 |
فیلتر پایین گذر و باند گذر با استفاده از عناصر برآمده
معرفی
اگر هم فرکانس کاری دستگاه و هم تلفات درج المان‌های توده‌ای کم باشد، می‌توان دستگاه‌های غیرفعال را با استفاده از ویژگی‌های المان توده‌ای طراحی کرد. این مثال دو نوع فیلتر المان توده ای را شبیه سازی می کند. اول، یک فیلتر پایین گذر 5 عنصری حداکثر مسطح برای محاسبه پاسخ های فرکانسی ساخته شده است که برش را در فرکانس مورد نظر نشان می دهد. دوم، یک فیلتر باند گذر تبدیل شده از طراحی فیلتر پایین گذر در همان محدوده فرکانس شبیه سازی شده است. هر دو مدل فیلتر به طور پیش فرض پارامترهای S و توزیع میدان الکتریکی را ارائه می دهند.
شکل 1: سلف‌ها و خازن‌های دستگاه نصب سطحی 0402 (SMD) با استفاده از ویژگی‌های عنصر توده‌ای روی مرزهای دوبعدی مدل‌سازی شده‌اند. شکل فقط یک مدل فیلتر پایین گذر را توصیف می کند.
تعریف مدل
این مثال طراحی فیلتر با پنج دستگاه SMD را نشان می دهد که به یک خط میکرو نوار لحیم شده است که روی یک بستر 60 میلی متری با صفحه زمین قرار دارد ( شکل 1 ). عملکرد هر دستگاه SMD در محدوده فرکانس شبیه سازی شده ایده آل فرض می شود. تمام قطعات فلزی – خط میکرو نوار، صفحه نازک زمین مسی و فلزی شده از طریق سوراخ – به عنوان رسانای الکتریکی کامل (PECs) مدل‌سازی می‌شوند. هر انتهای خط میکرواستریپ با یک پورت توده ای پیکربندی شده است. یکی از پورت های توده ای منبع سیگنال ورودی است.
هندسه هر دستگاه SMD به عنوان یک مرز دو بعدی ساده شده و عملکرد الکتریکی با استفاده از یک عنصر توده‌ای مدل‌سازی می‌شود. عناصر توده ای شبیه پورت های توده ای هستند با این تفاوت که کاملاً غیرفعال هستند و گزینه های از پیش تعریف شده ای برای اندوکتانس و ظرفیت وجود دارد.
ثابت دی الکتریک زیرلایه ε r = 3.38 و حجم باقیمانده در مدل هوا است. فرض بر این است که دستگاه در فضای باز قرار دارد و بنابراین حوزه هوا با استفاده از شرایط مرزی پراکندگی برای جذب تشعشعات از مدار کوتاه می‌شود.
فیلتر پایین گذر
فیلتر در این مثال شامل سلف هایی است که به صورت سری و خازن هایی که به صورت موازی متصل هستند. خازن ها به بخش کوچکی از خط میکرواستریپ متصل می شوند که به نوبه خود به دریچه های فلزی متصل به صفحه زمین متصل می شوند. مقادیر عنصر – یا L یا C – فیلتر مورد نظر با تعریف می شوند
مقادیر محاسبه شده در جدول 1 نشان داده شده است .
g 1 | g 2 | g 3 | g 4 | g 5 | g 6 |
0.618 | 1.618 | 2 | 1.618 | 0.618 | 1 |
این مقادیر با فرض اینکه امپدانس مرجع 1 Ω و فرکانس قطع فیلتر 1 هرتز است تعیین می شوند. با این حال، برای فیلتر خاص در مدل، امپدانس مرجع 50 Ω و فرکانس قطع 1 گیگاهرتز است. مقادیر عنصر فیلتر، L و C ، با استفاده از معادلات زیر مقیاس بندی می شوند، که در آن R 0 امپدانس مرجع و fc فرکانس قطع فیلتر است.
،
مقادیر عنصر مقیاس شده به دست آمده L 1 = L 3 = 4.9179 nH، L 2 = 15.915 nH و C 1 = C 2 = 5.1503 pF است.
فیلتر میان گذر
فیلتر پایین گذر را می توان با تبدیل سلف های سری (L) و خازن های موازی (C) به یک مدار LC سری و یک مدار LC موازی به فیلتر باند گذر تبدیل کرد. مقدار عناصر توده ای تبدیل شده بر اساس امپدانس و فرکانس بر اساس مقادیر عنصر برای نمونه اولیه فیلتر پایین گذر ( جدول 1 ) مقیاس بندی می شود.
در مدار LC سری،
،
در مدار LC موازی،
،
که در آن fc برای فرکانس مرکزی فیلتر استفاده می شود و Δ پهنای باند کسری است که به عنوان پهنای باند / f c تعریف شده است .
نتایج و بحث
هنجار میدان الکتریکی زیر خطوط میکرواستریپ در 2 گیگاهرتز در شکل 2 رسم شده است . این فرکانس خارج از باند عبور فیلتر است و نمودار نشان می دهد که سیگنال مسدود شده است. در شکل 3 ، هنجار میدان در 0.3 گیگاهرتز ترسیم شده است که در محدوده عبور فیلتر قرار دارد. نمودار نشان می دهد که موج از طریق فیلتر پخش می شود.
شکل 2: هنجار میدان الکتریکی در فرکانس 2 گیگاهرتز که خارج از باند عبور فیلتر است، نشان می دهد که انرژی از درگاه ورودی نمی تواند به پورت خروجی برسد.
شکل 3: هنجار میدان الکتریکی در فرکانس 0.3 گیگاهرتز ترسیم شده است که در محدوده عبور فیلتر قرار دارد. فیلتر SMD اجازه می دهد تا سیگنال از درگاه ورودی به درگاه خروجی عبور کند.
پارامترهای S محاسبه شده، که در شکل 4 ترسیم شده است ، پاسخ فرکانس فیلتر پایین گذر را با فرکانس قطع 1 گیگاهرتز نشان می دهد. یک تغییر فرکانس کوچک به دلیل واکنش انگلی ناشی از پدهای فلزی و از طریق سوراخ‌هایی که دستگاه‌های SMD را به صفحه زمین متصل می‌کنند، مشاهده می‌شود.
شکل 4: پارامترهای S به عنوان تابعی از فرکانس رسم شده اند تا پاسخ فیلتر را نشان دهند. فرکانس قطع فیلتر پایین گذر نزدیک به 1 گیگاهرتز مشاهده می شود.
شکل 5: هنجار میدان الکتریکی در فرکانس 2 گیگاهرتز که خارج از باند عبور فیلتر است، نشان می دهد که انرژی از درگاه ورودی نمی تواند به پورت خروجی برسد.
شکل 6: هنجار میدان الکتریکی در فرکانس 1 گیگاهرتز ترسیم شده است که در محدوده باند عبور فیلتر قرار دارد. فیلتر SMD اجازه می دهد تا سیگنال از درگاه ورودی به درگاه خروجی عبور کند.
شکل 7: نمودار پارامتر S پاسخ فرکانسی فیلتر باند گذر را نشان می دهد. فرکانس مرکزی در 1 گیگاهرتز مشاهده می شود.
پارامترهای S فیلتر باند گذر در شکل 7 نشان داده شده است . به دلیل راکتانس انگلی از پدهای فلزی و از طریق سوراخ‌ها، پاسخ‌های فرکانسی خارج از باند عبور ایده‌آل نیستند که از تئوری مدار به دست می‌آیند.
ارجاع
1. DM Pozar، مهندسی مایکروویو ، جان وایلی و پسران، 1998.
2. RE Collin، بنیاد مهندسی مایکروویو ، McGraw-Hill، 1992.
مسیر کتابخانه برنامه: RF_Module/Filters/lumped_element_filter
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 ، محدوده (0.2[GHz],0.05[GHz],2[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 |
ضخامت | 60 [میلی] | 0.001524 متر | ضخامت بستر |
fc | 1 [گیگاهرتز] | 1E9 هرتز | فرکانس قطع |
z0 | 50 [اهم] | 50 Ω | امپدانس مرجع |
l1 | z0*0.618/2/pi/fc | 4.9179E-9H | اندوکتانس l1 |
c1 | 1.618/z0/2/pi/fc | 5.1503E-12 F | ظرفیت c1 |
l2 | z0*2/2/pi/fc | 1.5915E-8 H | اندوکتانس l2 |
در اینجا mil به واحد میلی اینچ اشاره دارد.
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 . |
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 عدد 16 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت Depth text 37.5 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن ارتفاع ، 8 را تایپ کنید . |
6 | قسمت Position را پیدا کنید . از لیست پایه ، مرکز را انتخاب کنید . |
7 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
8 |  روی دکمه Wireframe Rendering در نوار ابزار Graphics کلیک 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 عدد 16 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت Depth text عدد 30 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن ارتفاع ، ضخامت را تایپ کنید . |
6 | قسمت Position را پیدا کنید . از لیست پایه ، مرکز را انتخاب کنید . |
7 | در قسمت متن z ، -4+thickness/2 را تایپ کنید . |
بلوک 3 (blk3)
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 ، 3.2 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت Depth text 11.9 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن ارتفاع ، ضخامت را تایپ کنید . |
6 | قسمت Position را پیدا کنید . از لیست پایه ، مرکز را انتخاب کنید . |
7 | در قسمت متن y ، 9.05 را تایپ کنید . |
8 | در قسمت متن z ، -4+thickness/2 را تایپ کنید . |
آینه 1 (mir1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Transforms کلیک کرده و Mirror را انتخاب کنید . |
2 | فقط شی blk3 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای Mirror ، بخش ورودی را پیدا کنید . |
4 | چک باکس Keep input objects را انتخاب کنید . |
5 | بخش بردار عادی به صفحه بازتاب را پیدا کنید . در قسمت متن y ، -1 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن z ، 0 را تایپ 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 | در قسمت متن مختصات z ، ضخامت +4 را تایپ کنید . |
4 |  روی Show Work Plane 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 0.5 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 3.6 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . از لیست پایه ، مرکز را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن yw ، 1.3 را تایپ کنید . |
7 | برای گسترش بخش لایه ها کلیک کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام لایه | ضخامت (میلی متر) |
لایه 1 | 1 |
8 | تیک Layers on top را انتخاب کنید . |
صفحه کار 1 (wp1)> مستطیل 2 (r2)
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 ارتفاع ، 0.5 را تایپ کنید . |
4 | قسمت Position را پیدا کنید . از لیست پایه ، مرکز را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت نوشتار xw ، -0.75 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن yw ، 1.3 را تایپ کنید . |
صفحه کار 1 (wp1)> آینه 1 (mir1)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Transforms کلیک کنید و Mirror را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Graphics کلیک کنید و سپس Ctrl+A را فشار دهید تا هر دو شی انتخاب شوند. |
3 | در پنجره تنظیمات برای Mirror ، بخش ورودی را پیدا کنید . |
4 | چک باکس Keep input objects را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Normal Vector to Line of Reflection را پیدا کنید . در قسمت نوشتار xw ، عدد 0 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن yw ، 1 را تایپ کنید . |
7 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
صفحه کار 1 (wp1)> مستطیل 3 (r3)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Position را پیدا کنید . |
3 | در قسمت نوشتار xw ، -3.25 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن yw ، -2.3 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Size and Shape را پیدا کنید . در قسمت متن Width ، 2 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن ارتفاع ، 4.6 را تایپ 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 ، 0.4 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، ضخامت را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن x ، -2.25 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن y ، -1.5 را تایپ کنید . |
7 | در قسمت متن z ، -4 را تایپ 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 متنی اندازه y ، 3 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Displacement را پیدا کنید . در قسمت متن y ، 1.5 را تایپ کنید . |
6 |  روی Build All Objects کلیک کنید . |
هندسه تمام شده باید شبیه این باشد.
فیزیک را تنظیم کنید. از پورت های یکپارچه برای تجزیه و تحلیل پارامتر S و عناصر یکپارچه برای مدل سازی دستگاه های SMD استفاده کنید.
امواج الکترومغناطیسی، دامنه فرکانس (EMW)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی امواج الکترومغناطیسی ، دامنه فرکانس (emw) کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه های 1، 2، 6 و 7 را انتخاب کنید. |
هادی الکتریکی کامل 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Perfect Electric Conductor را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 7، 12، 33، 34، 38، 39، 45 و 47 را انتخاب کنید. |
می توانید این کار را با کپی کردن متن ‘7, 12, 33, 34, 38, 39, 45, و 47’ به راحتی انجام دهید و در کادر انتخاب کلیک کنید و سپس Ctrl+V را فشار دهید یا با استفاده از کادر محاوره ای Paste Selection . .
پورت انجماد 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Lumped Port را انتخاب کنید . |
2 | فقط Boundary 40 را انتخاب کنید. |
برای پورت اول، تحریک موج به طور پیش فرض روشن است .
پورت 2 جمع شده
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Lumped Port را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 32 را انتخاب کنید. |
المنت 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Lumped Element را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 48 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره Settings برای Lumped Element ، بخش Settings را پیدا کنید . |
4 | از لیست دستگاه عنصر برآمده ، سلف را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن عنصر L ، l1 را تایپ کنید . |
المپ 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Lumped Element را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 46 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره Settings برای Lumped Element ، بخش Settings را پیدا کنید . |
4 | از لیست دستگاه عنصر برآمده ، سلف را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن عنصر L ، l2 را تایپ کنید . |
عنصر 3 برآمده
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Lumped Element را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 44 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره Settings برای Lumped Element ، بخش Settings را پیدا کنید . |
4 | از لیست دستگاه عنصر برآمده ، سلف را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن عنصر L ، l1 را تایپ کنید . |
عنصر برآمده 4
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Lumped Element را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 43 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره Settings برای Lumped Element ، بخش Settings را پیدا کنید . |
4 | از لیست دستگاه عنصر برآمده ، خازن را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن عنصر C ، c1 را تایپ کنید . |
عنصر برآمده 5
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Lumped Element را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 41 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره Settings برای Lumped Element ، بخش Settings را پیدا کنید . |
4 | از لیست دستگاه عنصر برآمده ، خازن را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن عنصر C ، c1 را تایپ کنید . |
شرایط مرزی پراکندگی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Scattering Boundary Condition را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 1، 2، 4، 5، 11، 54 و 55 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
مواد 2 (mat2)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Materials راست کلیک کرده و Blank Material را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه های 2، 6 و 7 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 | 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 .
تعاریف
پنهان کردن برای فیزیک 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Component 1 (comp1)>Definitions را گسترش دهید . |
2 | روی View 1 کلیک راست کرده و Hide for Physics را انتخاب کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای پنهان کردن فیزیک ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
4 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
5 | فقط مرزهای 1، 2 و 4 را انتخاب کنید. |
مش 1
در پنجره Model Builder، روی Mesh 1 کلیک کنید .
ساختار مشبک باید شبیه این شکل باشد.
مطالعه 1
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی محاسبه کلیک کنید .
روی محاسبه کلیک کنید .نتایج
چند برش
تنظیمات را تغییر دهید تا نمودار فقط در xy -plane نشان داده شود.
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 ، -4+thickness/2 را تایپ کنید . |
7 | در نوار ابزار Electric Field (emw) ، روی  Plot کلیک کنید . |
این تصویر 2 را بازتولید می کند که توزیع میدان الکتریکی را در خارج از باند عبور نشان می دهد.
میدان الکتریکی (emw)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Electric Field (emw) کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 3D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست مقدار پارامتر (فرکانس (گیگاهرتز)) ، 0.3 را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار Electric Field (emw) ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار بازتولید شده را با شکل 3 که توزیع میدان الکتریکی را در داخل باند عبور نشان می دهد، مقایسه کنید.
پارامتر S (emw)
این پاسخ فرکانس فیلتر پایین گذر را نشان می دهد. شکل 4 را ببینید .
طرح اسمیت (emw)
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 |
از | 500 [MHz]/fc | 0.5 | پهنای باند کسری |
l1_ سلف | 0.618*z0/2/pi/fc/del | 9.8358E-9 H | اندوکتانس مقیاس شده از l1 |
l1_خازن | del/2/pi/fc/0.618/z0 | 2.5753E-12 F | ظرفیت ظرفیت مقیاس شده از l1 |
l2_inductor | 2*z0/2/pi/fc/del | 3.1831E-8 H | اندوکتانس مقیاس شده از l2 |
l2_خازن | del/2/pi/fc/2/z0 | 7.9577E-13F | ظرفیت اندازه گیری شده از l2 |
c1_inductor | del*z0/2/pi/fc/1.618 | 2.4591E-9 H | اندوکتانس مقیاس شده از c1 |
c1_capacitor | 1.618/2/pi/fc/del/z0 | 1.0301E-11 F | ظرفیت ظرفیت مقیاس شده از c1 |
امواج الکترومغناطیسی، دامنه فرکانس (EMW)
المنت 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Component 1 (comp1)> Electromagnetic Waves, Frequency Domain (emw)> Lumped Element 1 را گسترش دهید ، سپس روی Lumped Element 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings برای Lumped Element ، بخش Settings را پیدا کنید . |
3 | از لیست دستگاه عنصر برآمده ، Series LC را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن عنصر L ، l1_inductor را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن عنصر C ، l1_capacitor را تایپ کنید . |
المپ 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Lumped Element 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings برای Lumped Element ، بخش Settings را پیدا کنید . |
3 | از لیست دستگاه عنصر برآمده ، Series LC را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن عنصر L ، l2_inductor را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن عنصر C ، l2_capacitor را تایپ کنید . |
عنصر 3 برآمده
1 | در پنجره Model Builder ، روی Lumped Element 3 کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings برای Lumped Element ، بخش Settings را پیدا کنید . |
3 | از لیست دستگاه عنصر برآمده ، Series LC را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن عنصر L ، l1_inductor را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن عنصر C ، l1_capacitor را تایپ کنید . |
عنصر برآمده 4
1 | در پنجره Model Builder ، روی Lumped Element 4 کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings برای Lumped Element ، بخش Settings را پیدا کنید . |
3 | از لیست دستگاه عنصر Lumped ، موازی LC را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن عنصر L ، c1_inductor را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن عنصر C ، c1_capacitor را تایپ کنید . |
عنصر برآمده 5
1 | در پنجره Model Builder ، روی Lumped Element 5 کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings برای Lumped Element ، بخش Settings را پیدا کنید . |
3 | از لیست دستگاه عنصر Lumped ، موازی LC را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن عنصر L ، c1_inductor را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن عنصر C ، c1_capacitor را تایپ 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 انتخاب مطالعه ، General Studies>Frequency Domain 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
1 | در پنجره تنظیمات دامنه فرکانس ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
2 | در قسمت متن فرکانس ، محدوده (0.2[GHz],0.05[GHz],2[GHz]) را تایپ کنید . |
3 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
چند برش
تنظیمات را تغییر دهید تا نمودار فقط در xy -plane نشان داده شود.
1 | در پنجره Model Builder ، گره Electric Field (emw) 1 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 ، -4+thickness/2 را تایپ کنید . |
7 | در نوار ابزار Electric Field (emw) 1 ، روی  Plot کلیک کنید . |
این تصویر 5 را بازتولید می کند که توزیع میدان الکتریکی را در خارج از باند عبور نشان می دهد.
میدان الکتریکی (emw) 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Electric Field (emw) 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 3D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست مقدار پارامتر (فرکانس (گیگاهرتز)) ، 1 را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار Electric Field (emw) 1 ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار بازتولید شده را با شکل 6 که توزیع میدان الکتریکی در داخل باند عبور را نشان می دهد، مقایسه کنید.
پارامتر S (emw) 1
پاسخ فرکانسی (پارامترهای S) در شکل 7 نشان داده شده است .
طرح اسمیت (emw) 1
با استفاده از جابجایی فرکانس تطبیقی بر اساس ارزیابی شکل موج مجانبی (AWE) همان مدل فیلتر باند گذر را با وضوح فرکانس بسیار ظریف‌تر تحلیل کنید . هنگامی که یک دستگاه یک پاسخ فرکانسی به آرامی متغیر ارائه می دهد، روش AWE زمان حل سریع تری را هنگام اجرای شبیه سازی در بسیاری از نقاط فرکانس ارائه می دهد. مثال زیر با جابجایی فرکانس تطبیقی را می توان حدود بیست برابر سریعتر از جاروهای دامنه فرکانس معمولی با وضوح فرکانس یکسان محاسبه کرد.
امواج الکترومغناطیسی، دامنه فرکانس (EMW)
پورت انجماد 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Electromagnetic Waves، Frequency Domain (emw) روی Lumped Port 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for Lumped Port ، بخش Boundary Selection را پیدا کنید . |
3 |  روی ایجاد انتخاب کلیک کنید . |
4 | در کادر محاوره ای Create Selection ، در قسمت متن Selection name، Port 1 Lumped را تایپ کنید . |
5 | روی OK کلیک کنید . |
پورت 2 جمع شده
1 | در پنجره Model Builder ، روی Lumped Port 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for Lumped Port ، بخش Boundary Selection را پیدا کنید . |
3 |  روی ایجاد انتخاب کلیک کنید . |
4 | در کادر محاوره ای Create Selection ، در قسمت متن Selection name، Port 2 Lumped را تایپ کنید . |
5 | روی OK کلیک 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 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 3
مرحله 1: جابجایی فرکانس تطبیقی
1 | در پنجره تنظیمات برای جابجایی فرکانس تطبیقی ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
2 | در قسمت متن فرکانس ، محدوده (0.2[GHz],0.001[GHz],2[GHz]) را تایپ کنید . |
از وضوح فرکانس 50 برابر بهتر استفاده کنید.
یک منحنی ارزش اسکالر که به آرامی متغیر است برای عبارات AWE به خوبی کار می کند. وقتی نوع بیان AWE روی Physics کنترل شده در تنظیمات مطالعه جابجایی فرکانس تطبیقی تنظیم می‌شود ، abs(comp1.emw.S21) به‌طور خودکار برای دستگاه‌های دو پورت استفاده می‌شود.
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 حاوی این مرزها را در جایی که متغیرهای پورت محاسبه می‌شوند، اضافه می‌کنیم. 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 تنها راه‌حل‌های مرزهای پورت ذخیره می‌شوند.
3 | 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 . |
4 | در قسمت Selections ، روی  افزودن کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره‌ای افزودن ، در فهرست انتخاب‌ها ، پورت 1 و پورت 2 را انتخاب کنید . |
6 | 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 بسیار کاهش داد.
7 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
چند برش
1 | در پنجره Model Builder ، گره Electric Field (emw) 2 را گسترش دهید . |
2 | روی Results>Electric Field (emw) 2>Multislice کلیک راست کرده و Delete را انتخاب کنید . |
سطح 1
در پنجره Model Builder ، روی Electric Field (emw) 2 راست کلیک 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 | فقط مرزهای 32 و 40 را انتخاب کنید. |
3 | در نوار ابزار Electric Field (emw) 2 ، روی  Plot کلیک کنید . |
پارامتر S (emw) 2
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی S-parameter (emw) 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، قسمت Legend را پیدا کنید . |
3 | از لیست موقعیت ، پایین سمت راست را انتخاب کنید . |
جهانی 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره S-parameter (emw) 2 را گسترش دهید ، سپس روی Global 1 کلیک 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 |
emw.S11dB | 1 | جابجایی فرکانس تطبیقی S11 |
emw. S21dB | 1 | جابجایی فرکانس تطبیقی S21 |
جهانی 2
1 | روی Results>S-parameter (emw) 2>Global 1 راست کلیک کرده و Duplicate 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 |
emw.S11dB | 1 | S11 Sweep منظم |
emw. S21dB | 1 | S21 Sweep منظم |
5 | برای گسترش بخش Coloring and Style کلیک کنید . زیربخش Line style را پیدا کنید . از لیست خط ، چرخه را انتخاب کنید . |
6 | زیربخش نشانگرهای خط را پیدا کنید . از لیست نشانگر ، چرخه را انتخاب کنید . |
7 | در نوار ابزار S-parameter (emw) 2 ، روی  Plot کلیک کنید . |
