مدل سازی یک تشدید کننده حلقه شکاف مکمل با سهولت

ماه گذشته، همکار من الکساندرا فولی یک نمونه مدل سازی RF را معرفی کرد که از شرایط مرزی دوره ای استفاده می کند . یکی دیگر از مدل‌های RF که می‌توان به راحتی با استفاده از شرایط مرزی دوره‌ای ایجاد کرد، مدل تشدیدگر حلقه‌های تکمیلی دوره‌ای، سطح انتخابی فرکانس است.

درباره سطوح انتخابی فرکانس (FSS)

سطوح انتخابی فرکانس (FSS) ساختارهای تناوبی هستند که به عنوان فیلتر برای امواج صفحه مانند امواج فرکانس مایکروویو عمل می کنند. این ساختارها می توانند مقادیر مختلفی از تابش را در فرکانس های مختلف منتقل، جذب یا منعکس کنند. به طور معمول، آنها یک باند استاپ یا پاسخ فرکانسی باند گذر دارند.

سطوح انتخابی فرکانس در کاربردهای مختلفی استفاده می شود. به عنوان مثال، مقاله ” انتخاب الگوی یک آنتن مخفی ” از COMSOL News 2013 توضیح می دهد که چگونه مهندسان Altran از FSS به عنوان فیلترهای RF برای کاهش سطح مقطع راداری (RCS) آنتن های مخفی استفاده کردند. در مقاله، طراحان از FSS برای کاهش بهره آنتن به منظور کاهش RCS استفاده کردند. در آنجا، FSS برای جذب تشعشعات فرودیده طراحی شده بود، نه پراکنده کردن آن. سطوح FSS معمولاً با الگوهای فلزی ساخته می شوند که به صورت دوره ای مرتب می شوند. برای ساخت چنین سازه هایی می توان از تشدید کننده های حلقه شکاف مکمل استفاده کرد.

تشدید کننده های حلقه شکاف مکمل

به عنوان یک نوع تشدید کننده مسطح، تشدید کننده های حلقه تقسیم مکمل عمدتاً برای شبیه سازی عناصر فراماده استفاده می شوند. به عنوان مثال، هنگام طراحی یک سازه باند گذر، می توان آنها را به صورت دوره ای مرتب کرد. مدل سازی این تشدیدگرها در یک پیکربندی دوره ای می تواند بسیار پیچیده و زمان بر باشد. با این حال، می توانید با اعمال شرایط مرزی دوره ای در مدل خود بر این چالش های طراحی غلبه کنید.

مدل سازی یک تشدید کننده حلقه شکاف مکمل دوره ای

COMSOL Multiphysics، همراه با ماژول RF ، شما را قادر می سازد تا با استفاده از لایه های کاملاً منطبق و شرایط مرزی دوره ای، یک تشدید کننده حلقه تقسیم مکمل دوره ای را به راحتی مدل کنید. به عنوان مثال، می‌توان به سطح انتخابی فرکانس، مدل تشدیدگر حلقه تکمیلی دوره‌ای اشاره کرد که در گالری مدل ما موجود است.

در این مدل، یک شکاف حلقه شکاف بر روی یک لایه مسی نازک (که به عنوان یک رسانای الکتریکی کامل مدل سازی شده است) که بر روی یک بستر PTFE به ضخامت 2 میلی متر قرار دارد، طرح ریزی شده است.

آرایه بی نهایت دوبعدی تشدیدگرهای حلقه شکاف مکمل

یک سلول واحد از تشدید کننده حلقه شکاف مکمل. مدل با شرایط مرزی دوره ای ایجاد می شود.

برای شبیه سازی یک آرایه بی نهایت دو بعدی، همانطور که در بالا نشان داده شده است، می توانید فقط یک سلول واحد از تشدید کننده حلقه تقسیم مکمل را مدل کنید. این کار با استفاده از شرایط مرزی دوره ای Floquet در هر یک از چهار طرف سلول واحد انجام می شود.

برای یادگیری نحوه انجام این کار، مستندات مدل را بررسی کنید، جایی که دستورالعمل های گام به گام ارائه شده است .

در حالی که این پست بیشتر بر روی نحوه صرفه جویی در زمان مدل سازی با استفاده از شرایط مرزی دوره ای تمرکز دارد، مستندات این مدل خاص به جزئیات بیشتر در مورد پاسخ فرکانس باند گذر ساختار دوره ای برحسب پارامترهای S می پردازد، همانطور که در زیر نشان داده شده است.

نمودار پارامتر S تولید شده با COMSOL Multiphysics که نشان می دهد ساختار تناوبی دارای یک فیلتر باند گذر است.
نمودار پارامتر S که ساختار تناوبی را به عنوان فیلتر باند گذر نزدیک به 4.6 گیگاهرتز نشان می دهد .