 |
معرفی
این مثال آموزشی نحوه تنظیم ویژگی‌های پورت را در یک رابط فیزیک هنگام طراحی مدار موجبر همسطح زمینی (GCPW) که برای برنامه‌های mmWave مفید است، نشان می‌دهد.
شکل 1: مدل شبیه سازی موجبر همسطح زمینی (GCPW).
تعریف مدل
از ویژگی های پورت می توان برای تحریک و خاتمه یک CPW زمینی استفاده کرد. در این آموزش، یک مدار CPW پایه که توسط vias متالیز شده است، با استفاده از پورت‌های نوع عددی با آنالیز به عنوان گزینه TEM مدلسازی می‌شود . این پیکربندی نیاز به افزودن یک تحلیل حالت مرزی در مطالعه و یک خط یکپارچه سازی برای ولتاژ دارد.ویژگی فرعی برای هر ویژگی پورت برای محاسبه امپدانس مشخصه حالت TEM. امپدانس مشخصه حالت TEM بر اساس توان بر روی مرزهای پورت و ولتاژ بدست آمده از یکپارچه سازی تعریف شده توسط کاربر از طریق ویژگی فرعی فوق محاسبه می شود. امپدانس محاسبه شده، فیلد حالتی را که با مرزهای پورت ترسیم شده است، مقیاس می کند تا مقطع انتهایی مدار را تحریک یا خاتمه دهد. توجه داشته باشید که لبه‌های رسانای فلزی باید در مرزهای پورت عددی گنجانده شوند تا یک حالت مناسب منتشر شود که در مدار CPW زمین‌شده منتشر می‌شود.
ویژگی فیزیک | ویژگی فرعی | مرحله مطالعه | |
مورد در MODEL BUILDER | بندر | خط یکپارچه سازی ولتاژ | تجزیه و تحلیل حالت مرزی |
پیکربندی قابل توجه | نوع عددی به عنوان یک فیلد TEM تجزیه و تحلیل کنید شامل از طریق لبه ها | هندسه خطی را بین دو مرز رسانا تنظیم کنید |
تمام مرزهای رسانا که سطوح فلزی یا آبکاری شده را نشان می‌دهند به عنوان رسانای الکتریکی کامل (PEC) برای ساده‌سازی مراحل مدلسازی تعریف می‌شوند. از آنجایی که حجم vias ها از حوزه های هندسه و شبیه سازی حذف شده است، سطوح آنها به طور پیش فرض روی PEC تنظیم می شود. اگر تلفات ناشی از رسانایی محدود غیر قابل چشم پوشی فرض شود، این مرزها را می توان با یک شرط مرزی انتقالی جایگزین کرد تا تلفات در مدل در نظر گرفته شود.
شرایط مرزی پراکندگی برای بیرونی ترین مرزها اعمال می شود. شرایط مرزی پراکندگی هرگونه تشعشع احتمالی مدار را جذب می کند و فضای باز را تقلید می کند.
نتایج و بحث
پارامترهای S محاسبه‌شده نشان می‌دهد که بازتاب ناشی از عدم تطابق امپدانس حاشیه‌ای است (زیر 30 – dB) و تلفات درج زیر 0.05 دسی‌بل است. پس از تکمیل محاسبات، سه نمودار پیش فرض به طور خودکار تولید می شود. از نمودار هنجار میدان الکتریکی، می توان دید که در کجا میدان های الکتریکی قوی، در امتداد لبه های رسانای اطراف شکاف های بین هادی مرکزی و یک جفت صفحه زمین، محدود شده اند. هنگام انجام تحلیل حالت مرزی برای هر پورت، نمودار فیلد حالت پیش‌فرض با حاشیه‌نویسی مقدار امپدانس محاسبه‌شده در دسترس است. برای جزئیات بیشتر به بخش آموزش مدلسازی زیر مراجعه کنید .
مسیر کتابخانه برنامه: RF_Module/Transmission_Lines_and_Waveguides/gcpw_numeric_tem_port
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 ، مطالعات پیش‌فرض برای واسط‌های فیزیک انتخاب شده > تحلیل حالت مرزی را انتخاب کنید . |
6 |  روی Done کلیک کنید . |
مطالعه 1
مرحله 1: تجزیه و تحلیل حالت مرزی
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش مطالعه 1 ، روی مرحله 1: تجزیه و تحلیل حالت مرزی کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تجزیه و تحلیل حالت مرزی ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت نوشتار فرکانس تحلیل حالت ، 10[GHz] را تایپ کنید . |
4 | کادر جستجوی حالت‌های اطراف را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، sqrt(12.9)/1.5 را تایپ کنید . |
مرحله 3: تجزیه و تحلیل حالت مرزی 1
1 | روی Study 1>Step 1: Boundary Mode Analysis کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | کشیدن و رها کردن مرحله 3: تجزیه و تحلیل حالت مرزی 1 در زیر مرحله 1: تجزیه و تحلیل حالت مرزی . |
3 | در پنجره تنظیمات برای تجزیه و تحلیل حالت مرزی ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متن پورت نام ، 2 را تایپ کنید . |
مرحله 3: دامنه فرکانس
1 | در پنجره Model Builder ، روی Step 3: Frequency Domain کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دامنه فرکانس ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن فرکانس ، 10[GHz] را تایپ کنید . |
هندسه 1
هندسه مدل پایه به عنوان یک دنباله هندسی پارامتری شده در یک فایل MPH جداگانه موجود است. اگر می‌خواهید آن را از ابتدا بسازید، دستورالعمل‌های بخش ضمیمه: دستورالعمل‌های مدلسازی هندسه را دنبال کنید . در غیر این صورت با مراحل زیر آن را از فایل بارگیری کنید.
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی Insert Sequence کلیک کنید و Insert Sequence را انتخاب کنید . |
2 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل gcpw_geom_sequence.mph دوبار کلیک کنید . |
3 | در نوار ابزار Geometry ، روی  ساختن همه کلیک کنید . |
4 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
5 |  روی دکمه Wireframe Rendering در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
مواد
مواد 1 (mat1)
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 برای Material ، قسمت Material Contents را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
مجوز نسبی | epsilonr_iso ; epsilonrii = epsilonr_iso، epsilonrij = 0 | 1 | 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 |
مواد 2 (mat2)
1 | روی Materials کلیک راست کرده و Blank Material را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه 2 را انتخاب کنید.  |
3 | در پنجره تنظیمات برای Material ، قسمت Material Contents را پیدا کنید . |
4 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
مجوز نسبی | epsilonr_iso ; epsilonrii = epsilonr_iso، epsilonrij = 0 | 12.9 | 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 |
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 8، 14 و 16 را انتخاب کنید.  |
شرایط مرزی پراکندگی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Scattering Boundary Condition را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 2-4، 22 و 23 را انتخاب کنید.  |
پورت 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Port را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 1، 5، 11 و 19 را انتخاب کنید.  |
3 | در پنجره تنظیمات پورت ، قسمت ویژگی های پورت را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع پورت ، Numeric را انتخاب کنید . |
5 | تیک قسمت Analyze as a TEM را انتخاب کنید . |
خط یکپارچه سازی ولتاژ 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Integration Line for Voltage را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای خط یکپارچه سازی ولتاژ ، قسمت انتخاب لبه را پیدا کنید . |
3 |  روی Clear Selection کلیک کنید . |
4 | فقط Edge 20 را انتخاب کنید. |
5 | قسمت تنظیمات را پیدا کنید . روی Toggle Voltage Drop Direction کلیک کنید .  |
پورت 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Port را انتخاب کنید . |
2 | فقط Boundaries 220-223 را انتخاب کنید.  |
3 | در پنجره تنظیمات پورت ، قسمت ویژگی های پورت را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع پورت ، Numeric را انتخاب کنید . |
5 | تیک قسمت Analyze as a TEM را انتخاب کنید . |
خط یکپارچه سازی ولتاژ 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Integration Line for Voltage را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای خط یکپارچه سازی ولتاژ ، قسمت انتخاب لبه را پیدا کنید . |
3 |  روی Clear Selection کلیک کنید . |
4 | فقط Edge 523 را انتخاب کنید.  |
مش 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Mesh 1 کلیک راست کرده و Build All را انتخاب کنید .  |
2 | در نوار ابزار پنجره Graphics ،  در کنار  Select Edges کلیک کنید ، سپس Select Boundaries را انتخاب کنید . |
3 |  روی دکمه کلیک و پنهان کردن در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
4 | فقط مرزهای 2 و 4 را انتخاب کنید. |
5 |  روی دکمه کلیک و پنهان کردن در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
6 | در پنجره تنظیمات برای مش ، بخش امواج الکترومغناطیسی ، دامنه فرکانس (emw) را پیدا کنید . |
7 | کادر بررسی Refine Conductive Edges را انتخاب کنید . |
8 | در قسمت متنی Relative size to default mesh ، 0.02/sqrt(12.9) را تایپ کنید . |
9 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
10 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
چند برش
1 | در پنجره Model Builder ، گره 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 | زیربخش Z-planes را پیدا کنید . از لیست روش ورود ، Coordinates را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن مختصات ، 200 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>HeatCameraLight را در درخت انتخاب کنید. |
9 | روی OK کلیک کنید .  |
فیلد حالت و امپدانس حالت TEM محاسبه شده را در نمودار پیش فرض بررسی کنید.
فیلد حالت الکتریکی، پورت 1 (emw)
فیلد حالت الکتریکی، پورت 2 (emw)
ضمیمه: دستورالعمل مدلسازی هندسه
افزودن کامپوننت
در نوار ابزار Home ، روی Add Component کلیک کنید و 3D را انتخاب کنید .
Add Component کلیک کنید و 3D را انتخاب 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 |
دستشویی | 120 [یک] | 1.2E-4 متر | CPW، عرض هادی مرکزی |
w_s | w_c+2*125[one] | 3.7E-4 متر | CPW، هادی مرکزی و عرض شیار |
ضخامت | 200 [یک] | 2E-4 متر | ضخامت ویفر |
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 ، میکرومتر را انتخاب کنید . |
بلوک 1 (blk1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Block کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Block ، قسمت Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، 6000 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت Depth text 4000 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن ارتفاع ، 2000 را تایپ کنید . |
6 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن y ، -500 را تایپ کنید . |
بلوک 2 (blk2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Block کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Block ، قسمت Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، 6000 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت Depth متن، 3000 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن ارتفاع ، ضخامت را تایپ کنید . |
6 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
7 |  روی دکمه Wireframe Rendering در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
صفحه کار 1 (wp1)
1 | در نوار ابزار هندسه ، روی صفحه  کار کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای صفحه کار ، قسمت تعریف هواپیما را پیدا کنید . |
3 | از لیست نوع هواپیما ، Face parallel را انتخاب کنید . |
4 | در شیء blk2 ، فقط مرز 4 را انتخاب کنید. |
صفحه کار 1 (wp1)> هندسه صفحه
در پنجره Model Builder ، روی صفحه هندسه کلیک کنید .
صفحه کار 1 (wp1)> مستطیل 1 (r1)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، 6000 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، w_c را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . از لیست پایه ، مرکز را انتخاب کنید . |
صفحه کار 1 (wp1)> مستطیل 2 (r2)
1 | روی Component 1 (comp1)>Geometry 1>Work Plane 1 (wp1)>Plane Geometry>Rectangle 1 (r1) کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن ارتفاع ، w_s را تایپ کنید . |
4 | قسمت Position را پیدا کنید . از لیست پایه ، مرکز را انتخاب کنید . |
صفحه کار 1 (wp1)> تفاوت 1 (dif1)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Difference را انتخاب کنید . |
2 | فقط شی r2 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 شی r1 را انتخاب کنید. |
6 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
سیلندر 1 (cyl1)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Geometry 1 کلیک راست کرده و Cylinder را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات سیلندر ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius عدد 50 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 200 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن y ، 1500-w_s/2-80 را تایپ کنید . |
6 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
آرایه 1 (arr1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Transforms کلیک کنید و Array را انتخاب کنید . |
2 | فقط شی cyl1 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات آرایه ، بخش Size را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متن x اندازه 21 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Displacement را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 300 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن y ، w_s+80*2 را تایپ کنید . |
7 | قسمت Size را پیدا کنید . در قسمت متنی اندازه y ، 2 را تایپ کنید . |
8 | قسمت Selections of Resulting Entities را پیدا کنید . زیربخش انتخاب تجمعی را پیدا کنید . روی New کلیک کنید . |
9 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
10 | در کادر محاوره ای New Cumulative Selection ، روی OK کلیک کنید .  |
تفاوت 1 (dif1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Difference را انتخاب کنید . |
2 | فقط اشیاء blk1 و 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 | از فهرست اشیاء برای تفریق ، انتخاب تجمعی 1 را انتخاب کنید .  |
6 |  روی Build All Objects کلیک کنید . |
