot Group را انتخاب کنید . |
ایزورفیس 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی 3D Plot Group 4 کلیک راست کرده و Isosurface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Isosurface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، 20*log10(emw.normE) را تایپ کنید . |
4 | قسمت Levels را پیدا کنید . در فیلد متنی مجموع سطوح ، 20 را تایپ کنید . |
انتخاب 1
1 | روی Isosurface 1 کلیک راست کرده و Selection را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه های 5-7 را انتخاب کنید. |
فیلتر 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Isosurface 1 راست کلیک کرده و Filter را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای فیلتر ، قسمت انتخاب عنصر را پیدا کنید . |
3 | در قسمت عبارت Logical for inclusion متن، x>0 را تایپ کنید . |
4 | در نوار ابزار 3D Plot Group 4 ، روی  Plot کلیک کنید . |
شکل 6 نمودار هم سطح فوق را نشان می دهد.
توجه داشته باشید که شبیه سازی زیر به بیش از 5 گیگابایت رم نیاز دارد.
به منظور داشتن نمودار پارامتر S آنتن پچ میکرواستریپ با وضوح فرکانس خوب، مدل را با استفاده از جابجایی فرکانس تطبیقی بر اساس ارزیابی شکل موج مجانبی (AWE) تحلیل کنید. هنگامی که یک دستگاه یک پاسخ فرکانسی به آرامی متغیر ارائه می دهد، حل کننده AWE بسیار سریعتر از حل کننده دامنه فرکانس معمولی است، زمانی که شبیه سازی را برای بسیاری از نقاط فرکانس اجرا می کند.
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 انتخاب مطالعه ، مطالعات پیش‌فرض برای واسط‌های فیزیک انتخاب شده > جابجایی فرکانس تطبیقی 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
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | تیک Generate defaults defaults را پاک کنید . |
مرحله 1: جابجایی فرکانس تطبیقی
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش مطالعه 2 ، روی Step 1: Adaptive Frequency Sweep کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جابجایی فرکانس تطبیقی ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن فرکانس ها محدوده (freq_min, 100[kHz],freq_max) را تایپ کنید . |
یک منحنی ارزش اسکالر که به آرامی متغیر است برای عبارات AWE به خوبی کار می کند. برای دستگاه‌های تک پورت مانند آنتن‌ها، یک عبارت AWE ساده S11 است . با این حال، اگر پاسخ فرکانس عبارت AWE حاوی یک گرادیان بی نهایت باشد – موردی برای مقدار S 11 یک آنتن، با تطابق امپدانس عالی در یک نقطه فرکانس واحد – تکمیل شبیه‌سازی بیشتر طول می‌کشد. اگر تلفات آنتن ناچیز باشد، یک عبارت جایگزین مانند sqrt(1-abs(comp1.emw.S11)^2) ممکن است به خوبی کار کند و زمان محاسبه را کاهش دهد. وقتی نوع بیان AWE روی Physics کنترل شده در تنظیمات مطالعه جابجایی فرکانس تطبیقی تنظیم شده است، sqrt(1-abs(comp1.emw.S11)^2)به طور خودکار برای دستگاه های یک پورت استفاده می شود.
از آنجایی که چنین مرحله فرکانس خوبی راه حلی با حافظه فشرده ایجاد می کند، اندازه فایل مدل با ذخیره شدن به شدت افزایش می یابد. زمانی که فقط پاسخ فرکانسی متغیرهای مربوط به پورت مورد توجه است، لازم نیست همه راه حل های میدانی ذخیره شوند. با انتخاب کادرهای ذخیره در خروجی در Values of Dependent Variablesبخش، ما می توانیم بخشی از مدل را که راه حل محاسبه شده در آن ذخیره می شود، کنترل کنیم. ما فقط انتخابی را اضافه می کنیم که شامل مرزهایی است که در آن متغیرهای پورت محاسبه می شوند. اندازه پورت یکپارچه معمولاً در مقایسه با کل دامنه مدل‌سازی بسیار کوچک است و اندازه فایل ذخیره‌شده با مرحله فرکانس خوب کم و بیش اندازه مدل جاروب فرکانس گسسته معمولی است، زمانی که فقط راه‌حل‌های مرزهای پورت یکپارچه ذخیره می‌شوند.
4 | قسمت Values of Dependent Variables را پیدا کنید . فیلدهای Store را در زیربخش خروجی پیدا کنید . از لیست تنظیمات ، برای انتخاب ها را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت Selections ، روی  افزودن کلیک کنید . |
6 | در کادر محاوره‌ای افزودن ، در لیست انتخاب‌ها ، Port Lumped را انتخاب کنید . |
7 | روی OK کلیک کنید . |
برای محاسبه پارامترهای S لازم است که مرزهای پورت یکپارچه نیز لحاظ شود. با انتخاب تنها مرزهای پورت یکپارچه برای فیلدهای Store در تنظیمات خروجی، می توان حجم فایل مدل را به میزان قابل توجهی کاهش داد.
8 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
پارامتر S، ارزیابی شکل موج مجانبی
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، Asymptotic Waveform Evaluation را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست مجموعه داده ، مطالعه 2/راه حل 2 (sol2) را انتخاب کنید . |
4 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن عنوان ، Adaptive Frequency Sweep، Microstrip Patch Antenna را تایپ کنید . |
6 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، پایین سمت راست را انتخاب کنید . |
جهانی 1
1 | روی S-parameter، Asymptotic Waveform Evaluation کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، روی Add Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Electromagnetic Waves، Frequency Domain>Ports>emw.S11dB – S11 را انتخاب کنید . |
3 | در پارامتر S، نوار ابزار Asymptotic Waveform Evaluation ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار پارامتر S را در شکل 7 مرور کنید .
دستورالعمل های زیر نشان می دهد که چگونه می توان یک ارزیابی سریع از الگوی تابش میدان دور یک آرایه آنتن با استفاده از عملگر عامل آرایه یکنواخت انجام داد.
ضریب آرایه 1
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  More Datasets کلیک کنید و Array Factor را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Array Factor ، قسمت Array Definition را پیدا کنید . |
3 | در اندازه آرایه ردیف ، x را روی 8 تنظیم کنید . |
4 | در اندازه آرایه ردیف ، y را روی 8 تنظیم کنید . |
5 | در ردیف Displacement ، x را روی 0.48 قرار دهید . |
6 | در ردیف Displacement y را روی 0.48 قرار دهید . |
7 | بخش ارزیابی را پیدا کنید . از لیست مقیاس ، dB را انتخاب کنید . |
8 | چک باکس Normalization را انتخاب کنید . |
میدان دور سه بعدی، آرایه مجازی
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  3D Plot Group کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات گروه طرح سه بعدی ، 3D Far Field، Virtual Array را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید. |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، Array Factor 1 را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Color Legend را پیدا کنید . چک باکس نمایش مقادیر حداکثر و حداقل را انتخاب کنید . |
الگوی تشعشع 1
1 | در نوار ابزار 3D Far Field، Virtual Array ، روی  More Plots کلیک کنید و Radiation Pattern را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای الگوی تشعشع ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، emw.gaindBEfar را تایپ کنید . |
ترکیب با مجموعه داده Array Factor ، عبارت نمودار استفاده شده در بالا معادل emw.gaindBEfar+20*log10(emw.af3(8,8,1,0.48,0.48,0,0,0,0))+10*log10 است. (1/64) .
برای استفاده از عملگر عامل آرایه یکنواخت af3 به بخش نتایج و بحث مراجعه کنید .
4 | تیک Threshold را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، -30 را تایپ کنید . |
5 | بخش ارزیابی را پیدا کنید . زیربخش Angles را پیدا کنید . در قسمت متنی Number of elevation angles عدد 180 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متنی Number of azimuth angles عدد 180 را تایپ کنید . |
7 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید .  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
8 | در کادر محاوره ای Color Table ، Thermal>HeatCamera را در درخت انتخاب کنید. |
9 | روی OK کلیک کنید . |
10 | در نوار ابزار 3D Far Field، Virtual Array ، روی  Plot کلیک کنید . |
الگوی تابش میدان دور یک آرایه آنتن پچ میکرواستریپ مجازی 8×8 در شکل 8 نشان داده شده است .
ضریب آرایه 2
1 | در پنجره Model Builder ، در Results>Datasets روی Array Factor 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Array Factor ، قسمت Array Definition را پیدا کنید . |
3 | در ردیف تغییر فاز ، x را روی -2*pi*0.48*cos(pi/3) قرار دهید . |
2D Far Field Gain (dB)، آرایه مجازی
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و Polar Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Polar Plot Group ، 2D Far Field Gain (dB)، Virtual Array را در قسمت نوشتاری Label تایپ کنید . |
3 | قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن عنوان ، 8×8 Microstrip Patch Antenna Array را تایپ کنید . |
5 | قسمت Axis را پیدا کنید . تیک گزینه Manual axis limits را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت حداقل متن r ، -15 را تایپ کنید . |
7 | در قسمت حداکثر متن r ، عدد 25 را تایپ کنید . |
8 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، سمت چپ بالا را انتخاب کنید . |
الگوی تشعشع 1
1 | در نوار ابزار 2D Far Field Gain (dB)، Virtual Array ، روی  More Plots کلیک کنید و Radiation Pattern را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای الگوی تشعشع ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، emw.gaindBEfar را تایپ کنید . |
4 | بخش ارزیابی را پیدا کنید . زیربخش Angles را پیدا کنید . در قسمت متنی Number of angles ، 360 را تایپ کنید . |
5 | زیربخش Normal vector را پیدا کنید . در قسمت متن y ، -1 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن z ، 0 را تایپ کنید . |
7 | قسمت Legends را پیدا کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
8 | از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
9 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
بهره آنتن تک پچ |
10 | در نوار ابزار 2D Far Field Gain (dB)، Virtual Array ، روی  Plot کلیک کنید . |
الگوی تشعشع 2
1 | روی Radiation Pattern 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای الگوی تشعشع ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، Array Factor 2 را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Expression را پیدا کنید . در قسمت Expression text، 1 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Legends را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
ضریب آرایه یکنواخت 8×8 |
6 | در نوار ابزار 2D Far Field Gain (dB)، Virtual Array ، روی  Plot کلیک کنید . |
الگوی تشعشع 3
1 | روی Radiation Pattern 2 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای الگوی تشعشع ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، Array Factor 2 را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Expression را پیدا کنید . در قسمت متن Expression ، emw.gaindBEfar را تایپ کنید . |
5 | قسمت Legends را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
افزایش آرایه آنتن پچ 8×8 |
6 | در نوار ابزار 2D Far Field Gain (dB)، Virtual Array ، روی  Plot کلیک کنید . |
شکل 9 را برای بهره در مقیاس dB آرایه آنتن پچ میکرواستریپ مجازی 8×8 ببینید . با ضریب آرایه یکنواخت که حداکثر تابش را در 60 درجه از محور x دارد رسم می شود .
اضافه کردن مطالعه
بعد، مطالعه دامنه فرکانس، مش تطبیقی RF را انجام دهید.
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 انتخاب مطالعه ، مطالعات پیش‌فرض برای واسط‌های فیزیک انتخاب شده > دامنه فرکانس، مش تطبیقی RF 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 3
مرحله 1: دامنه فرکانس، مش تطبیقی RF
1 | در پنجره تنظیمات برای دامنه فرکانس ، مش تطبیقی RF ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
2 |  روی Range کلیک کنید . |
3 | در کادر محاوره‌ای Range ، تعداد مقادیر را از لیست روش ورود انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن شروع ، عبارت freq_min را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن Stop ، freq_max را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متنی Number of values عدد 5 را تایپ کنید . |
7 | روی Replace کلیک کنید . |
8 | در پنجره Model Builder ، روی Study 3 کلیک کنید . |
9 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
10 | کادر بررسی Generate defaults default را پاک کنید ، زیرا پارامتر S پیش‌فرض و نمودارهای میدان دور برای مطالعه انطباق مش جالب نیستند. با این حال، در مراحل زیر یک نمودار میدانی ساخته می‌شود، بنابراین پیشرفت تطبیق مش را می‌توان در حین حل دنبال کرد. |
راه حل 3 (sol3)
در نوار ابزار مطالعه ، روی Show Default Solver کلیک کنید تا مجموعه داده برای این مطالعه ایجاد شود. نمودار فیلدی که ایجاد خواهد شد به این مجموعه داده اشاره دارد.
Show Default Solver کلیک کنید تا مجموعه داده برای این مطالعه ایجاد شود. نمودار فیلدی که ایجاد خواهد شد به این مجموعه داده اشاره دارد.نتایج
میدان الکتریکی (emw)، انطباق مش
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 3D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، فیلد Electric Field (emw)، Mesh Adaptation را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید. |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از فهرست مجموعه داده ، Study 3/Adaptive Mesh Refinement Solutions 1 (sol4) را انتخاب کنید . |
چند برش 1
1 | در نوار ابزار Electric Field (emw)، Mesh Adaptation ، روی  More Plots کلیک کنید و Multislice را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Multislice ، بخش Multiplane Data را پیدا کنید . |
3 | زیربخش X-planes را پیدا کنید . در قسمت متن Planes عدد 0 را تایپ کنید . |
4 | زیربخش Y-planes را پیدا کنید . در قسمت متن Planes عدد 0 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید .  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
6 | در کادر محاوره ای Color Table ، Thermal>Thermal را در درخت انتخاب کنید. |
7 | روی OK کلیک کنید . |
انتخاب 1
1 | روی Multislice 1 کلیک راست کرده و Selection را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب ، قسمت انتخاب را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Substrate را انتخاب کنید . |
میدان الکتریکی (emw)، انطباق مش
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی Electric Field (emw)، Mesh Adaptation کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 3D Plot Group ، بخش Color Legend را پیدا کنید . |
3 | تیک Show legends را پاک کنید . |
سطح 1
روی Electric Field (emw)، Mesh Adaptation کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید .
انتخاب 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Surface 1 کلیک راست کرده و Selection را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب ، قسمت انتخاب را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، PML، Inside Boundaries را انتخاب کنید . |
4 | در لیست، 10 (پنهان) و 33 (پنهان) را انتخاب کنید . |
5 |  برای جلوگیری از تجسم مش روی مرزهایی که در غیر این صورت در نمای فیزیک پنهان هستند، روی حذف از انتخاب کلیک کنید . |
6 | فقط مرزهای 9، 11، 12، 32، 37 و 40 را انتخاب کنید. |
سطح 2
1 | در پنجره Model Builder ، در زیر Results>Electric Field (emw)، Mesh Adaptation روی Surface 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید تا اولین نمودار از دو سطح را برای تجسم مش اضافه کنید. |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text، 1 را تایپ کنید . |
4 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست Coloring ، Uniform را انتخاب کنید . |
5 | از لیست رنگ ، خاکستری را انتخاب کنید . |
6 | تیک Wireframe را انتخاب کنید . |
سطح 3
روی Surface 2 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید .
انتخاب 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Surface 3 را گسترش دهید ، سپس روی Selection 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب ، قسمت انتخاب را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Substrate Boundaries را انتخاب کنید . |
مطالعه 3
مرحله 1: دامنه فرکانس، مش تطبیقی RF
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش مطالعه 3 ، روی مرحله 1: دامنه فرکانس ، مش تطبیقی RF کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای دامنه فرکانس ، مش تطبیقی RF ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متنی Damping Factor ، 0.05 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متنی Maximum number of adaptations عدد 20 را تایپ کنید . |
5 | برای گسترش بخش Results while Solving کلیک کنید . کادر Plot را انتخاب کنید . |
6 | از لیست گروه Plot ، Electric Field (emw)، Mesh Adaptation را انتخاب کنید . |
نما را تنظیم کنید تا مش روی هم روی بستر و هم مرز به سمت PML را به وضوح ببینید.
7 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
8 |  روی دکمه Zoom In در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
9 |  روی دکمه Zoom In در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
10 |  روی دکمه Zoom In در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
11 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
در پنجره گرافیک، نحوه تطبیق مش را در حین حل دنبال کنید.
نتایج
میدان الکتریکی (emw)، انطباق مش
توجه داشته باشید که مش در توری سازگار در اطراف لبه های وصله در مقایسه با مش اصلی بسیار متراکم تر است، به جز جایی که قدرت میدان کم است.
بیان ختم هدف گرا 2
این نمودار نشان می دهد که چگونه انطباق مش همگرا می شود و زمانی که اندازه افزایش کمتر از تحمل 0.02 است متوقف می شود.
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 انتخاب مطالعه ، مطالعات پیش‌فرض برای واسط‌های فیزیک انتخاب شده > جابجایی فرکانس تطبیقی 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 4
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 4 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | چک باکس Generate defaults default را پاک کنید ، زیرا ما دوباره فیلد را در این مطالعه ذخیره نخواهیم کرد. بنابراین، تولید نمودارهای فیلد پیش فرض فایده ای ندارد. |
مرحله 1: جابجایی فرکانس تطبیقی
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش مطالعه 4، روی مرحله 1: جابجایی فرکانس تطبیقی کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جابجایی فرکانس تطبیقی ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن فرکانس ها محدوده (freq_min, 100[kHz],freq_max) را تایپ کنید . |
4 | قسمت Values of Dependent Variables را پیدا کنید . فیلدهای Store را در زیربخش خروجی پیدا کنید . از لیست تنظیمات ، برای انتخاب ها را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت Selections ، روی  افزودن کلیک کنید . |
6 | در کادر محاوره‌ای افزودن ، در لیست انتخاب‌ها ، Port Lumped را انتخاب کنید . |
7 | روی OK کلیک کنید . |
باز هم، فقط مرزهای پورت یکپارچه را در محاسبه پارامتر S لحاظ کنید تا اندازه مدل کاهش یابد.
8 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
پارامتر S، ارزیابی شکل موج مجانبی روی مش تطبیقی
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، پارامتر S، ارزیابی شکل موج مجانبی را روی مش تطبیقی در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از فهرست مجموعه داده ، مطالعه 4/راه حل 17 (sol17) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن عنوان ، Adaptive Frequency Sweep، Microstrip Patch Antenna را تایپ کنید . |
6 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، پایین سمت چپ را انتخاب کنید . |
جهانی 1
1 | روی S-parameter، Asymptotic Waveform Evaluation روی Adaptive Mesh کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، روی Add Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Electromagnetic Waves، Frequency Domain>Ports>emw.S11dB – S11 را انتخاب کنید . |
3 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
4 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
مش تطبیقی |
5 | روی Global 1 کلیک راست کرده و Copy را انتخاب کنید . |
جهانی 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی S-parameter، Asymptotic Waveform Evaluation روی Adaptive Mesh کلیک راست کرده و Paste 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 Legends را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
مش اولیه |
5 | در پارامتر S، ارزیابی شکل موج مجانبی در نوار ابزار Adaptive Mesh، روی  Plot کلیک کنید . |
برای مش متراکم تر و سازگارتر، رزونانس به فرکانس کمی بالاتر رفته است.
