אנליזה ב- ®COMSOL Multiphysics של פילטרים ספירליים יוצרי תהודה

לקבלת פרטים נוספים ללא התחייבות




מערכות AC/DCהנדסה ביו-רפואיתהנדסה כימיתמעבר חוםהנדסת חומריםאנליזה נומרית, FEA, PDEמכניקת זורמים (CFD)פיזיקהמערכות RFביוטכנולוגיההנדסת תגובה כימיתMEMSאקוסטיקהמכניקה מבניתמערכות אופטיות ופוטוניםאלקטרוכימיהננוטכנולוגיההנדסת נפט וגזאלקטרוסטטיקהמגנטוסטטיקהגיאופיזיקההידרולוגיה, זרימה תת קרקעיתרעש ותנודותזיהוי מערכת / כיול מודל

אנליזה ב- ®COMSOL Multiphysics של פילטרים ספירליים יוצרי תהודה

ביצועים משופרים בצוותא עם הקטנת הגודל מצריכים את הפיתוח של תכנונים חדשים של פילטרים לשימוש במערכות אלחוטיות מתקדמות.
הביקוש ההולך וגובר למערכות אלחוטיות מתקדמות מחייב את ההמצאה של תכנונים חדשים המסוגלים בו זמנית למלא מספר קריטריונים של תפעול וביצוע. ההטמעה של מערכות תמסורת מידע בקנה מידה גבוה מצריכה את הפיתוח של תכנונים חדשניים למסנני גלי מיקרו אשר חייבים להתאים לנפח מופחת בכדי לאפשר אינטגרציה של מספר פילטרים במערכות אלחוטיות קומפקטיות יותר. בנוסף, תדרי passband וגורמי האיכות הספציפיים של הפילטר חייבים להיות מושגים במסגרת האילוצים הגיאומטריים והטופולוגיים של המערכת.
פילטרים ספירליים יוצרי תהודה מציעים אופציה אחת להפחתת הגודל בצורה משמעותית בהשוואה לרזונטורים קונבנציונאליים. מערך של רזונטורים ספירליים יכול להיות מורכב ישירות על מעגל מודפס ובשל תגובתם האופיינית, הרזונטורים יכולים להיות מתוכננים בצורה כזו שיתפסו נפח מינימלי.
בכדי לאפיין את התפעול של מתקנים אלה, משתמשים במבנה מתמטי שנקרא מטריצת פיזור (Scattering matrix – S-matrix), המתארת כיצד אות RF פועל הדדית עם המתקן. האות עשוי להשתקף, לצאת מפורטים אחרים ולהתפזר דרך חום או קרינה אלקטרומגנטית. מטריצת הפיזור מייצגת כל אחד מנתיבי האות הללו. הסדר של המטריצה הוא nxn כאשר n הוא מספר הפורטים שיש במערכת. כך, Sij מייצג את הפיזור של פורט הכניסה j ופורט היציאה i כך ש S11 מתאר את יחס האות המשתקף מפורט 1 עבור כניסה בפורט 1, ו S21 מתאר את התגובה בפורט 2 בעקבות אות בפורט 1.

סימולציה של רזונטור ספירלי
פילטר מיקרוסטריפי קומפקטי (איור 1) המשתמש ברזונטורים ספירליים תוכנן לייצר תדר תהודה של 7.2 GHz. הוכן מודל ב- ®COMSOL Multiphysics (איור 2) בו קו המיקרוסטריפ מיוצג כמוליך חשמלי מושלם (perfect electric conductor – PEC) על תשתית דיאלקטרית, עם PEC נוסף בתחתית התשתית הזו המתפקד כ- ground plane. שני פורטים מקובצים ממודלים כפאות מלבניות קטנות המגשרות על הפער בין פאות ה PEC של ה ground plane והקו המיקרוסטריפי בכל פורט.

אזור קטן של אוויר החסום ע”י גבול מפוזר (scattering boundary – SBC) מתווסף בכדי למנוע השתקפות חוזרת של שדות קרינה וכדי להפחית את הגודל של אזור המידול. המודל כולל את התשתית הדיאלקטרית המוגדרת כנפח עם המקדם הדיאלקטרי המתאים.

התוצאות של הניסוי ושל הסימולציה על פני טווח של תדרים רלוונטיים מוצגות באיור 3, כאשר S11 מגדיר את יחס האות המשתקף מפורט 1 עבור כניסה מפורט 1, בעוד S21 מגדיר את התגובה בפורט 2 בעקבות אות בפורט 1.

תוצאות הסימולציה מתאימות היטב עם מידע הניסויים עבור האותות המשודרים והחוזרים, ומציגות התנגדות תדרים מחוץ להפחתת התדר הרצויה. תדר התהודה הוא 7.2 GHz ורוחב הפס של מסנן עוצר הפס הוא 0.5 GHz (7.1 – 7.6 GHz) עם רמת reference של 10- = | S21 | dB. תחום התנגדות עמוק ( S21 > -50 dB) מתקבל בתדר התהודה עם הפחתה תלולה. מוצג מעביר פס שטוח ( S21 < 1.2 dB ) , דבר המרמז על כך שלתכנון הפילטר הסיפרלי המוצע יש הפסדי כניסה נמוכים משמע מגביל את ההשפעה שלו על אות שמשודר כאשר מתוכלל במעגל חשמלי.

אפשר לראות גם את הנתונים ע”י התפלגות השדה האלקטרי בתדר התהודה ומתחתיו. (איור 4) מתחת לתדר התהודה רמה גבוהה של אות משודרת דרך המתקן. בתדר תהודה של 7.2 GHz רמה גבוהה של אות נחלשת, כלומר מציגה את דרגת סלקטיביות האות שהתפתחה ע”י התכנון של הפילטר.

הסיפור נלקח ממגזין 2013 ®COMSOL

“פיתוח חומרים והתקנים תרמו-אלקטריים ומידול בשיטת האלמנטים הסופיים באמצעות ®COMSOL Multiphysics” – עבודת מחקר של הסטודנט עדן חזן במסגרת התואר השני בחוג להנדסת חומרים – אוניברסיטת בן גוריון, בהנחיית ד”ר יניב גלבשטיין

פיתוח חומרים והתקנים תרמו-אלקטריים ומידול בשיטת האלמנטים הסופיים באמצעות ®COMSOL Multiphysics עבודת מחקר של הסטודנט עדן חזן במסגרת התואר השני בחוג להנדסת חומרים - אוניברסיטת בן גוריון, בהנחייתו של...
מאמרים נוספים שעשויים לעניין אותך

סימולציה ב- ®COMSOL Multiphysics מסייעת בהערכת התנהגות צינורות פלדה ומציאת פגמים מבחינה אלקטרומגנטית

סימולציה ב- ®COMSOL Multiphysics מסייעת בהערכת התנהגות צינורות פלדה ומציאת פגמים מבחינה אלקטרומגנטית חברת סלזגיטר מנסמן פורשונג משתמשת בסימולציה על מנת לאמוד את התנהגותם של צינורות פלדה במהלך בדיקה אלקטרומגנטית, ובכדי...
מאמרים נוספים שעשויים לעניין אותך

טכניקת הפעלה לרובוטים מיניאטוריים פותחה בעזרת סימולציה מולטיפיזיקלית ב- ®COMSOL Multiphysics

טכניקת הפעלה לרובוטים מיניאטוריים פותחה בעזרת סימולציה מולטיפיזיקלית ב- ®COMSOL Multiphysics חוקרים בוועדה הצרפתית לאנרגיה אטומית ואנרגיות חלופיות הופכים מניפולטורים רובוטיים מיניאטוריים לקלים יותר...
מאמרים נוספים שעשויים לעניין אותך

גלוקומטר לבדיקת רמות גלוקוז בדם לחולי סכרת פותח בעזרת ®COMSOL Multiphysics

גלוקומטר לבדיקת רמות גלוקוז בדם לחולי סכרת פותח בעזרת קומסול מולטיפיזיקס בדיקה עצמית של רמות גלוקוז בדם היא חיונית לחולי סכרת, אשר באופן קבוע ברחבי העולם מבצעים את הרוטינה של הנחת טיפת דם על סטיק מפלסטיק, והכנסתו לתוך...
מאמרים נוספים שעשויים לעניין אותך

בוחרים את התבנית המתאימה לאנטנות החמקן בעזרת ®COMSOL Multiphysics

בוחרים את התבנית המתאימה לאנטנות החמקן בעזרת ®COMSOL Multiphysics קבוצת Altran מובילה עולמית בחדשנות והייטק בתחומי חלל ותעופה, כלי רכב ממונעים, אנרגיה, רכבות, ועוד. הקבוצה עובדת על פרויקט שקשור למחקרים אודות בנייתן...
מאמרים נוספים שעשויים לעניין אותך

®COMSOL Multiphysics מסייעת בטיפול MRI יעיל יותר לאיתור גידולים סרטניים

®COMSOL Multiphysics מסייעת בטיפול MRI יעיל יותר לאיתור גידולים סרטניים בפרויקט שממש פורץ את הגבולות של מה שנחשב לאפשרי, צוות מטעם ה Cross Cancer Institute בקנדה משלב את האיכות יוצאת הדופן של דימות תהודה מגנטית (MRI) עם...
מאמרים נוספים שעשויים לעניין אותך

בואינג בונה סימולציות ב- ®COMSOL Multiphysics של התפשטות חום בתרכובות בעלות רדיד מתכת מורחב עבור הגנה מפני ברקים בכלי טיס

בואינג בונה סימולציות ב- ®COMSOL Multiphysics של התפשטות חום בתרכובות בעלות רדיד מתכת מורחב עבור הגנה מפני ברקים בכלי טיס: מטוס הבואינג 787 דרימליינר הינו חדשני בכך שיותר מ- 50% ממנו עשויים פלסטיק...
מאמרים נוספים שעשויים לעניין אותך

אופטימיזציה עם יישומי סימולציה ב- Application Builder לטכניקות הדפסה תלת-מימדית

אופטימיזציה עם יישומי סימולציה ב- Application Builder לטכניקות הדפסה תלת-מימדית לקיחת קונספט של טכנולוגיה חדשה משלב המחקר הראשוני ועד לפתרון המתאים לשימוש תעשייתי, מצריכה בדיקות קפדניות וולידציות....
מאמרים נוספים שעשויים לעניין אותך