مدلسازی یک محفظه آنکوئیک RF با استفاده از ساختارهای دوره ای

دو نوع اتاق آنکوئیک وجود دارد – آکوستیک و فرکانس رادیویی (RF). در اینجا، ما بررسی می‌کنیم که چگونه ساختارهای دوره‌ای می‌توانند برای کمک به مدل‌سازی سریع یک محفظه آنکوئیک RF با کاهش پیچیدگی و زمان محاسبه مدل استفاده شوند.

محفظه آنکوئیک چیست؟

اتاقک های آنکوئیک اتاق های حذف نویز هستند که برای جذب صدا یا امواج الکترومغناطیسی طراحی شده اند. محفظه های آنکوئیک آکوستیک ، که معمولاً دارای سطوح نویز حدود 10-20 دسی بل هستند، می توانند برای آزمایش بلندگوها و جهت تابش نویز، کیفیت صدای برخی محصولات (مانند هارلی دیویدسون ) و همچنین برای کاهش میزان صدا استفاده شوند. سطح سر و صدای تولید شده توسط محصولات خاص (ماشین لباسشویی، فن های کامپیوتر و غیره).

اتاقک های انکوئیک RF که اولین بار در طول جنگ جهانی دوم به عنوان راهی برای آزمایش هواپیماهایی که سیگنال های رادار را جذب یا پراکنده می کنند، توسعه یافتند، هنوز هم امروزه برای اهداف مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. مانند محفظه های آنکوی آکوستیک، محفظه آنکوی RF فضایی را فراهم می کند که در آن امواج انرژی تابشی وجود نداشته باشد و به دستگاه ها اجازه می دهد بدون تداخل آزمایش شوند. به عنوان مثال می توان به ماهواره ها و عملکرد آنتن دستگاه هایی مانند تلفن های همراه، برچسب های RFID و GPS اشاره کرد. هنگام آزمایش سیستم های هواپیمای داخل هواپیما، این اتاقک ها می توانند به اندازه کافی بزرگ باشند تا کل هواپیما را در خود جای دهد .

تصویر زیر مخروط‌ها یا جاذب‌های هرمی را نشان می‌دهد که دیوارها، سقف و کف یک محفظه انکوئیک RF را در مرکز حسگرهای سطحی و سیستم‌های رزمی در مرکز جنگ‌های سطحی نیروی دریایی (NSWC) Dahlgren می‌پوشانند.

آزمایش آنتن در محفظه آنکوئیک RF
آزمایش آنتن دریایی در محفظه آنکوئیک

شبیه سازی یک محفظه آنکوئیک RF

شما به راحتی می توانید با استفاده از COMSOL Multiphysics و ماژول RF با لایه های کاملاً منطبق و شرایط مرزی دوره ای یک محفظه آنکوئیک RF مدل کنید. بیایید یکی از مدل‌های خود را از گالری مدل بررسی کنیم: استفاده از مدل‌سازی جاذب‌های هرمی برای محفظه آنکویک .

در مثال مدل ما، ساختارهای هرمی با تلفات (جاذب ها) در یک آرایه بی نهایت قرار می گیرند. هنگامی که یک موج فرودی به یکی از ساختارهای هرمی برخورد می کند، بازتاب های کوچک بسیاری ایجاد می شود که موج الکترومغناطیسی به داخل هرم می گذرد و به هرم دوم منعکس می شود. جاذب از مواد جاذب تابشی (RAM) ساخته شده است، به این معنی که با برخورد موج به هرم، میدان فرود تا حدی منعکس شده و تا حدی به جاذب مجاور منتقل می شود . بنابراین، پس از بازتاب های فراوان و انتقال جزئی، دامنه موج تا رسیدن به قاعده هرم به شدت کاهش می یابد. در مدل، ما جذب مایکروویو یک فوم بارگذاری شده کربن رسانا را با یک ماده رسانا در σ = 0.5 S/m تقلید می‌کنیم.
تا حدی منعکس شده و تا حدی موج منتقل شده به جاذب هرمی
در زیر می توانید آرایه دو بعدی بی نهایت ساختارهای هرمی را مشاهده کنید. ساختار را می توان با استفاده از شرایط مرزی دوره ای Floquet در چهار طرف مدل کرد، که در آن یک واحد مدل شامل ساختار هرمی و همچنین بلوک زیر آن از همان ماده است. بالای هرم یک لایه کاملاً منطبق (PML) وجود دارد و فضای بالا و بین هرم و PML با هوا پر شده است. در پایین هرم و بلوک لایه ای از مواد بسیار رسانا وجود دارد که برای جلوگیری از هرگونه نویز خارج از محفظه استفاده می شود (در تصویر بالا به رنگ نارنجی نشان داده شده است). این لایه در مدل ما به عنوان یک رسانای الکتریکی کامل (PEC) مدل سازی شده است.
در مدل از شرایط مرزی دوره ای فلوکته استفاده شده است
در نمودار زیر در سمت چپ، هنجار میدان الکتریکی و جریان توان در مدل برای موردی که زاویه تابش بر روی هرم 30 درجه است نشان داده شده است. همانطور که می بینیم، قدرت موج فرودی در نزدیکی نوک جاذب قوی است و به سمت قاعده هرم کاهش می یابد. در سمت راست، نمودار پارامتر پراکندگی (پارامتر S) را برای امواج قطبی شده محور y به عنوان تابعی از زاویه برخورد نمایش می دهد.