إنشاء مشروع في CST Microwave Studio. إدارة CST MWS مع محاكاة استوديو Matlab Cst

أنظمة الهوائي فائقة الاتساع

عمل الدورة

حول الموضوع: نمذجة الهوائي في CAD CST Microwave Studio

العمل المنجز: فحص العمل بواسطة:

طالب غرام. 4V-601C المعلم

زافرازين أ. شماشيلين ب.

1. المهمة ……………………………………………………………………………… ..3

2. إنشاء مشروع في CST Microwave Studio …………………………………… 4

3. نمذجة الهوائي …………………………………………………… ..7

4. بحوث الهوائيات ……………………………………………………… .18

5. الخلاصة ……………………………………………………………………………. 22

6. المراجع …………………………… .. ……………………… ..… 24


ممارسه الرياضه

قم بمحاكاة الهوائي في بيئة برنامج CST Microwave Studio وتحقق من معلماته: SWR ، والكسب ، ونمط الاتجاه ، إلخ.


إنشاء مشروع في CST Microwave Studio.

في هذا البحث ، سننظر في نمذجة هوائي بهوائي مرنان عازل بتردد 5.78 جيجاهرتز. سنقوم بتصميم نموذج الهوائي وفقًا للمصدر التالي من الإنترنت:

هوائي مرنان عازل (DRA) هو مرنان عازل للكهرباء يوضع على ركيزة عازلة لخط microstrip مدفوعة بموصل خطي. تستخدم هذه الهوائيات بترددات أعلى من 2 جيجاهرتز.

سيتم تنفيذ النمذجة في بيئة برنامج CST Microwave studio 2015 ، والتي تظهر النافذة الرئيسية في الشكل 1.

الشكل 1. النافذة الرئيسية لـ CST Microwave studio 2015

يمكن تقسيم النافذة إلى أربع مناطق - الجزء العلوي ، الذي يعرض علامات تبويب القائمة التي تسمح لك بمحاكاة الهوائي ودراسة معلماته ومعالجة النتائج بعد ذلك

على اليسار توجد نافذة التنقل ، والتي تحتوي على معلومات حول الهوائي ومكوناته والمواد التي صنع منها الهوائي المصمم. فيما يلي أيضًا نتائج التغييرات في جميع معلمات الهوائي ، ومعلومات حول مخطط الإشعاع الخاص به ، ونتائج ما بعد المعالجة ، وما إلى ذلك.

في الوسط توجد نافذة النمذجة الرئيسية التي يتم فيها إنشاء الهوائي.

يوجد في الجزء السفلي منطقة من المعلمات التي يمكن ضبطها لتسهيل النمذجة ، مثل طول وعرض المشعات ، وسمك المادة ، وما إلى ذلك.

تبدأ النمذجة باختيار نوع الهوائي ومنطقة النمذجة ووحدات القياس. تظهر عملية الاختيار لجميع المعلمات المطلوبة في الأشكال 2-4. يتم تحديد جميع الخيارات في المرة الأولى التي يتم فيها إطلاق CST Microwave Studio أثناء إنشاء المشروع. نظرًا لأننا نصمم هوائي DRA ، عند اختيار نوع الهوائي الذي يتم تصميمه ، يجب عليك تحديد نوع المستوي.

أيضًا ، قبل بدء المحاكاة ، نشير إلى الترددات التي سنقوم فيها بمحاكاة خصائص الهوائي (الشكل 4).

للتبسيط ، سنقوم بعمل النمذجة في المجال الزمني في نفس نظام الوحدات كما في المصدر.

الشكل 2. النوافذ الأولية للبرنامج

الشكل 3. النوافذ الأولية للبرنامج

الشكل 4 - النوافذ الأولية للبرنامج.

بعد تحديد نوع الهوائي ووحدات القياس ، سيتم تحميل النافذة الرئيسية لبيئة برنامج CST Microwave Studio ، حيث سنقوم بمحاكاة الهوائي وتحليله.

نمذجة الهوائي

تتكون عملية النمذجة من الإنشاء المتسلسل لكتل ​​الهوائي ، والمشعات ثنائية القطب ، وإنشاء منفذ سنحضر إليه مصدر الإشارة.

تتمثل الخطوة الأولى في ضبط المعلمات الضرورية للهوائي ، والتي ستسهل عملية النمذجة الإضافية. نضع المعلمات التالية:

- عرض وارتفاع وطول DRA

- فتحة العرض

- سماكة المعدن

- نصف القطر الداخلي والخارجي للموصل

- ارتفاع الركيزة

الشكل 5. قائمة المعلمات التي سيتم تعيينها

الخطوة الثانية هي إنشاء الأساس. للقيام بذلك ، في لوحة النمذجة (النمذجة) ، يجب عليك تحديد العنصر Brick (block) ، ثم لإدخال معلماته يدويًا ، اضغط على مفتاح Esc ، وفي النافذة التي تفتح ، أدخل المعلمات الضرورية وقم بتغيير نوع المادة من الفراغ (الفراغ) إلى مادة جديدة (مادة جديدة) وإنشاء مادة جديدة بالمعلمات الموضحة في الشكل 6. كما تظهر عملية إنشاء الكتلة في الشكل 6.

الشكل 6. عملية إنشاء الكتلة في CST Microwave Studio.

الخطوة الثالثة - قم بإنشاء طبقة GND ، والتي من أجلها نختار الركيزة الخاصة بنا باستخدام أمر Pick من لوحة قائمة النمذجة (كما هو موضح في الشكل 7)

الشكل 7. مثال على تحديد كائن باستخدام الأمر Pick

ثم نستخدم الأمر Extrude (الشكل 8) لإضافة كائن آخر بالمعلمات الضرورية إلى كائن موجود بالفعل ، وفي النافذة التي تفتح (الشكل 9) ، نقوم بتعيين السماكة المطلوبة للكائن الجديد. من الضروري أيضًا تغيير المادة من تلك التي أنشأناها إلى النحاس (Cooper Pure).

الشكل 8. قيادة البثق

الشكل 9. تحديد الخيارات لكائن جديد.

تظهر النتيجة النهائية في الشكل 10.

الشكل 10. مظهر طبقة GND

بعد إنشاء كائن طبقة GND ، نحتاج إلى إنشاء خط microstrip الذي سيقود مرنان العزل الكهربائي. لإنشاء خط في المكان الصحيح ، نحتاج إلى تعيين نظام مرجعي محلي للإحداثيات. للقيام بذلك ، حدد مركز الحافة اليسرى للطبقة الأرضية الخاصة بنا باستخدام أمر Pick Point → Pick Edge Center من شريط أدوات النمذجة ، ثم اضغط على زر Align WCS على نفس شريط الأدوات. يوضح الشكل 11 إخراج هذا الأمر.

الشكل 11. إنشاء نظام مرجعي محلي.

بعد ذلك ، نحتاج إلى وضع الإطار المرجعي المحلي الذي أنشأناه في المكان المناسب ، والذي نحتاج إلى تنفيذ أمر تحويل WCS من شريط أدوات النمذجة. في النافذة التي تفتح ، يجب عليك إدخال المعلمات الموضحة في الشكل 12. خطوة بخطوة. أولاً ، تحرك على طول إحداها ، ثم على طول محور الإحداثيات الآخر.

الشكل 12. تحويل محور الإحداثيات المحلي

بعد ذلك ، ننتقل مباشرة إلى إنشاء خط microstrip الذي سيثير مرنانا. تشبه عملية الإنشاء إنشاء طبقة GND ، تختلف المعلمات فقط. مرة أخرى ، من الضروري تغيير المادة إلى النحاس.

الشكل 13. إنشاء خط microstrip

بعد إنشاء الخط ، سننشئ فتحة في طبقة GND ، والتي ستسمح بنقل الطاقة إلى الرنان. للقيام بذلك ، سنقوم بتغيير موقع نظام الإحداثيات المحلي مرة أخرى. من الضروري تغيير موضع نظام الإحداثيات بالتسلسل وفقًا للشكل 14.

الشكل 14. تغيير نظام الإحداثيات.

بعد ذلك ، تحتاج إلى إنشاء فتحة بالمعلمات التالية ، الموضحة في الشكل 15. سننشئ كائنًا باستخدام أمر Brick ، ​​كما كان من قبل. بعد إنشاء الكائن ، تحتاج إلى تحويله إلى فتحة عن طريق قصه من طبقة GND.

الشكل 15. معلمات كتلة الفتحة

يتم تنفيذ عملية القطع مباشرة بعد الإنشاء بواسطة أمر تقاطع الشكل. سيتم فتح مربع الحوار تلقائيًا بعد إنشاء الكتلة. في ذلك ، تحتاج إلى تحديد عنصر Cut Away From Highlighted ، وبعد ذلك سيتم قطع الكائن الذي تم إنشاؤه (الشكل 16).

الشكل 16. نتيجة أمر قطع الكتلة

بعد ذلك ، نبدأ في إنشاء مرنان عازل. نحتاج أولاً إلى تغيير موضع محور الإحداثيات المحلي. للقيام بذلك ، حدد مركز الحافة اليمنى لطبقة GND باستخدام أمر Pick Point → Pick Edge Center (الشكل 17) ، حدد أمر Align WCS في لوحة النمذجة ، ثم باستخدام أمر Transform WCS ، قم بتغيير موضع نظام الإحداثيات كما هو موضح في الشكل 18.

الشكل 17. تحريك أصل محور الإحداثيات

الشكل 18. النتيجة النهائية لتحويل محور الإحداثيات.

ننتقل الآن إلى الإنشاء المباشر لمرنان عازل. للقيام بذلك ، نحتاج إلى إنشاء كائن Brick بالمعلمات التالية الموضحة في الشكل 19. نقوم بإنشاء مرنان في وسط الفتحة.

الشكل 19. معلمات الرنان

بعد إنشاء الرنان ، يمكن اعتبار إنشاء الهوائي كاملاً. يظهر الشكل العام في الشكل 20. الآن نحن بحاجة إلى إنشاء مكان حيث سنقوم بتطبيق الإشارة ، أي موقع الميناء.

للقيام بذلك ، سنقوم بإنشاء موصل على الهوائي ، والذي سيكون هو المنفذ.

الشكل 20. منظر خارجي للهوائي

لنبدأ في إنشاء منفذ عن طريق تحريك أصل محور الإحداثيات من أجل وضع الموصل في المكان المناسب. حدد مركز الحافة اليسرى لحقل GND باستخدام أمر Pick Point → Pick Edge Center. بعد ذلك ، سنقوم بتنفيذ الأمر Align WCS. سينتقل أصل نظام الإحداثيات إلى هذه النقطة.

الشكل 21. إزاحة أصل محور الإحداثيات.

نقوم بإنشاء النواة المركزية للموصل كما هو موضح في الشكل 22. للقيام بذلك ، حدد الأمر Cylinder في لوحة النمذجة ، واضغط على مفتاح Esc ، وأدخل المعلمات الموضحة في الشكل في النافذة التي تفتح.

الشكل 22. مركز موصل الموصل

الخطوة التالية هي إنشاء عازل حوله. نصنع عازلًا بنصف قطر ro ، ونحول نظام الإحداثيات إلى مركز أسطوانة القلب المركزي الذي أنشأناه. يتم تنفيذ الإزاحة بواسطة الأمر Align WCS. مبدئيًا ، باستخدام أمر Pick Face ، حدد الجزء العلوي من الأسطوانة الأساسية. تظهر عملية الإنشاء في الشكل 23. من الضروري تغيير المادة من Cooper (النحاس) إلى Teflon.

الشكل 23. عملية إنشاء عازل

بعد ذلك ، قم بإنشاء أسطوانة جديدة حول العازل ، والتي ستكون بمثابة الجزء الخارجي من الموصل ، متصلاً بطبقة GND. تشبه عملية الإنشاء العملية السابقة ، باستثناء معلمات الأسطوانة. وهي موضحة في الشكل 24.

الشكل 24. معلمات الاسطوانة

من الضروري أيضًا قطع السلك المركزي للموصل من طبقة GND. يتم ذلك باستخدام الأمر Boolean → Insert الموجود في لوحة النمذجة. من أجل قطع نواة من طبقة GND ، تحتاج إلى تحديدها في شجرة التنقل ، وتنفيذ أمر Boolean → Insert ، وبعد تحديد طبقة GND في شجرة التنقل ، اضغط على مفتاح Enter. بعد ذلك ، سيتم قطع اللب من هذه الطبقة (الشكل 25).

الشكل 25. نتيجة تنفيذ الأمر Insert.

هذا يكمل عملية إنشاء الهوائي ، يمكنك متابعة حساب خصائصه.

دراسة الهوائي

بعد إنشاء الهوائي ، نحتاج إلى إحضار إشارة إليه. في CST Microwave Studio ، تتمثل عملية توصيل الإشارة بالهوائي في إنشاء ما يسمى بالمنفذ (Port). في الهوائي الخاص بنا ، سننشئ منفذًا على الموصل الذي تم إنشاؤه.

لإنشاء منفذ ، تحتاج إلى الانتقال إلى علامة تبويب قائمة المحاكاة ، والعثور على عنصر Pick Point وتحديد عنصر Pick Face Center من القائمة المنسدلة (الشكل 26) ، والنقر فوق الموصل الخاص بنا. بعد ذلك ، تحتاج إلى تحديد عنصر Waveguard Port في لوحة المحاكاة ، وتعيين معلمات المنفذ ، كما في الشكل 26.

الشكل 26. عملية إنشاء الموجة.

بعد إنشاء المنفذ ، نحتاج إلى اختيار الخصائص التي سنضع نموذجًا لها. للقيام بذلك ، في علامة التبويب Simulation ، حدد عنصر Field Monitor وفي النافذة التي تفتح ، حدد خيار رسم نمط الإشعاع (Farfield / RCS) وأدخل قيمة التردد التي سنبني عليها النمط. في حالتنا ، هذا هو 5.78 جيجا هرتز. تظهر عملية إنشاء مراقب ميداني في الشكل 27.

الشكل 27. إنشاء مراقب ميداني.

بعد تثبيت جميع أجهزة العرض الضرورية ، تحتاج إلى بدء تشغيل الهوائي لحساب المعلمات ، والتي من أجلها ، في علامة تبويب قائمة المحاكاة ، حدد عنصر Setup Solver ، وفي النافذة التي تظهر ، حدد المعلمات وفقًا للشكل 28.

الشكل 28. نافذة إعداد Solver

سنقصر دقة الحساب على -25 ديسيبل لتسريع الحساب. سنقوم أيضًا بتعيين معلمة التسوية إلى معلمة المعاوقة الثابتة ، أي سيتم إجراء الحساب لقيمة مقاومة ثابتة تبلغ 50 أوم. بالضغط على زر ابدأ ، نقوم بتشغيل البرنامج لحساب المعلمات.

تظهر نتائج محاكاة المعلمة في الأشكال 29 - 32. الشكل 29 هو قيمة VSWR مقابل التردد ، والشكل 30 هو المخطط القطبي ، والشكل 31 هو عرض ثلاثي الأبعاد لمخطط الهوائي. يوضح الشكل 32 رسمًا بيانيًا لقيمة المعلمة S11

الشكل 29. هوائي VSWR

الشكل 30. مخطط الهوائي في الإحداثيات القطبية

الشكل 31. عرض ثلاثي الأبعاد لنمط الإشعاع.

الشكل 32. قيمة المعلمة S11

استنتاج

وفقًا للخصائص التي تم الحصول عليها نتيجة للمحاكاة ، يمكن للمرء أن يقول عن الخصائص الاتجاهية السيئة للهوائي. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي الهوائي على مستوى عالٍ جدًا من الفصوص الجانبية ، مما يؤدي أيضًا إلى حدوث مشكلات عند استقبال وإرسال إشارة. استجابة VSWR في نطاق تردد التشغيل ضعيفة ، مما قد يشير إلى عيوب في تصميم الهوائي.

تختلف البيانات التي تم الحصول عليها اختلافًا كبيرًا عن النتائج التي تم الحصول عليها في المصدر الذي تم من خلاله محاكاة الهوائي. يبين الشكلان 33 و 34 بعض معلمات الهوائي. تم تصميم الهوائي بدقة وفقًا للمصدر ، وكرره خطوة بخطوة. قد يكون هذا الاختلاف القوي في المعلمات ناتجًا عن نمذجة الهوائي عند المصدر في إصدار أقدم بكثير من CST Microwave Studio ، ونتيجة لذلك ، في الاختلاف في خوارزميات الحساب.

يلزم مزيد من التنقيح للمعلمات الميكانيكية للهوائي لتحقيق مخطط الإشعاع المعطى في المصدر.

الشكل 32. مخطط الهوائي في نظام الإحداثيات القطبية

الشكل 34. قيمة المعلمة S11.

فهرس

1. الهوائيات وأجهزة الميكروويف. تصميم صفائف الهوائي على مراحل. Voskresensky D.I. ، Granovskaya RA ، موسكو ، الراديو والاتصالات
1981

2. ملاحظات المحاضرة

أ. فاتيف

للاستخدام بين الجامعات كوسيلة تعليمية للطلاب الذين يدرسون في مجالات التدريب المتخصص

"الأنظمة والمجمعات الإلكترونية الراديوية" - 210601.65 وماجستير "هندسة الراديو" - 210400.68

وزارة التربية والتعليم والعلوم في الاتحاد الروسي

جامعة ولاية تومسك لأنظمة التحكم والإلكترونيات اللاسلكية (TUSUR)

قسم هندسة الموجات الدقيقة والراديو الكمومي

Fateev A.V.

استخدام برنامج CST Microwave Studio Software

لحساب الهوائيات وأجهزة الميكروويف

الدورة التعليمية

للطلاب الذين يدرسون في مجالات تدريب المتخصصين 210601.65 - أنظمة ومجمعات الراديو الإلكترونية والماجستير 210400.68 - هندسة الراديو

UDC 621.3.049.77.029: 681.3.06

المراجعون:

كاند. فيز.رياضيات. باحث ، مختبر للإلكترونيات عالية التردد ، ISE SB RAS

بولزوفسكي إي.

كاند. تقنية. علوم ، أستاذ مشارك ، رئيس. قسم هندسة الراديو FGAOU VPO "جامعة سيبيريا الفيدرالية"

سالوماتوف يو.

Fateev A.V.

تطبيق برنامج CST Microwave Studio لحساب الهوائيات وأجهزة الميكروويف: البرنامج التعليمي. - تومسك: تومسك. حالة أنظمة التحكم un-t. والإلكترونيات الراديوية ، 2014. - 120 ص.

تم توضيح أساسيات العمل مع نظام التصميم الديناميكي الكهروديناميكي CST Microwave Studio. تم إعطاء أمثلة على هوائيات النمذجة وأجهزة الميكروويف. يتم النظر في ميزات معالجة نتائج التصميم.

الكتاب المدرسي مخصص لطلاب الجامعات التقنية ،

هندسة الراديو وتشمل مواد تعليمية عن تخصص "أجهزة الموجات الدقيقة والهوائيات".

© تومسك. حالة جامعة نظم التحكم والراديو الكترونيك 2014

© Fateev A.V.، 2014

مقدمة ... ................................................ .. .....

مقدمة إلى CST Microwave Studio ............................................. ....... .................

1.1 عن البرنامج ............................................... . ................................................

1.2 الخطوات والإعدادات الأساسية لإنشاء نموذج CAD ..........

1.3 خلق الأشياء ................................................ ................... ...............................

1.4 خصائص الموضوع ................................................ .................. ...............................

1.5 خصائص المواد ................................................ .................. .........................

1.6 تحويل الكائن ... .................. .................

1.7 ارتباطات الكائن ................................................ ................ ...............................

1.8 أمثلة ملزمة ................................................ .............................. ...

1.9 باستخدام المنحنيات ... .................. ...................

إعدادات الحساب الكهرومغناطيسي .............................................. .................

2.1 تخصيص منافذ الجهاز ............................................ ................... ............

2.2. تقسيم الشبكة ............................................. .. ...................................

مثال على نمذجة الانتقال من الدليل المحوري إلى الدليل الموجي ...............................

حساب الهوائي القطاعي الإلكتروني ... .................

مثال على محاكاة مصفوفة الهوائي ... .................

نمذجة مرنان ............................................... .... .......................

نمذجة مقسم الطاقة ............................................... ................... .........

المؤلفات................................................. ..................................................

مقدمة

حاليًا ، يستخدم العديد من مطوري الهوائيات وأجهزة الميكروويف أنظمة تصميم كهروديناميكية متخصصة. يعتمد تشغيل مثل هذه المنتجات البرمجية على الحل العددي لمعادلات ماكسويل بشكل متكامل أو تفاضلي. طريقة الحل الأساسية بلا شك

يؤثر على الكفاءة والدقة التي يمكن بها نمذجة بعض المكونات والأجهزة عالية التردد.

يتكون البرنامج التعليمي من سبعة أقسام. يقدم القسم الأول نظرة عامة على واجهة مستخدم البرنامج. يصف القسم الثاني الأدوات الرئيسية لإنشاء طراز الجهاز وإعدادات البرنامج. الأقسام التالية مخصصة لحساب الهوائيات وأجهزة الميكروويف ، والتي توضح إمكانيات المعالجة اللاحقة للنتائج ، والتي تعطي فهمًا واضحًا لتشغيل الجهاز وانتشار المجالات الكهرومغناطيسية فيه.

الغرض من الكتاب المدرسي هو إعطاء الطلاب المفاهيم الأساسية من مجال نمذجة تكنولوجيا الهوائيات وأجهزة الميكروويف ، لمساعدتهم على إتقان أدوات الحساب الأساسية ومبادئ بناء أنظمة الهوائي.

يجب أن يسترشد أخصائي راديو حديث في هذه الأمور ،

يجب أن يعرف قدرات أنظمة النمذجة الكهروديناميكية الحديثة ، وفي حالة معينة تكون قادرًا على إنشاء نموذج بشكل صحيح ،

1. مقدمة إلى CST Microwave Studio

1.1 عن البرنامج

CST Microwave Studio هو أحد حزم البرامج من CST Studio

CST MICROWAVE STUDIO هو برنامج للنمذجة الكهرومغناطيسية ثلاثية الأبعاد من أدلة الموجات والهوائيات إلى العناصر البصرية. يتيح لك البرنامج حل المشكلة بعدة طرق ويعطي دقة عالية في الحساب. يتراوح مدى الطول الموجي الذي يعمل فيه البرنامج بشكل أكثر فاعلية من الطول الموجي القصير إلى النانومتر ؛

CST EM STUDIO هي أداة تحليل وتصميم للهياكل الثابتة ومنخفضة التردد. تشمل التطبيقات: ملفات لولبية ، محولات ، تطبيقات EMC ،

المولدات ورؤوس القياس الكهروميكانيكية والمحركات وأجهزة الاستشعار وهياكل الحماية. من الممكن تحليل الكهربائية و

المجالات المغناطيسية ، والتيارات الدوامة والسطحية ؛

CST PARTICLE STUDIO عبارة عن حزمة لتصميم وتحليل البنادق الإلكترونية ثلاثية الأبعاد وأنابيب أشعة الكاثود والمغنيترونات.

يتضمن العديد من منتجات برامج CST STUDIO ،

نمذجة ناقلات شحن القيادة ، ويأخذ أيضًا في الاعتبار عمليات درجة الحرارة ؛

CST PCB STUDIO - حزمة لدراسة انتشار إشارات الراديو في لوحات الدوائر المطبوعة ، بما في ذلك حل مشاكل التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) والتداخل الكهرومغناطيسي (EMI) ؛

تم تصميم CST CABLE STUDIO لتحليل التوجيه والتأثيرات وتوافق الخطوط المترابطة ، بما في ذلك الكابلات المحورية والأسلاك الفردية والأزواج الملتوية وتجميعات الكابلات المعقدة ؛

CST MPHYSICS STUDIO - حزمة متخصصة للنمذجة الديناميكية الحرارية والميكانيكية ؛

CST CABLE STUDIO عبارة عن حزمة متخصصة لنمذجة التأثيرات الكهرومغناطيسية في الكابلات ، والتي تتيح لك تحسين وزن وحجم الأسلاك الفردية والأزواج الملتوية والحزم المعقدة بعدد غير محدود من الموصلات. يسمح لك البرنامج بتقييم الفولتية في نقاط مختلفة من الكابلات ، والتيارات من خلال موصلات معينة ، ومعلمات S ، والممانعات ، وكذلك الالتقاط المتبادل للموصلات على بعضها البعض.

CST BOARDCHECK هي حزمة متخصصة تسمح لك باستيراد تصميمات لوحات الدوائر المطبوعة من أنظمة تصميم مختلفة ، و

تحديد المشاكل المحتملة للتوافق الكهرومغناطيسي فيها وفقًا لمجموعة من القيود المحددة.

CST DESIGN STUDIO عبارة عن منصة متكاملة لإدارة عملية التطوير الكاملة لنظام معقد ، من المكونات الكهربائية إلى الأنظمة الراديوية. سيسمح بالمشاركة في محاكاة المشروع المحسوبة بواسطة جميع حزم CST Studio.

في أساس البرنامج CST Microwave Studio هو طريقة تقريب طورتها CST لظروف الحدود المثالية

(PBA) ، والتي تكمل بنجاح الطريقة الراسخة للتكاملات المحددة (FI) ، والتي تعمل في المجال الزمني. في أي طريقة تتعلق بنمذجة العناصر المحدودة ، يتم تقسيم جميع الأسطح إلى عناصر صغيرة. إذا تم تحديد طراز جهاز الميكروويف فقط بواسطة مستويات مستقيمة ، فسيكون عدد عناصر التقسيم التي تم تحليلها صغيرًا ، ويتم الحساب بسرعة نسبيًا. عند استخدام الأسطح المنحنية في أجهزة الميكروويف ، فإن تقريبها يتطلب عددًا أكبر بكثير من عناصر التقسيم ، مما يؤدي إلى تكاليف وقت كبيرة في التحليل. أتاح الجمع بين طرق PBA و FI التي اقترحتها CST حل مشاكل نمذجة أجهزة الميكروويف المعقدة ذات الأسطح المنحنية بسرعة.

الأجهزة النموذجية المصممة باستخدام حزمة CST

استوديو الميكروويف:

المقرنات الاتجاهية الدليل الموجي و microstrip ؛

قوة؛

مقسمات و مقويات الطاقة.

مرشحات الدليل الموجي وشريط دقيق ومرشحات عازلة ؛

هياكل microstrip أحادية ومتعددة الطبقات ؛

خطوط نقل مختلفة

موصلات محورية ومتعددة المخرجات ؛

الدليل الموجي المحوري والانتقالات الشريطية المحورية ؛

موجهات ضوئية ومفاتيح ضوئية ؛

أنواع مختلفة من الهوائيات: البوق ، الحلزوني ، المستوي.

الميزات الرئيسية لحزمة CST Microwave Studio:

حساب معلمات S في مدى تردد واسع ؛

لغة مدمجة قوية لكتابة وحدات ماكرو VBA ، ودعم تقنية ربط الكائنات وتضمينها (OLE) ؛

حل سريع ودقيق في المجال الزمني الذي تم الحصول عليه باستخدام طريقة التكاملات المحددة ؛

زيادة كبيرة في الإنتاجية بسبب استخدام طريقة التقريب لظروف الحدود المثالية (PBA) ؛

بناء الهيكل الذي تم تحليله على أساس نظام المعلومات المسبقة عن البضائع ؛

استيراد وتصدير الهياكل بتنسيقات SAT و IGET و STL ؛

طرق مختلفة لإثارة الهيكل باستخدام المنافذ الخارجية والداخلية ؛

حساب الأنماط الخاصة بالموانئ ؛

الحساب التلقائي لممانعات المنفذ ؛

عرض متحرك للحقول ؛

عرض النتائج التي تم الحصول عليها أثناء إجراء الحساب 4

محسن قوي

حسابات مجال الهوائي في المنطقة البعيدة (تمثيل ثنائي وثلاثي الأبعاد للمجال ، والكسب ، وحساب العرض الزاوي للفصين الرئيسي والجانبي لمخطط الإشعاع).

1.2 الخطوات والإعدادات الأساسية لإنشاء نموذج CAD

عند فتحه ، يتيح لك برنامج CST Studio Suite (الشكل 1) تحديد خيارين لبدء تشغيل الحزمة المطلوبة:

الشكل 1. واجهة CST Studio Suite

1. استخدم معالج التكوين. للقيام بذلك ، يجب عليك تحديد

أنشئ مشروعًا (انظر الشكل 2) ، واتباعًا للمطالبات ، يمكنك ضبط الإعدادات المسبقة واختيار أنسب طريقة للحساب.

الشكل 2. نافذة معالج التكوين

2. أو حدد وحدة CST Microwave Studio.

تتكون الواجهة الرئيسية للبرنامج من عدة نوافذ:

1. شجرة الملاحة - شجرة المشروع ؛

2. الشريط - الضوابط.

3. رسم خطة - نافذة لعرض نموذج CAD أو نتائج الحساب ؛

4. قائمة المعلمات - نافذة معلمات الكائن ؛

5. التدليك والتقدم - نافذة الرسالة.

يوضح الشكل 3 صورة للنافذة الرئيسية لـ CST Microwave Studio.

الشكل 3. واجهة CST Microwave Studio

كما ترى ، لا تختلف واجهة CST Microwave Studio (MWS) عن واجهات أي برامج CAD أخرى يمكنك من خلالها إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد للكائنات.

يتم تقسيم عناصر التحكم إلى علامات تبويب مواضيعية (الشكل 4) للتحكم المتسق في واجهة البرنامج بالكامل.

الكلمات الدالة

مرشح دقيق/تردد القطع/ عرض النطاق/ CST MICROWAVE STUDIO / تكرار قطع مرشح التمرير العالي/ عرض النطاق

حاشية. ملاحظة مقال علمي عن الهندسة الكهربائية ، الهندسة الإلكترونية ، تكنولوجيا المعلومات ، مؤلف العمل العلمي - ديمتري سيرجيفيتش ديراسيتس ، ناتاليا نيكولاييفنا كيسل ، سيرجي جريشينكو

لحماية الأجهزة من التداخل وحل مشكلة التوافق الكهرومغناطيسي ، من الضروري استخدام المرشحات بتوهين 60 ديسيبل أو أكثر في نطاق التوقف. يجب ألا تقوم الأجهزة من هذا النوع بقمع التداخل بشكل فعال في نطاق التردد المطلوب فحسب ، بل يجب أن تتمتع أيضًا بحماية جيدة ضد تغلغل التداخل الخارجي المستحث في الأجهزة. طلب مرشحات عالية الترددفي مسار الإشارة يمكن تحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء للجهاز بأكمله بشكل كبير عن طريق قمع ضوضاء التردد المنخفض وانجراف الإشارات بترددات أقل من الحد الأدنى لطيف التردد للإشارة المرغوبة. تمت محاكاة مرشح بتردد قطع يبلغ 90 ميجاهرتز ، حيث لا يزيد التوهين في نطاق التشغيل عن 1 ديسيبل ، ويكون الكبت في الخارج عرض النطاقلا تقل عن 90 ديسيبل. المرشح عبارة عن دوائر تذبذبية متصلة بالسلسلة متصلة بالتوازي. تقترن كل دائرة بالسعة بالدائرة المجاورة وتعمل كمرشح مصيدة مضبوط على أحد ترددات الكبت. يؤدي تداخل النطاقات بواسطة كل مرشح إلى تنفيذ نطاق درجة الفلتر المحدد من 0 إلى 90 ميجاهرتز. تم تنفيذ التصميم على مرحلتين: نمذجة الدائرة والنمذجة الكهرومغناطيسية ثلاثية الأبعاد الكاملة ، مع الأخذ في الاعتبار العلبة المعدنية والتأثير المحتمل بين الشلالات بسبب الموجات السطحية الناشئة على ركيزة المرشح العازل. توفر حزمة CST Microwave Studio ميكروويف CAD تحليلًا لمعلمات المجال الكهرومغناطيسي في حجم المرشح المصمم وتجري حسابًا صارمًا لخصائصه التقنية.

مواضيع ذات صلة أوراق علمية حول الهندسة الكهربائية ، والهندسة الإلكترونية ، وتكنولوجيا المعلومات ، ومؤلف العمل العلمي - ديراتشيتس ديمتري سيرجيفيتش ، وكيزيل ناتاليا نيكولاييفنا ، وجريشينكو سيرجي غريغوريفيتش

  • محاكاة ناقل حركة طور متحكم فيه كهربائيًا بهيكل مرشح شريط النطاق الترددي microstrip

    2013 / كيسيل ناتاليا نيكولاييفنا ، جريشينكو سيرجي غريغوريفيتش ، بوغاتشينكو دينيس ألكساندروفيتش

  • خيارات لبناء مرشحات الدليل الموجي مطوية

    2018 / Ovechkin V.S.، Popov N.O.

  • تطوير وبحث المرشحات الشريطية في نطاق الطول الموجي القصير

    2018 / كوروغود فلاديمير فلاديميروفيتش ، بوروفسكي رومان إدواردوفيتش ، كوسوف ألكسندر سيرجيفيتش ، سكولاتشيف دميتري بتروفيتش

  • مرشح نطاق توقف عريض للغاية مع رفض للضوضاء يزيد عن 100 ديسيبل

    2013 / Balva Ya. F. ، Serzhantov A. M. ، Khodenkov S. A. ، Ivanin V. V. ، Shokirov V. A.

  • ميزات تصميم مرشحات مرنان السلم بناءً على الموجات الصوتية السطحية للوحدات المزدوجة لأنظمة الاتصالات المتنقلة

  • تطوير خوارزمية مبسطة لتصميم microstrip BPFs بناءً على رنانات دبوس الشعر ذات الثقوب في طبقة التدريع بناءً على التحليل الديناميكي الكهربائي في برنامج Ansoft HFSS

    2012 / بيتروفا إي في ، فورمانوفا إن آي ، فارافونوف إيه يو.

  • خوارزميات لتركيب مرشحات النطاق الترددي على خطوط غير متجانسة ناعمة لأجهزة الموجات الصغرية CAD

    2014 / Berdyshev R.V، Kordyukov R. Yu.، Berdyshev V. P.، Pomazuev O.N، Khripun S. I.

  • تحليل التأثيرات الكهرومغناطيسية في مرشحات سلم مرنان الميكروويف بناءً على الموجات الصوتية السطحية

    2018 / أورلوف فيكتور سيمينوفيتش ، روساكوف أناتولي نيكولايفيتش

  • النمذجة والدراسة التجريبية لمرشح microstrip على أساس رنانات نصف الموجة

    2016 / أندريانوف أرتور فاليريفيتش ، زيكي أناتولي نيكولايفيتش ، زلامان بافيل نيكولايفيتش

  • مرشح Microstrip على رنانات نصف موجية

    2017 / Andrianov A.V. ، Bykov SA ، Zikiy A.N. ، Pustovalov A.I.

للحماية من التداخل وحل مشكلة التوافق الكهرومغناطيسي ، من الضروري استخدام مرشحات مع توهين 60 ديسيبل أو أكثر في النطاق المانع. يجب ألا تقلل الأجهزة من هذا النوع بشكل فعال من الضوضاء في نطاق التردد المطلوب فحسب ، بل يجب أن تتمتع أيضًا بحماية جيدة من اختراق الجهاز الناجم عن الضوضاء الخارجية. يمكن أن يؤدي استخدام مرشح التمرير العالي في مسار الإشارة إلى تحسين نسبة الإشارة / الضوضاء للجهاز بأكمله بشكل كبير عن طريق قمع ضوضاء التردد المنخفض وإشارات الانجراف بترددات أقل من الحد الأدنى لطيف التردد للإشارة المرغوبة. تم تنفيذ العمل على مرشح النمذجة بتردد قطع يبلغ 90 ميجاهرتز ، يكون توهينه في نطاق التشغيل أقل من 1 ديسيبل ، والقمع هو عرض النطاق الترددي الذي لا يقل عن 90 ديسيبل. المرشح عبارة عن دائرة طنين متوازية متصلة. تقترن كل دائرة سعوية بدائرة مجاورة وتعمل كمرشح توقف نطاق تم تكوينه لقمع أحد الترددات. تقوم النطاقات المتداخلة لكل مرشح بتنفيذ مجموعة مرشح رفض النطاق بالكامل من 0 إلى 90 ميجاهرتز. تم تنفيذ التصميم على مرحلتين: محاكاة الدائرة والمحاكاة الكهرومغناطيسية ثلاثية الأبعاد الكاملة مع الجسم المعدني والتأثير المحتمل بين المراحل بسبب الموجات السطحية المتولدة على مرشح ركيزة عازل. يوفر برنامج Microwave CAD CST Microwave Studio تحليلًا لمعلمات المجال الكهرومغناطيسي في حجم تصميم المرشح وتنفيذ حساب دقيق لخصائصه التقنية.

نص العمل العلمي حول موضوع "النمذجة على أساس مرشح التمرير العالي CAD CST Microwave Studio Studio"

17. Popovich V. ، Vanurin S. ، Kokh S. ، Kuzyonny V. نظام المعلومات الجغرافية الفكرية لسلامة الملاحة // مجلة IEEE Aerospace and Electronic Systems. - 2011. - المجلد. 26.

18. Belyakov S.L.، Didenko DA، Samoilov D.S. إجراء تكيفي لإدارة تمثيل مساحة العمل للخريطة الإلكترونية Izvestiya SFU. العلوم التقنية.

2011. - رقم 1 (114). - س 125-130.

19. Belyakov S.L.، Rozenberg I.N. قذائف البرمجيات الفكرية لأنظمة المعلومات الجغرافية. - م: العالم العلمي ، 2010.

20. Belyakov S.L.، Belyakova M.L.، Rozenberg I.N. قيود النزاهة في تصور قاعدة البيانات المكانية // Izvestiya SFedU. علوم تقنية - 2013. - رقم 5. (142). - س 138-143.

21- لوغر ج. الذكاء الاصطناعي: الهياكل والاستراتيجيات لحل المشكلات المعقدة.

أديسون ويسلي. - 2004.

22. Belyakov S.L.، Bozhenyuk A.V.، Ginis L.A.، Gerasimenko E.M. طرق التحكم في التدفق الضبابي في أنظمة المعلومات الجغرافية. - تاغانروغ. - 2013.

23. Varshavsky P.R.، Eremeev A.P. نمذجة الاستدلال القائم على الحالة في أنظمة دعم القرار الذكية // الذكاء الاصطناعي واتخاذ القرار. - 2009. - رقم 1. - س 45-57.

24. Vagin V.N.، Golovina E.Yu.، Zagoryanskaya A.A.، Fomina M.V. استدلال حقيقي ومعقول في الأنظمة الذكية / إد. المهبل V.N. و Pospelova D.A.

موسكو: فيزماتليت. - 2008.

25. Khoroshevsky V.F. التفسير الدلالي لأنماط البيانات على أساس النهج الهيكلي // الذكاء الاصطناعي واتخاذ القرار. - 2013. - رقم 2. - س 3-13.

بلياكوف ستانيسلاف ليونيدوفيتش - الجامعة الفيدرالية الجنوبية ؛ البريد الإلكتروني: [بريد إلكتروني محمي]؛ 347928 ، تاجانروج ، لكل. نيكراسوفسكي ، 44 ؛ هاتف: +78634371695 ؛ قسم نظم المعلومات والتحليل الأمني. دكتوراه في العلوم التقنية ؛ أستاذ.

بوزينيوك الكسندر فيتاليفيتش - البريد الإلكتروني: [بريد إلكتروني محمي]؛ دكتوراه في العلوم التقنية ؛ أستاذ.

روزنبرج إيغور نوموفيتش - معهد الأبحاث والتصميم JSC لمهندسي النقل بالسكك الحديدية (NIIAS) ؛ البريد الإلكتروني: [بريد إلكتروني محمي]؛ 109029 ، موسكو ، شارع. Nizhegorodskaya ، 27 ، المبنى 1 ؛ هاتف: 84959677701 ؛ النائب المدير العام د.

بلياكوف ستانيسلاف ليونيدوفيتش - الجامعة الفيدرالية الجنوبية ؛ البريد الإلكتروني: [بريد إلكتروني محمي]؛ 44 ، Nekrasovsky ، Taganrog ، 347928 ، روسيا ؛ هاتف: +78634371695 ؛ قسم نظم تحليل المعلومات للسلامة ؛ الدكتور. من المهندس. الشوري ؛ دكتور جامعى.

بوزينيوك الكسندر فيتاليفيتش - البريد الإلكتروني: [بريد إلكتروني محمي]؛ الدكتور. من المهندس. الشوري ؛ دكتور جامعى.

روزنبرغ إيغور نايموفيتش - مؤسسة عامة "معهد البحث والتطوير لمهندسي السكك الحديدية" ؛ البريد الإلكتروني: [بريد إلكتروني محمي]؛ 27/1، Nizhegorodskaya، موسكو، 109029، روسيا؛ الهاتف: +74959677701 ؛ نائب المدير؛ الدكتور. من المهندس. الشوري.

UDC 621.396.67

د. ديراتشيتس ، ن. كيسيل ، S.G. جريشينكو

نموذج CST MICROWAVE STUDIO القائم على CAD لفلتر تمرير عالي

لحماية الأجهزة من التداخل وحل مشكلة التوافق الكهرومغناطيسي ، من الضروري استخدام المرشحات بتوهين 60 ديسيبل أو أكثر في نطاق التوقف. يجب ألا تقوم الأجهزة من هذا النوع بقمع التداخل بشكل فعال في نطاق التردد المطلوب فحسب ، بل يجب أن تتمتع أيضًا بحماية جيدة من تغلغل الضوضاء المستحثة في الأجهزة.

تدخل خارجي. يمكن أن يؤدي استخدام المرشحات عالية التردد في مسار الإشارة إلى تحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء للجهاز بأكمله بشكل كبير عن طريق قمع ضوضاء التردد المنخفض وانجراف الإشارات بترددات أقل من الحد الأدنى لطيف التردد للإشارة المرغوبة . تمت محاكاة مرشح بتردد قطع يبلغ 90 ميجاهرتز ، والذي يحتوي على توهين في نطاق التشغيل لا يزيد عن 1 ديسيبل ، وقمع خارج النطاق لا يقل عن 90 ديسيبل. المرشح عبارة عن دوائر تذبذبية متصلة بالسلسلة متصلة بالتوازي. تقترن كل دائرة بالسعة بالدائرة المجاورة وتعمل كمرشح مصيدة مضبوط على أحد ترددات الكبت. يؤدي تداخل النطاقات بواسطة كل مرشح إلى تنفيذ نطاق درجة الفلتر المحدد من 0 إلى 90 ميجاهرتز. تم تنفيذ التصميم على مرحلتين: محاكاة الدائرة والمحاكاة الكهرومغناطيسية الكاملة SD ، مع الأخذ في الاعتبار العلبة المعدنية والتأثير المحتمل بين الشلالات بسبب الموجات السطحية الناشئة على ركيزة المرشح العازل. توفر حزمة الميكروويف CAD CSTMicrowave Studio تحليلًا لمعلمات المجال الكهرومغناطيسي في حجم المرشح المصمم وتجري حسابًا صارمًا لخصائصه التقنية.

مرشح دقيق؛ تردد القطع؛ عرض النطاق؛ استوديو الميكروويف CST.

د. ديراتشيتس ، ن. كيسيل ، S.G. جريشينكو

محاكاة مرشح التمرير العالي باستخدام برنامج CST MICROWAVE STUDIO

للحماية من التداخل وحل مشكلة التوافق الكهرومغناطيسي ، من الضروري استخدام مرشحات مع توهين 60 ديسيبل أو أكثر في النطاق المانع. يجب ألا تقلل الأجهزة من هذا النوع بشكل فعال من الضوضاء في نطاق التردد المطلوب فحسب ، بل يجب أن تتمتع أيضًا بحماية جيدة من اختراق الجهاز الناجم عن الضوضاء الخارجية. يمكن أن يؤدي استخدام مرشح التمرير العالي في مسار الإشارة إلى تحسين نسبة الإشارة / الضوضاء للجهاز بأكمله بشكل كبير عن طريق قمع ضوضاء التردد المنخفض وإشارات الانجراف بترددات أقل من الحد الأدنى لطيف التردد للإشارة المرغوبة. تم تنفيذ العمل لنمذجة مرشح بتردد قطع يبلغ 90 ميجاهرتز ، يكون توهينه في نطاق التشغيل أقل من 1 ديسيبل ، والقمع هو عرض النطاق الترددي - لا يقل عن 90 ديسيبل. المرشح عبارة عن دائرة طنين متوازية متصلة. تقترن كل دائرة سعوية بدائرة مجاورة وتعمل كمرشح توقف نطاق تم تكوينه لقمع أحد الترددات. تقوم النطاقات المتداخلة لكل مرشح بتنفيذ مجموعة مرشح رفض النطاق بالكامل من 0 إلى 90 ميجاهرتز. تم تنفيذ التصميم على مرحلتين: محاكاة الدائرة و 3D الكاملة - المحاكاة الكهرومغناطيسية مع الجسم المعدني والتأثير المحتمل بين المراحل بسبب الموجات السطحية المتولدة على مرشح الركيزة العازلة. يوفر برنامج Microwave CAD CST Microwave Studio تحليلًا لمعلمات المجال الكهرومغناطيسي في حجم تصميم المرشح وتنفيذ حساب دقيق لخصائصه التقنية.

تردد قطع مرشح الترددات العالية ؛ عرض النطاق؛ استوديو الميكروويف CST.

مقدمة. تؤدي وتيرة تطوير معدات الاتصالات وأنظمة الطاقة إلى تدهور البيئة الكهرومغناطيسية. يؤدي المستوى المتزايد من التداخل خارج نطاق تردد التشغيل إلى فشل المعدات الإلكترونية اللاسلكية الحالية (REA). لحماية المعدات الإلكترونية من التداخل وحل مشكلة التوافق الكهرومغناطيسي ، من الضروري استخدام مرشحات بتوهين قدره 60 ديسيبل أو أكثر في النطاق المانع. يجب ألا تقوم الأجهزة من هذا النوع بقمع التداخل في نطاق التردد المطلوب بشكل فعال فحسب ، بل يجب أن يكون لها أيضًا حماية جيدة ضد اختراق التداخل الخارجي المستحث في المعدات الإلكترونية.

عادةً ما تتضمن المعلمات التقنية الرئيسية لأي مرشح: خصائص الاتساع وتردد الطور (استجابة التردد واستجابة الطور) ، تردد القطع (الترددات) ، نطاق التمرير ، نطاق الإخماد ، مستوى التوهين في نطاق التمرير ، مستوى الكبت ، وغيرها. يعتبر تردد القطع في أي مرشح بمثابة تردد يصل فيه اتساع إشارة الخرج إلى مستوى 0.707 (-3 ديسيبل على مقياس لوغاريتمي) من قيمته القصوى. في هذه الحالة ، تكون الطاقة الموفرة للحمل عند خرج المرشح نصف قيمتها القصوى. نطاق التردد الذي ضمنه

تتغير قوة إشارة الخرج من الحد الأقصى لقيمتها إلى النصف ، وهو ما يسمى عرض النطاق الترددي (الشفافية) للمرشح. وفقًا لذلك ، فإن نطاق التردد ، الذي تتغير فيه القدرة في الحمل من نصف القيمة القصوى إلى الحد الأدنى (في الحد - صفر) ، يُعتبر تقليديًا نطاق الإخماد (الحجب أو الحز) للمرشح.

من المعروف أن مرشح التمرير العالي (HPF) هو جهاز يمنع إشارات الإدخال في نطاق التردد أقل من تردد القطع لهذا المرشح. HPF للإشارات التناظرية نشطة ، أي تتطلب مصادر الطاقة لعملهم ، والسلبية ، والتي لا تتطلب مثل هذه المصادر. في HPF النشط ، من الضروري استخدام العناصر النشطة المصنوعة باستخدام التكنولوجيا الإلكترونية الدقيقة ، على سبيل المثال ، مكبرات الصوت التشغيلية ، ولا يمكن صنع HPF السلبي إلا على المكونات الإلكترونية السلبية. من المهم أن نلاحظ هنا أن استخدام أي مرشح عالي التمرير في مسار إشارة REA يمكن أن يحسن بشكل كبير نسبة الإشارة إلى الضوضاء للجهاز بأكمله عن طريق قمع ضوضاء التردد المنخفض وانحراف الإشارة بترددات أقل من الحد الأدنى من طيف تردد الإشارة المفيد.

نمذجة مرشح الترددات العالية. في هذا العمل ، تم إجراء محاكاة لمرشح تمرير عالي بتردد قطع يبلغ 90 ميجاهرتز ، حيث لا يزيد التوهين في نطاق التشغيل عن 1 ديسيبل ، ويكون الكبت خارج النطاق 90 ديسيبل على الأقل . يتم تنفيذ المرشح كمرشح تمرير عالي من الدرجة العشرين وهو عبارة عن دوائر تذبذبية متوازية متصلة (الشكل 1).

تقترن كل دائرة بالسعة بالدائرة المجاورة وتعمل كمرشح مصيدة مضبوط على أحد ترددات الكبت. يؤدي تداخل النطاقات مع كل مرشح إلى تنفيذ نطاق رفض HPF بأكمله ، مضبوطًا من 0 إلى 90 ميجا هرتز.

أرز. 1. الدائرة الكهربائية من الترتيب العشرين HPF

تم تنفيذ التصميم على مرحلتين: محاكاة الدائرة والمحاكاة الكاملة ثلاثية الأبعاد - المحاكاة الكهرومغناطيسية ، مع الأخذ في الاعتبار العلبة المعدنية والتأثير المحتمل بين الشلالات بسبب الموجات السطحية الناشئة على ركيزة المرشح العازل. نتيجة لمحاكاة الدائرة ، يتم حساب السعات والتحريضات لدائرة المرشح ، وتظهر استجابة التردد في الشكل. 2. معلمات عناصر التصفية المجمعة موضحة في الجدول. واحد

أرز. 2. نموذج ثلاثي الأبعاد من HPF في SBT

الجدول 1

معلمات عناصر التصفية المجمعة

التعيين الاسمي ، nH التعيين الاسمي ، pF التعيين الاسمي ، pF

L4، L5، L6، L7 82 C13 33 C17 75

L8100 C5، C9، C11 36 C4 82

L3 110 C7 39 C16100

L9133 C15 43 C2120

L2220 С3 47 С1150

L10 276 C8، C10 51 C18280

L1680 C6 56 C19 1000

تم تنفيذ النمذجة ثلاثية الأبعاد في حزمة CAD CST Microwave Studio ميكروويف CAD ، تم استخدام معلمات عناصر المرشح السلبي المجمعة التي تم الحصول عليها في المرحلة الأولى من نمذجة الدائرة والمعطاة في الجدول أعلاه كبيانات أولية. كركيزة ، تم استخدام الألياف الزجاجية FR4 بسمك 1 مم ، ثابت العزل £ = 4.6 وظل الفقد العازل 5 = 0.015. يظهر نموذج المرشح في CST Microwave Studio واعتماد استجابة التردد لمعلمات S في الشكل. 2 ، 3 ، على التوالي.

S- المعلمة

12D-i-i-i-i-i-

0 50100150200250300350 "0

أرز. 3. معلمات ACHB-HPF

كما يظهر في الشكل. 3 في منطقة رفض HPF من 0 إلى 70 ميجا هرتز ، لوحظ استجابة تردد غير متساوية. في هذه الحالة ، يختلف مستوى الكبت في نطاق واسع من -70 ديسيبل إلى -110 ديسيبل. بالإضافة إلى ذلك ، تبين أن الحد الأدنى لمستوى الكبت أقل بمقدار 20 ديسيبل من المعلمة المماثلة التي تم الحصول عليها في مرحلة محاكاة الدائرة. يمكن تفسير هذه الحقيقة من خلال التأثير المتبادل لشلالات HPF على بعضها البعض بسبب ظهور موجات السطح في الركيزة العازلة ، والتي لا يمكن أخذها في الاعتبار في محاكاة الدائرة.

على التين. يوضح الشكل 4-7 توزيعات متجه Poynting وشدة المجال الكهربائي في المقطع الطولي من HPF دون الفرز بين المراحل في نطاق الكبت بتردد 80 ميجاهرتز وفي نطاق التمرير بتردد 400 ميجاهرتز ، على التوالي.

أرز. الشكل 4. توزيع متجه Poynting في المقطع الطولي من HPF في نطاق الكبت عند تردد 80 MHz

أرز. الشكل 5. توزيع شدة المجال الكهرومغناطيسي في المقطع الطولي من HPF في نطاق الكبت عند تردد 80 MHz

أرز. الشكل 6. توزيع متجه Poynting في المقطع الطولي من HPF في نطاق التمرير عند تردد 400 MHz

أرز. الشكل 7. توزيع شدة المجال الكهرومغناطيسي في المقطع الطولي من HPF في نطاق التمرير عند تردد 400 MHz

كما يتضح من التوزيعات أعلاه ، يتم تخفيف اتساع المجال الكهرومغناطيسي وناقل Poynting بالكامل تقريبًا بواسطة HPF على مسافة أقل من نصف الطول الطولي للمرشح عند تردد 80 MHz والوصول إلى خرج المرشح بتردد 400 ميجا هرتز تقريبًا بدون خسارة. في نطاق الرفض ، عندما يتحرك المرء عموديًا لأعلى من الركيزة ، تنخفض اتساع المجال ومتجه Poynting بشكل ملحوظ. في شريط التمرير ، على مسافة من خط microstrip والركيزة العازلة في أي اتجاه ، يحدث توهين اتساع المجال ومتجه Poynting بشكل أبطأ وأضعف بكثير ، ويتم تحديد المجال بالقرب من العازل.

لتقليل الاقتران الكهرومغناطيسي بين الشلالات ، تم استخدام شاشات فولاذية على شكل ألواح لفصل جميع شلالات المرشح عن بعضها البعض. يظهر نموذج هذا المرشح واعتمادات استجابة التردد لمعلمات S الخاصة به في الشكل. 8 ، 9 ، على التوالي.

أرز. 8. مرشح التمرير العالي مع التدريع بين المراحل

على التين. يوضح الشكلان 9 ، 10 توزيعات متجه Poynting في المقطع الطولي لمرشح التمرير العالي مع غربلة بين السلاسل المتتالية في شريط الكبت وفي نطاق تمرير المرشح. على غرار نتائج المرشح بدون شاشات (انظر الأشكال 6 ، 7) ، يتم تخفيف اتساع ناقل Poynting بالكامل تقريبًا بواسطة مرشح تمرير عالي محجوب على مسافة أقل من نصف الطول الطولي للمرشح بتردد قدره 80 ميجاهرتز وتصل إلى خرج مثل هذا الفلتر بتردد 400 ميجاهرتز دون أي خسارة تقريبًا. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، وفقًا للتين. 10 و 11 ، تتركز طاقة المجال الكهرومغناطيسي حول خط microstrip والشاشات البينية وعلى الركيزة العازلة نفسها وتحتل حجمًا أصغر بكثير في الفلتر بأكمله.

أرز. الشكل 10. توزيع متجه Poynting في المقطع الطولي من HPF مع غربلة جميع المراحل في نطاق الإخماد بتردد 80 MHz

أرز. 11. توزيع متجه Poynting في المقطع الطولي من HPF مع غربلة جميع المراحل في نطاق التمرير بتردد 400 MHz

S- المعلمة

إلى ■ -> .____

أرز. 9. خصائص تردد S- معلمات HPF مع غربلة للجميع

شلالات صغيرة

استنتاج. أظهرت مقارنة تبعيات استجابة التردد لمرشحات التمرير العالي مع الشاشات وبدونها أن استخدام ألواح الفرز يحسن بشكل كبير من قمع الإشارة في نطاق حز الفلتر. في هذه الحالة ، كان أدنى مستوى لتوهين الإشارة -90 ديسيبل على الأقل. يؤثر استخدام الشاشات بشكل كبير على الموجات السطحية والمكانية ، مما يقلل بشكل كبير من مستواها داخل حجم المرشح. في الواقع ، تشكل المصافي بين المراحل هيكلًا مثبطًا مشطًا ، والذي يساهم ، جنبًا إلى جنب مع الركيزة العازلة ، في ظهور موجات السطح. السمة المميزة للموجة السطحية هي الانحلال الأسي لسعة المجال ومتجه Poynting في الاتجاه العرضي من السطح الطولي للهيكل المتباطئ نفسه ، والذي يحدث على طوله نقل طاقة المجال ، والذي تم تأكيده بالكامل من خلال نتائج المحاكاة المذكورة أعلاه .

وبالتالي ، فإن مهمة تصميم المرشح تتضمن تطوير مخطط دائرته مع مراعاة إلزامية لوجود مصادر خارجية للتداخل والتأثير المحتمل لمبيت المرشح والشلالات على بعضها البعض ، والتي يؤثر عملها بشكل كبير على الخصائص التقنية من المرشح. عند تصميم المرشحات بمستوى قمع عالٍ ، لا يمكن لمحاكاة الدائرة أن تصف بشكل كاف العمليات الجارية لتشكيل المجال الكهرومغناطيسي ، لذلك من الضروري إجراء تحليل كهرومغناطيسي ثلاثي الأبعاد للجهاز بأكمله باستخدام بيئات المحاكاة الإلكترونية المتخصصة. توفر حزمة CST Microwave Studio ميكروويف CAD تحليلًا لمعلمات المجال الكهرومغناطيسي في حجم المرشح المصمم وتجري حسابًا صارمًا إلى حد ما لخصائصه التقنية.

المراجع

1. Herrero D.، Willoner G. توليف المرشحات: Per. و الإنجليزية. / إد. هو. جونوروفسكي.

م: سوف. راديو ، 1971. - 232 ص.

2. Hanzed G.E. كتيب لحساب المرشحات. لكل. من الانجليزية. / إد. أ. زنامينسكي.

م: سوف. راديو ، 1974. - 288 ص.

3. الهوائيات وأجهزة الميكروويف. تصميم صفائف الهوائي المرحلي / إد. دي. القيامة. - م: راديو هندسة ، 2012. - 744 ص.

4. Veseloe G.I.، Egorov E.N.، Alekhin Yu.N. إلخ تحت رئاسة Veselova G.I. أجهزة الميكروويف الإلكترونية. - م: العالي. المدرسة ، 1988. - 280 ص.

5. Sychev A.N. أجهزة الميكروويف التي يتم التحكم فيها بناءً على هياكل شرائط متعددة الأوضاع.

تومسك: جامعة ولاية تومسك ، 2001. - 318 ص.

6. Bova N.T.، Stukalo P.A.، Khramov V.A. أجهزة التحكم بالميكروويف. - كييف: تقنية ، 1973. - 163 ص.

7. كتيب عن حساب وتصميم أجهزة شرائح الميكروويف / إد. في و. وولمان. - م: الإذاعة والتواصل ، 1982. - 328 ص.

8. Statz H. ، Newman P. ، Smith I. ، Pucel R. ، Haus H. GaAs FET device anlدارة simulation in SPICE // IEEE Trans. أجهزة الإلكترون. - 1987. - المجلد. ED-34 ، رقم 2. - ص 160-169.

9. Razevig V.D. ، Potapov Yu.V. ، Kurushin A.A. تصميم أجهزة الميكروويف باستخدام Microwave Office - M .: SOLON-Press، 2003. - 496 ص.

10. تصميم وحساب أجهزة الشريط / إد. هو. كوفاليف. - م: سوف. راديو ، 1974. - 295 ص.

11. Bova N.T. إلخ. أجهزة الميكروويف. - كييف: تقنية ، 1984. - 182 ص.

12. فورونين م. خطوط نقل الميكروويف غير المنتظمة: النظرية والتطبيق. - نوفوسيبيرسك: جامعة نوفوسيبيرسك التقنية الحكومية ، 1994. - 291 ص.

13. Znamensky A.E. ، Popov E.S. فلاتر كهربائية قابلة للضبط. - م: اتصالات 1979. - 128 ص.

14. Saavedra C.، Zheng Y. Ring-Hybrid Microwave Voltage-Variator باستخدام HFET Transistor s // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - 2005. - المجلد. 53 ، رقم 7. - ص 2430-2433.

15. Postnikov V.F. عناصر نظرية خطوط الشريط. - نوفوسيبيرسك ، 1994. - 89 ص.

16. ماتي دي إل ، يونغ إل ، جونز إي إم تي. مرشحات الميكروويف ودوائر المطابقة ودوائر الاتصال.

م: الاتصالات ، 1971. - ت 1. - 495 ص.

17. Razinkin V.P.، Belotelov V.V. مبادئ جديدة لإنشاء مرشحات ممر الموجات الميكروويف // وقائع المؤتمر الدولي الرابع APEP-98 ، نوفوسيبيرسك ، 1998. - ص 133136.

18. حساب المرشحات مع مراعاة الخسائر. كتيب مترجم من الألمانية / إد. Silvinsky K.A. - م: اتصالات 1972. - 200 ص.

19. Osipenkov V.M.، Bachinina E.L.، Feldshtein A.L. مشاكل حساب مرشحات الميكروويف مع الخسائر // هندسة الراديو. - 1973. - ت 28 ، رقم 4. - س 25-30.

20. Lucyszyn S. ، Robertson D. لبنات بناء طوبولوجيا الانعكاس التناظري لتطبيقات معالجة إشارات الميكروويف التكيفية // IEEE Trans. تقنية نظرية الميكروويف. - 1995. - المجلد. 43 ، رقم 3. - ص 601-611.

21. Matveev S.Yu.، Razinkin V.P. مرشح الميكروويف ضيق النطاق // براءة الاختراع 2185693 RF: 7 H 01 R 1/20 ، 7/00. 2002. ثور. رقم 20.

22. Razinkin V.P.، Belotelov V.V. مرشحات الميكروويف الانتقائية للغاية // متابعة مؤتمر IEEE-Russia لإلكترونيات الميكروويف (MEMIAT997). - نوفوسيبيرسك: NSTU ، 1997.

23. Matveev S.Yu.، Razinkin V.P. مرشح الميكروويف Microstrip // Izvestiya vuzov. راديو الكترونيكس. - 2001. - ت 44. - رقم 7-8. - س 38-41.

24. Grishchenko S.G.، Derachits DS، Kisel N.N. نمذجة ثلاثية الأبعاد لمرشح تمرير عالي microstrip في حزمة BG ^ // الإلكترونيات الحديثة. - 2015. - رقم 4. - س 72-76.

25- كوروشين أ. مدرسة تصميم الميكروويف في CST Studio Suite. - م: كتاب واحد 2014. - 433 ص.

ديراشيتس ديمتري سيرجيفيتش - الجامعة الفيدرالية الجنوبية ؛ البريد الإلكتروني: [بريد إلكتروني محمي]؛ 347928 ، تاجانروج ، لكل. نيكراسوفسكي ، 44 ؛ هاتف: 88634371634 قسم الهوائيات وأجهزة الإرسال اللاسلكي ؛ متخرج.

كيسيل ناتاليا نيكولاييفنا - قسم الهوائيات وأجهزة الإرسال اللاسلكي ؛ أستاذ؛ دكتوراة محاضر.

Grishchenko Sergey Grigorievich - مدير معهد هندسة أنظمة الراديو والتحكم ؛ دكتوراة محاضر.

Derachits Dmitriy Sergeevich - الجامعة الفيدرالية الجنوبية ؛ البريد الإلكتروني: [بريد إلكتروني محمي]؛ 44 ، Nekrasovskiy ، Taganrog ، 347928 ، روسيا ؛ هاتف: +78634371634 ؛ قسم الهوائيات وجهاز الإرسال اللاسلكي طالب دراسات عليا.

كيسيل ناتاليا نيكولايفنا - قسم الهوائيات وأجهزة الإرسال اللاسلكية ؛ دكتور جامعى؛ كاند. من المهندس. الشوري ؛ أستاذ مشارك.

Grishchenko Sergey Grigorievich - مدير معهد هندسة أنظمة الراديو والتحكم ؛ كاند. من المهندس. الشوري ؛ أستاذ مشارك.

التفاصيل نُشرت في 18/11/2019

القراء الأعزاء! من 11/18/2019 إلى 12/17/2019 ، مُنحت جامعتنا وصولًا مجانيًا للاختبار إلى مجموعة فريدة جديدة في Lan ELS: الشؤون العسكرية.
الميزة الرئيسية لهذه المجموعة هي المواد التعليمية من عدة ناشرين ، تم اختيارها خصيصًا للمواضيع العسكرية. تتضمن المجموعة كتبًا من دور نشر مثل Lan و Infra-Engineering و New Knowledge و Russian State University of Justice و Moscow State Technical University. N. E. Bauman ، وآخرون.

اختبار الوصول إلى IPRbooks نظام المكتبة الإلكترونية

التفاصيل نُشرت في 11/11/2019

القراء الأعزاء! من 11/08/2019 إلى 12/31/2019 ، تم تزويد جامعتنا بوصول تجريبي مجاني إلى أكبر قاعدة بيانات روسية للنص الكامل - نظام المكتبة الإلكترونية IPR BOOKS. تحتوي كتب ELS IPR على أكثر من 130.000 منشور ، منها أكثر من 50000 مطبوعة تعليمية وعلمية فريدة من نوعها. على النظام الأساسي ، يمكنك الوصول إلى الكتب الحديثة التي لا يمكن العثور عليها في المجال العام على الإنترنت.

يمكن الوصول من جميع أجهزة الكمبيوتر في شبكة الجامعة.

"الخرائط والرسوم البيانية في المكتبة الرئاسية"

التفاصيل نُشرت بتاريخ 06.11.2019

القراء الأعزاء! في 13 نوفمبر الساعة 10:00 ، دعت مكتبة LETI ، في إطار اتفاقية تعاون مع المكتبة الرئاسية المسماة على اسم B.N. Yeltsin ، موظفي وطلاب الجامعة للمشاركة في مؤتمر الويبينار "الخرائط والرسوم البيانية في المكتبة الرئاسية تمويل". سيتم بث الحدث في غرفة المطالعة في قسم الأدب الاجتماعي والاقتصادي في مكتبة LETI (المبنى 5 ، الغرفة 5512).

غالبًا ما يواجه العديد من المهندسين في مجال المحاكاة الكهرومغناطيسية أسئلة تتعلق بالمزيد من المعالجة واستخدام نتائج نمذجة مشكلة في بيئات أخرى أو ، على العكس من ذلك ، نقل المعلمات من بيئة إلى أخرى. يبدو أنه لا توجد مشكلة في تصدير النتائج إلى نموذج يمكن فهمه لبرنامج آخر واستخدامها ، أو إدخال البيانات يدويًا. ومع ذلك ، غالبًا ما تنشأ المهام التي تتطلب تنفيذ تسلسل معين من الإجراءات N من المرات ، ويميل أداء هذه الإجراءات إلى الصفر. إذا كنت مهتمًا بالموضوع المشار إليه في العنوان ، فأنا أسأل تحت القط.

قادت الاتجاهات الحديثة في معالجة البيانات مهندسي الراديو إلى الاستخدام الواسع النطاق للأداة القوية Mathworks Matlab لتحقيق أهدافهم. تتيح لك هذه الحزمة حل مشاكل معالجة الإشارات الرقمية ونمذجة FPGA وأنظمة الاتصالات بشكل عام وتصميم نماذج الرادار وغير ذلك الكثير. كل هذا يجعل Matlab مساعدًا لا غنى عنه لأي مهندس راديو تقريبًا.

غالبًا ما يعمل المتخصصون في النمذجة الكهروديناميكية عالية الدقة مع حزم برامج محددة أخرى ، أحدها هو CST Microwave Studio. يوجد العديد من المقالات حول هذا المنتج على الموقع الإلكتروني لشركة Eurointech. لذلك ، لا داعي للخلاف حول جوانبها الرائدة.

إستراتيجية

في الحالة العامة ، كان من الضروري محاكاة المشروع في Microwave Studio في نطاق التردد المحدد بواسطة بعض الوظائف التي يتم إجراؤها في Matlab ، ثم استخدام نتائج نمذجة المكاسب S ij في حسابات أخرى.

سقطت طريقة الإدخال والإخراج اليدوي للبيانات على الفور ، حيث كان لا بد من تنفيذ تسلسل الإجراءات الموصوف من 1 إلى عدة آلاف من المرات.

تقرر محاولة إدارة معلمات محاكاة Microwave Studio مباشرة من وظائف Matlab. أظهر تحليل مساعدة CST و Matlab المتاحة ، بالإضافة إلى موارد الإنترنت ، أن كلا البرنامجين يدعم استخدام إطار عمل ActiveX.
ActiveX هو إطار عمل لتحديد مكونات البرامج التي يمكن استخدامها من البرامج المكتوبة بلغات برمجة مختلفة. يمكن تجميع البرنامج من واحد أو أكثر من هذه المكونات لاستخدام وظائفها.

تم تقديم هذه التقنية لأول مرة في عام 1996 بواسطة Microsoft كتطوير لتقنيات نموذج كائن المكون (COM) وتقنيات ربط الكائنات وتضمينها (OLE) ، والآن يتم استخدامها على نطاق واسع في أنظمة تشغيل عائلة Microsoft Windows ، على الرغم من أن التكنولوجيا نفسها غير مقيد بنظام التشغيل.

ويترتب على وصف CST Studio أن أيًا من مكوناته يمكن أن يعمل كخادم OLE مُدار. OLE هي تقنية لربط العناصر وتضمينها في مستندات وكائنات أخرى تم تطويرها بواسطة Microsoft. وبالتالي ، هنا هو حل Microsoft Windows و Matlab و CST Microwave Studio + OLE Technology.

الآن نحن بحاجة لمعرفة كيفية تنفيذ كل هذا في Matlab.

الوظائف الأساسية لإدارة CST من Matlab

هناك العديد من الوظائف الأساسية اللازمة للعمل مع واجهة ActiveX:

Actxserver - إنشاء خادم محلي أو بعيد ؛

استدعاء - استدعاء أسلوب على كائن ActiveX.

بمعنى آخر ، جوهر الفريق اكتكسسيرفيريتم تقليله إلى تهيئة (فتح) البرنامج ، حيث يعمل كمدير ، يستحضر- للإشارة إلى أقسام معينة من البرنامج الخاضع للرقابة.

مثال:

Cst = actxserver ("CSTStudio.Application") - يرتبط الأمر بالمتغير "cst" كائن مدار بواسطة OLE " CSTStudio.Application". في هذه الحالة ، العنوان CSTStudio.Application"هو اسم فريد في بيئة ActiveX يسمح لنا بفهم البرنامج الذي نريد الإشارة إليه.

Mws = استدعاء (cst، "NewMWS") - يسمح لك بالتنقل بين القوائم الرئيسية للبرنامج ، وفي هذه الحالة يرسل أمرًا إلى المتغير " cstالمرتبط بتطبيق CST Studio لإنشاء ملف مشروع فارغ جديد ؛

استدعاء (mws، "OpenFile"، "<Путь к файлу>") - يرسل أمرًا لفتح ملف معين موجود في العنوان <Путь к файлу> في علامة التبويب الفارغة المنشأة حديثًا ، والتي يرتبط بها المتغير "mws" ؛

Solver = استدعاء (mws ، 'Solver') - يتم تعيين هذا الأمر لمتغير حلالاالوصول إلى علامة تبويب الحل في علامة تبويب المشروع المرتبط بالمتغير " ميغاواط»استوديو الميكروويف.

استدعاء (حلال ، "بدء") - هذا الأمر ، الذي يشير إلى CST Studio لمشروع مفتوح ، سيدخل علامة تبويب الحلول ويبدأ حساب النموذج.

إذا نظرت إلى علامة التبويب مساحة العملفي Matlab وانظر قيم (قيمة) المتغيرات: cst, ميغاواط, حلالا، يمكنك مشاهدة ما يلي:

  • عامل cstله المعنى <1x1 COM.cststudio_application> . هذا يعني أن متغير cst مرتبط بنافذة Microwave Studio الرئيسية ، ويمكنك إنشاء ملفات فيه وإغلاقه وما إلى ذلك. إذا تم إنشاء الملف باستخدام الوظيفة استدعاء (cst، "NewMWS")، ثم يتم تنفيذ الإغلاق بواسطة الأمر

    استدعاء (cst، "quit")

  • عامل ميغاواطله المعنى <1x1 Interface.cststudio_application.NewMWS> . هذا يعني أن المتغير mws مرتبط بعلامة تبويب مشروع معين في نافذة CST الرئيسية. في علامة تبويب المشروع ، يمكنك فتح المشاريع المنتهية وحفظها وإغلاقها ، وكذلك التبديل إلى علامات التبويب للعمل في المشروع.

    أمثلة الأوامر:

    استدعاء (mws ، "إنهاء") - أغلق المشروع الحالي ؛

    استدعاء (mws ، 'SelectTreeItem' ، '1D Results \ S-Parameters \ S1،1') - حدد ملفًا في شجرة المجلد في مساحة العمل ، حتى تتمكن من الرجوع إلى أي ملف من "الشجرة". هذه الوظيفة حساسة لحالة الأحرف عند تحديد مسار لملف.

    Brick = استدعاء (mws، "brick") - ينتقل إلى علامة تبويب إنشاء المكعب ؛

    الوحدات = استدعاء (mws ، "الوحدات") - يقفز إلى النافذة لتغيير أبعاد المشروع.

  • عامل حلالاوالمتغيرات قالب طوبو الوحدات، التي تم إنشاؤها في الفقرة السابقة ، لها القيمة <1x1 Interface.cststudio_application.NewMWS.solver> , <1x1 Interface.cststudio_application.NewMWS.brick> و <1x1 Interface.cststudio_application.NewMWS.units> على التوالي ، مما يعني أن كل هذه المتغيرات مرتبطة بالنافذة الطرفية من خلال تعيين خصائص معينة للكائنات. على سبيل المثال ، عند الوصول إلى متغير قالب طوبمجموعة الأوامر:

    استدعاء (لبنة ، "إعادة تعيين") ؛ استدعاء (لبنة ، "اسم" ، "ماتلاب") ؛ استدعاء (لبنة ، "طبقة" ، "PEC") ؛ استدعاء (لبنة ، "xrange" ، "- 10" ، "10") ؛ استدعاء (لبنة ، "غريب" ، "- 10" ، "10") ؛ استدعاء (لبنة ، "زرينج" ، "- 10" ، "10") ؛ استدعاء (لبنة ، "إنشاء") ؛
    سنقوم بإنشاء مكعب بأبعاد 20 × 20 × 20 لوحدات المشروع الحالية من المادة " PEC"بالاسم" ماتلاب».

التسلسل الهرمي للكائنات المدارة

بناءً على ما سبق ، يمكننا التمييز بين تسلسل هرمي معين للعناصر المُدارة التي يجب مراعاتها من أجل الوصول إلى CST Studio من Matlab.

الشكل 1 - التسلسل الهرمي للعناصر المُدارة من CST Studio

كما يتضح من الشكل 1 ، من أجل تغيير أي معلمة في المشروع ، من الضروري: أولاً ، تهيئة النافذة الرئيسية لـ CST Studio ، ثانيًا ، الوصول إلى علامة تبويب محددة للمشروع ، ثالثًا ، الوصول إلى النافذة لتغيير خصائص كائن واجهة معين (الكمبيوتر ، الهندسة ، قياسات الوحدات ، إلخ).

خوارزمية البحث عن الأوامر للتحكم

إذا كان كل شيء بسيطًا مع تهيئة النافذة الرئيسية وعلامة تبويب المشروع ، فإن مجموعة النوافذ الخاصة بإدخال وتغيير المعلمات كبيرة جدًا ، ويبدو أنه من المستحيل إعطاء كل الطرق للوصول إليها في مقال واحد. وهي متوفرة بالكامل في المواد المرجعية المتوفرة مع CST Studio Suite. لكن الخوارزمية التالية للعثور على تنسيق جميع الأوامر من خلال الوصول إلى أي مكان في CST Studio تبدو أبسط.

ضع في اعتبارك المثال السابق لإنشاء مكعب 20 × 20 × 20. لنقم بإنشاء نفس المكعب ، ولكن باستخدام الواجهة الرسومية في CST Studio والعثور عليها في علامة التبويب النمذجةزر قائمة التاريخ.


الشكل 2 - نافذة استدعاء قائمة المحفوظات

دعنا نفتح العنصر تعريف الطوبوانتقل إلى محتوياته ورمزه في Matlab ، مما يسمح لنا بتكرار هذا التسلسل من الإجراءات.


الشكل 3 - تحديد نافذة الطوب وكود ماتلاب

يوضح الشكل 3 أن الكود في Matlab هو عمليًا نسخة من العنصر من قائمة التاريخ. وبالتالي ، يمكنك فهم الكائن النهائي الذي يجب الوصول إليه بعد تحديد علامة تبويب المشروع (بعد السطر الثاني من كود Matlab) عن طريق تكوين رابط بين كائن واجهة CST ، في هذه الحالة قالب طوب، وإرسال الأوامر بشكل تسلسلي إلى هذا الكائن مباشرة من قائمة التاريخ.

ومع ذلك ، ليست كل الأوامر قائمة التاريخلديك هذا النحو. على سبيل المثال ، يتم تحديد نطاق التردد للحساب باستخدام السطر التالي:


الشكل 4 - ضبط مدى التردد في قائمة المحفوظات

هنا مرة أخرى ، وبطريقة واضحة ، هناك اسم الكائن الذي يجب إرسال الأوامر إليه - حلال. ثم سيبدو الأمر لتغيير نطاق التردد من Matlab كما يلي:

Solver = استدعاء (mws ، "Solver") ؛ استدعاء (solver، "FrequencyRange"، "150"، "225")؛
لنقم بصياغة خوارزمية للبحث عن أسماء الكائنات وتنسيقات الأوامر للتحكم في CST Studio من Matlab:

  1. تحتاج إلى تنفيذ جميع الإجراءات التي تريد أتمتة في Matlab من CST Studio GUI ؛
  2. فتح في النمذجة \ قائمة التاريخنص العملية المطلوبة (" تعريف الطوب», « تحديد نطاق التردد" إلخ.)؛
  3. استخدم الأوامر أدناه للاتصال بـ CST Studio من Matlab وفتح الملف المطلوب:

    Cst = actxserver ("CSTStudio.Application") mws = استدعاء (cst، "NewMWS") استدعاء (mws، "OpenFile"، "<Путь к файлу>")

  4. ابدأ الاتصال بكائن CST Studio ، الذي يجب تغيير معلماته ، من خلال العنوان من قائمة المحفوظات باستخدام الأمر:

    <переменная>= استدعاء (ميغاواط ، "<Имя объекта>")

  5. أدخل سطرًا بسطر الأوامر الموضحة في قائمة التاريخ للكائن:

    يستحضر(<переменная>, "<команда>", "<значение1>", "<значение2>")

تؤدي خوارزمية الإجراءات عن طريق التجربة والخطأ إلى حل مشكلة التحكم في CST Studio باستخدام كود Matlab.

مخرجات نتائج التحليل

بعد ما تم كتابته أعلاه ، يمكنك بالفعل إرسال القارئ لفهم المزيد من تلقاء نفسه ، ولكن في بداية المقالة ، تم تعيين المهمة على أنها إدخال معلمات نطاق التردد من Matlab إلى CST واستيراد نتائج المحاكاة في النموذج من S- نقل المعلمات إلى Matlab. بالإضافة إلى عمليات تصدير النتائج إلى قائمة التاريخلا يتم عرضها.

باستخدام الواجهة الرسومية ، يتم ذلك على النحو التالي:

  1. بعد الحساب ، حدد الملف في "شجرة" المجلدات لعرضه ؛
  2. 2 تصديره إلى ملف ASCII من خلال علامة التبويب معالجة لاحقة \ ​​استيراد / تصدير \ بيانات قطعة الأرض (ASCII).
الآن ، بمساعدة أوامر Matlab ، عليك أن تفعل الشيء نفسه.

سبق ذكر الأمر أعلاه.

استدعاء (mws، "SelectTreeItem"، "1D Results / S-Parameters / S1،1")
مما يسمح لك بتحديد الملف المطلوب في "شجرة" مجال العمل. لعرض النتائج في ASCII ، نستخدم وظيفة CST المدمجة " ASCIIExport».
من تعليمات CST ، لأداء هذه الوظيفة ، أرسل الأوامر التالية إلى CST:
export = استدعاء (mws، "ASCIIExport") - تهيئة وظيفة التصدير باستخدام متغير التصدير ؛

استدعاء (تصدير ، "إعادة تعيين") - إعادة تعيين كافة المعلمات الداخلية إلى القيم الافتراضية ؛

استدعاء (تصدير ، "اسم الملف" ، "C: /Result.txt") - تحديد مسار الحفظ واسم الملف ؛

استدعاء (تصدير ، "الوضع" ، "الرقم الثابت") - اختيار طريقة توفير النقاط. FixedNumber - يعرض عددًا محددًا بدقة من النقاط ، FixedWidth - يعرض النقاط في خطوة محددة ؛

استدعاء (تصدير ، "خطوة" ، "1001") - عدد نقاط الإخراج / عرض الخطوة ؛

استدعاء (تصدير ، "تنفيذ") - أمر الإخراج.

ستتيح لك مجموعة الأوامر هذه إخراج قيم معامل الانعكاس S 11 بمقدار 1001 نقطة إلى ملف موجود على القرص جبالاسم Results.txt
وهكذا ، تم حل المهمة الأولية بالكامل.

كتب مستخدمة

بوتيمكين ، فاليري جورجيفيتش مقدمة إلى MATLAB / V.G. بوتيمكين. - موسكو: Dialogue-MEPhI، 2000. - 247 صفحة: tab. - ردمك 5-86404-140-8
يتم توفير المواد المرجعية مع CST Studio Suite