 |
پورت های دایره ای پلاریزه
معرفی
این مثال از یک موجبر دایره‌ای نشان می‌دهد که چگونه می‌توان پورت‌ها را با حالت‌های پورت منحط برانگیخت و خاتمه داد. به ویژه نحوه مدل‌سازی و تحریک حالت TE11 موجبرهای دایره‌ای به صورت سه بعدی را نشان می‌دهد.
تعریف مدل
یک قطعه مستقیم از موجبر دایره‌ای با دیواره‌های فلزی کامل توسط حالت TE 11 قطبی شده خطی در یک انتها برانگیخته می‌شود و به طور ایده‌آل در انتهای دیگر خاتمه می‌یابد.
حالت TE 11 یک موجبر دایره ای منحط است، به این معنی که تعداد نامحدودی از انواع احتمالی حالت TE 11 وجود دارد که فقط در قطبش متفاوت هستند. هر نوع پلاریزاسیون (به عنوان مثال قطبش دایره ای) حالت TE 11 را می توان توسط دو حالت قطبی خطی ساخته یا تجزیه کرد. جهت قطبش اولی را می توان آزادانه انتخاب کرد و دومی را با چرخش 90 درجه حول محور موجبر از اولی به دست آورد.
از آنجایی که یک ساختار کلی ممکن است قطبش میدان فرودی را در حین ارسال یا بازتاب تغییر دهد، پایان ایده آل به این معنی است که هر پورت موجبر دایره ای که در حالت TE 11 کار می کند باید دو ویژگی پورت داشته باشد که به طور متعامد و متعامد قطبش خطی تنظیم شوند. به ترتیب حالت TE 11 . جهت مرجع برای دو ویژگی پورت منوط به انتخاب دستی است اما باید با چرخش 90 درجه حول محور موجبر متفاوت باشد.
ویژگی فرعی پورت، محور مرجع پورت دایره‌ای برای تعیین جهت مرجع برای قطبش هر حالت/پورت با انتخاب دو راس (نقطه) در محیط پورت استفاده می‌شود. در این مثال، رئوس اضافی که به طور مساوی در امتداد لبه پورت توزیع شده اند به هندسه اضافه می شوند تا امکان تعریف جهت های مرجع مورد نظر را فراهم کنند.
با برانگیختگی مقرر با استفاده از دو پورت متعامد TE 11 به عنوان شرایط مرزی، معادله زیر برای بردار میدان الکتریکی E در داخل موجبر حل می‌شود:
نتایج و بحث
اولین حالت TE 11 ورودی در شکل 1 نشان داده شده است .
شکل 1: اولین حالت TE 11 ورودی
توجه: بسته به جزئیات مش، که به نوبه خود ممکن است به مبدأ هندسه CAD بستگی داشته باشد، ممکن است حالتی پیدا شود که 180 درجه چرخانده شود.
اولین حالت TE 11 خروجی در شکل 2 نشان داده شده است .
شکل 2: اولین حالت TE 11 خروجی.
توجه: بسته به جزئیات مش، که به نوبه خود ممکن است به مبدأ هندسه CAD بستگی داشته باشد، ممکن است حالتی پیدا شود که 180 درجه چرخانده شود.
ضرایب انتقال بین حالت ورودی و خروجی در شکل 3 نشان داده شده است .
شکل 3: ضرایب انتقال بین حالت ورودی و حالت خروجی به عنوان تابعی از فرکانس رسم شده است. از آنجایی که حالت های پورت 45 درجه ناهماهنگ هستند، ضرایب انتقال به سطح -3dB نزدیک می شود.
مسیر کتابخانه برنامه: RF_Module/Tutorials/polarized_circular_ports
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 . |
تعاریف جهانی
یک پارامتر برای فرکانس کاری اضافه کنید.
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 |
frq | c_const/0.03[m] | 9.9931E9 1/s | فرکانس کاری |
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 ها محدوده(0.9*frq,(1.5*frq-(0.9*frq))/10,1.5*frq) را تایپ کنید . |
هندسه 1
هندسه در اصل یک استوانه است.
سیلندر 1 (cyl1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Cylinder کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات سیلندر ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، 0.01 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 0.1 را تایپ کنید . |
5 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
6 |  روی دکمه Wireframe Rendering در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
شما باید یک جهت مرجع برای قطبش پورت اضافه کنید. برای ایجاد رئوس اضافی، چند خط در انتهای سیلندر اضافه کنید. این کار در یک صفحه کار انجام می شود.
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 | در قسمت متن مختصات z ، 0.1 را تایپ کنید . |
صفحه کار 1 (wp1)> هندسه صفحه
در پنجره Model Builder ، روی صفحه هندسه کلیک کنید .
صفحه کار 1 (wp1)> بخش خط 1 (ls1)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  More Primitives کلیک کنید و Line Segment را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای بخش خط ، بخش Starting Point را پیدا کنید . |
3 | از لیست Specify ، Coordinates را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Endpoint را پیدا کنید . از لیست Specify ، Coordinates را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Starting Point را پیدا کنید . در قسمت متن yw ، 0.01 را تایپ کنید . |
6 | قسمت Endpoint را پیدا کنید . در قسمت متن yw ، -0.01 را تایپ کنید . |
صفحه کار 1 (wp1)> چرخش 1 (rot1)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Transforms کلیک کنید و Rotate را انتخاب کنید . |
2 | فقط شی ls1 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای چرخش ، قسمت چرخش را پیدا کنید . |
4 | در قسمت Angle text عدد 45 135 را تایپ کنید . |
5 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
نادیده گرفتن لبه‌ها 1 (ige1)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Geometry 1 کلیک راست کرده و Virtual Operations>Ignore Edges را انتخاب کنید . |
2 | در باله شی ، فقط لبه‌های 7، 8، 13 و 14 را انتخاب کنید.  |
3 | در پنجره تنظیمات برای نادیده گرفتن لبه ها ، بخش ورودی را پیدا کنید . |
4 | تیک گزینه Ignore adjacent vertices را پاک کنید . |
5 | در نوار ابزار Geometry ، روی  ساختن همه کلیک کنید . |
مواد
در مرحله بعد، یک ماده برای فضای داخلی (هوا) موجبر اضافه کنید.
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 |
امواج الکترومغناطیسی، دامنه فرکانس (EMW)
یک ورودی و سه خروجی را تنظیم کنید.
پورت 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی امواج الکترومغناطیسی ، دامنه فرکانس (emw) کلیک راست کرده و Port را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 3 را انتخاب کنید. |
با استفاده از پنجره Selection List ممکن است انتخاب مرز صحیح آسان تر باشد . برای باز کردن این پنجره، در نوار ابزار Home روی Windows کلیک کرده و Selection List را انتخاب کنید . (اگر از دسکتاپ کراس پلتفرم استفاده می کنید، ویندوز را در منوی اصلی پیدا می کنید.)
3 | در پنجره تنظیمات پورت ، قسمت ویژگی های پورت را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع پورت ، Circular را انتخاب کنید . |
محور مرجع پورت دایره ای 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Circular Port Reference Axis را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای محور مرجع پورت دایره ای ، قسمت انتخاب نقطه را پیدا کنید . |
3 |  روی Clear Selection کلیک کنید . |
4 | فقط نقاط 5 و 8 را انتخاب کنید.  |
پورت 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Port را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 3 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات پورت ، قسمت ویژگی های پورت را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع پورت ، Circular را انتخاب کنید . |
محور مرجع پورت دایره ای 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Circular Port Reference Axis را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای محور مرجع پورت دایره ای ، قسمت انتخاب نقطه را پیدا کنید . |
3 |  روی Clear Selection کلیک کنید . |
4 | فقط نقاط 1 و 12 را انتخاب کنید.  |
پورت 3
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Port را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 4 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات پورت ، قسمت ویژگی های پورت را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع پورت ، Circular را انتخاب کنید . |
محور مرجع پورت دایره ای 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Circular Port Reference Axis را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای محور مرجع پورت دایره ای ، قسمت انتخاب نقطه را پیدا کنید . |
3 |  روی Clear Selection کلیک کنید . |
4 | فقط نقاط 4 و 10 را انتخاب کنید.  |
پورت 4
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Port را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 4 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات پورت ، قسمت ویژگی های پورت را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع پورت ، Circular را انتخاب کنید . |
محور مرجع پورت دایره ای 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Circular Port Reference Axis را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای محور مرجع پورت دایره ای ، قسمت انتخاب نقطه را پیدا کنید . |
3 |  روی Clear Selection کلیک کنید . |
4 | فقط نقاط 3 و 11 را انتخاب کنید.  |
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
مرحله 1: دامنه فرکانس
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی محاسبه کلیک کنید .
روی محاسبه کلیک کنید .نتایج
میدان الکتریکی (emw)
هنجار میدان الکتریکی را بررسی کنید.
در مرحله بعد، پارامترهای S که نشان دهنده انتقال است را بررسی کنید.
پارامتر S (emw)
همانطور که انتظار می رود، انرژی منتقل شده به طور مساوی بین حالت های خروجی تقسیم می شود ( شکل 3 ).
طرح اسمیت (emw)
پورت 1
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 3D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for 3D Plot Group ، Port 1 را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
سطح 1
1 | روی پورت 1 کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Electromagnetic Waves، Frequency Domain>Ports>emw.normtEmode_1 – Port tangential mode electric field norm – V/m را انتخاب کنید . |
سطح پیکان 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Port 1 کلیک راست کرده و Arrow Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Arrow Surface ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Electromagnetic Waves, Frequency Domain> Ports>emw.tEmodex_1,…,emw.tEmodez_1 – Port tangential mode electric field را انتخاب کنید . |
3 | قسمت تعیین موقعیت پیکان را پیدا کنید . در قسمت متنی Number of arrows ، 1000 را تایپ کنید . |
4 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست رنگ ، سیاه را انتخاب کنید . |
5 | در نوار ابزار Port 1 ، روی  Plot کلیک کنید . |
6 |  روی Plot کلیک کنید . |
پورت 2
1 | روی پورت 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for 3D Plot Group ، Port 2 را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
سطح 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Port 2 را گسترش دهید ، سپس روی Surface 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، emw.normtEmode_2 را تایپ کنید . |
سطح پیکان 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Arrow Surface 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Arrow Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن X-component ، emw.tEmodex_2 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن Y-component emw.tEmodey_2 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متنی Z-component emw.tEmodez_2 را تایپ کنید . |
6 | در نوار ابزار Port 2 ، روی  Plot کلیک کنید . |
پورت 3
1 | در پنجره Model Builder ، روی Port 2 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for 3D Plot Group ، Port 3 را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
سطح 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Port 3 را گسترش دهید ، سپس روی Surface 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، emw.normtEmode_3 را تایپ کنید . |
سطح پیکان 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Arrow Surface 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Arrow Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن X-component ، emw.tEmodex_3 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متنی Y-component ، emw.tEmodey_3 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متنی Z-component ، emw.tEmodez_3 را تایپ کنید . |
6 | در نوار ابزار Port 3 ، روی  Plot کلیک کنید . |
پورت 4
1 | در پنجره Model Builder ، روی Port 3 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for 3D Plot Group ، Port 4 را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
سطح 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Port 4 را گسترش دهید ، سپس روی Surface 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، emw.normtEmode_4 را تایپ کنید . |
سطح پیکان 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Arrow Surface 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Arrow Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن X-component ، emw.tEmodex_4 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن Y-component emw.tEmodey_4 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متنی Z-component emw.tEmodez_4 را تایپ کنید . |
6 | در نوار ابزار Port 4 ، روی  Plot کلیک کنید . |
سپس، مقادیر عددی انتقال را در بالاترین فرکانس نمایش دهید.
ارزیابی جهانی 1
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی ارزیابی  جهانی کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ارزیابی جهانی ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب پارامتر (فرکانس) ، گزینه Last را انتخاب کنید . |
4 | روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expressions کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Electromagnetic Waves، Frequency Domain>Ports>S-parameter، dB>emw.S31dB – S31 را انتخاب کنید . |
5 |  روی ارزیابی کلیک کنید . |
ارزیابی جهانی 2
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی ارزیابی  جهانی کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ارزیابی جهانی ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب پارامتر (فرکانس) ، گزینه Last را انتخاب کنید . |
4 | روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expressions کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Electromagnetic Waves، Frequency Domain>Ports>S-parameter، dB>emw.S41dB – S41 را انتخاب کنید . |
5 |  روی ارزیابی کلیک کنید . |
همانطور که انتظار می رود، نتیجه حدود -3 دسی بل برای هر دو حالت است.
