بررسی و شبیه سازی انتشار امواج الکترومغناطیسی درون موجبر های مستطیلی حاوی فریت بایاس شده با استفاده از روش تفاضل محدود در حوزه زمان – برق

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی برق
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:364
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

بررسی و شبیه سازی انتشار امواج الکترومغناطیسی درون موجبر های مستطیلی حاوی فریت بایاس شده با استفاده از روش تفاضل محدود در حوزه زمان – برق

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

چکیده

فهرست مطالب
چکیده

مقدمه

فصل اول : موجبرهای امواج الکترومغناطیسی

۱-۱ مقدمه
۱-۲ تئوری موجبرهای الکترومغناطیسی
۱-۳ محاسبه رابطه ریاضی امواج الکترو مغناطیسی در درون موجبر مستطیلی

فصل دوم : انتشار امواج الکترومغناطیسی در فریت

۲-۱ مقدمه
۲-۲ فریت ها و تنسور قابلیت نفوذپذیری
۲-۳ انتشار موج در یک محیط فریتی

٢- کاربرد فریت در قطعات مایکرو ویو
٢- -١ تضعیف کننده های فریتی
٢- -٢ جداکننده های فریتی
٢- -٣ شیفت فاز توسط فریت
۲- چرخش فارادی
فصل سوم : روش تفاضل محدود در حوزه زمان

۳-۱ مقدمه

۳-۲ مقایسه روشهای شبیه سازی
۳-۲-۱ روش ممنت
۳-۲-۲ روش المان محدود
۳-۲-۳ روش تفاضل محدود در حوزه زمان
٣-٣ ساختار و فرمول بندی روش تفاضل محدود در حوزه زمان
۳-۳-۱ معادلات ماکسول در حالت سه بعدی

۳-۳-۲ الگوریتمYee حالت دو بعدی

۳-۳-۳ حالت یک بعدی
۳- اصول الگوریتمYee
٣- -١ کدبندی شبکه Yee وتفاضل محدود
٣- -٢ بررسی تفاضل محدود روی معادلات ماکسول در حالت سه بعدی

٣- -٣ تغییرات پیوسته مشخصات مواد در ناحیه فضایی
٣- مدلسازی منبع

۳- تکنیک میدان کلی /میدان پراکنده شده

٣- -١ فرمولبندی یک بعدی
٣- -٢ فرمولبندی سه بعدی تکنیک میدان کلی/میدان پراکنده شده
٣- -٣ شرایط سازگاری

۳-۷ شرط مرزی جاذب PML
۳-۷-۱ موج صفحه ای برخورنده به یک محیط با تلف
۳-۷-۲ موج صفحه ای برخورنده به محیطPML

٣-٧-٢-١ اصلاح شیوه جداسازی معادلات ماکسول

۳-۷-۳ حل معادله موج در محیط PML تطبیق
۳-۸ محیط تک محوری کاملاً
۳-۸-۱ پیاده سازی مؤثر محیط UPM

٣-٨-٢ UPML برای محیط دارای تلف
۳-۹ عملکرد نظریPML
۳-۹-۱ فضای پیوسته
۳-۹-۲ فضای گسسته

فصل چهارم : شبیه سازی موجبر الکترو مغناطیسی
-۱ مقدمه

-۲ الگوی کلی مد های منتشر شونده TE و TM

-۳ شبیه سازی مد های منتشر شونده در درون موجبر با استفاده از روشFDTD ١١٣

– شبیه سازی محیط فریتی
– -١ شبیه سازی در حوزه زمان
– -٢ شبیه سازی در حوزه فرکانس
– شبیه سازی لایه فریتی
شبیه سازی موجبر پر شده از فریت

– -١ موجبر پر شده با فریت با ابعاد سطح مقطع
– -٢ موجبر پر شده با فریت بصورت جزئی ( حالت متقارن)
– -٣ موجبر پر شده با فریت بصورت جزئی ( حالت نا متقارن)
-٧ بررسی کاربرد فریت در قطعا
فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات
-۱ نتیجه گیری
-۲ پیشنهادات
پیوست ها:
پ-١ ١٩٣
اصول و فرمول بندی شرایط مرزی

پ-٢ فرمول بندی روش تفاضل محدود

۲۰۹ پ-٣ مقایسه نرم افزار های شبیه سازی عددی

۲۱۰ پ- مرجع کامل برنامه های شبیه سازی
منابع و ماخذ

– فهرست منابع فارسی

– فهرست منابع غیر فارسی
– فهرست نام ها
– چکیده انگلیسی

چکیده :

موجبرهای امواج الکترومغناطیسی از قطعات اساسی و پر کاربرد در خطوط انتقال و سیستم های مخابراتی محسوب می شوند. اصول کار این قطعات به گونه ای است که با کمترین میزان تضعیف و پاشیدگی در سیگنال الکترومغناطیسی انتقالی , حداکثر راندمان نسبت به سایر خطوط انتقال را به خود اختصاص دهند.
در میان طیف وسیع قطعات موجبری , موجبرهای حاوی قطعات فریتی نقش مهمی در ایجاد تغییرات مورد نیاز در ساختار و پارامترهای اصلی موج الکترومغناطیسی انتقالی را عهده دار می باشند که از آن جمله می توان به تغییر مد های منتشر شده و ایجاد هارمونیک های مختلف موج الکترومغناطیسی انتقالی اشاره نمود که از عمده کاربردهای این تکنیک می توان به مدارات مایکرو ویو غیر خطی , رادار ها و مولدهای هارمونیک های زمانی اشاره نمود.
در این تحقیق پر طرفدار ترین تکنیک تحلیل و شبیه سازی نرم افزاری انتشار امواج الکترومغناطیسی بر اساس حل معادله موج در محیط انتشار مورد استفاده قرار گرفته شده و نتایج بدست آمده با سایر روش های شبیه سازی موجود تطبیق شده است.
روش شبیه سازی بکار گرفته شده بر پایه حل معادلات با روش تفاضل محدود در حوزه زمان استوار بوده و الگوریتم بدست آمده قابل پیاده سازی در تمامی محیط های برنامه نویسی می باشد.

مقدمه:
شبیه سازی و بررسی انتشار امواج الکترومغناطیسی در درون و سطح قطعات مایکروویو یکی از مراحل مهم و اساسی در طراحی و پیاده سازی این قطعات به حساب می آید به گونه ای که هزینه ی بالای طراحی و بهینه سازی قطعات مایکروویو با توجه به پیچیدگی های خاص ساخت آنها تا حد قابل توجهی کاهش یافته است. از میان روش های گوناگون تحلیل و شبیه سازی , روش های نرم افزاری نقش اساسی در این مرحله ایفا می کنند.
یکی از پر طرفدار ترین روش های موجود در زمینه شبیه سازی نرم افزاری استفاده از حل معادلات تفاضلی محدود در حوزه زمان جهت بررسی معادله انتشار امواج الکترومغناطیسی در درون و سطح قطعات مایکرو ویو می باشد.
در تحقیق انجام گرفته یک قطعه موجبر باند مایکرویو در حالت اولیه توخالی و سپس پرشده از فریت مورد شبیه سازی قرار گرفته شده است. سعی بر آن بوده که با استفاده از روش تحلیل تفاضل محدود در حوزه زمان محیط داخلی موجبر با دقت بسیار بیشتر از نرم افزار های تحلیل که هسته اصلی پردازش آنها مبتنی بر همین روش می باشد , مورد شبیه سازی قرار گیرد. با استفاده از نتایج حاصله با تغییر سطح مقطع موجبر امکان انتشار مد های مختلف امواج الکترومغناطیسی , فرکانس قطع موجبر , پارامتر های تضعیف , ثابت انتشار امواج در موجبر های توخالی و پس از اضافه شدن محیط فریتی به موجبر اثر محیط غیر خطی , چرخش فارادی , پیدایش مدهای جدید , تغییر ثابت انتشار و در نهایت پارامتر های انتقال و انعکاس از سطوح دو محیط مورد شبیه سازی و تحلیل قرار گرفته است.
مبنای شبیه سازی موجبر با سطح مقطع چهار ضلعی انتخاب گردید اگر چه الگوریتم های تهیه شده در این تحقیق علاوه بر دستگاه مختصات قائم در بر گیرنده روابط دستگاه های مختصات استوانه ای و کروی نیز بوده و به راحتی می توان تمامی ساختار های دارای شکل منظم و نامنظم را مورد شبیه سازی قرار داد.
کلیه نتایج بدست آمده دارای دقتی بیش از حد انتظار بوده که حاصل بررسی دقیق شرایط مرزی محیط شبیه سازی می باشد . این نتایج در انتها با نتایج حاصله از سایر روش های تحلیل نرم افزاری و همچنین شبیه سازی انجام گرفته با یکی از قدرتمند ترین نرم افزارهای موجود در طراحی قطعات الکترومغناطیسی مقایسه شده است.
در این پایان نامه در ابتدا به بررسی اجمالی قطعات موجبری مایکرو ویو و خصوصیات آنها و همچنین شرایط لازم جهت انتشار مدهای مختلف امواج الکترو مغناطیسی در آنها پرداخته شده است در ادامه به معرفی دقیق روش تحلیل نرم افزاری تفاضل محدود در حوزه زمان , ارائه الگوریتم های مناسب جهت شبیه سازی محیط محاسباتی , بررسی محیط های فریتی و نحوه انتشار امواج الکترو مغناطیسی در داخل آنها و در نهایت شبیه سازی موجبرهای حاوی فریت و ارائه یک روش کاملا منحصر به فرد در نحوه شبیه سازی انتشار امواج در حوزه فرکانسی ارائه شده است در خاتمه تحقیق نیز کلیه نتایج حاصله از شبیه سازی با نتایج موجود از سایر روش های بررسی و شبیه سازی مورد تحلیل و تطبیق قرار گرفته است.

نتیجه گیری :

در مجموعه این تحقیق به بررسی نحوه شبیه سازی ساختار های الکترومغناطیسی فرکانس بالا برای انتقال امواج الکترومغناطیسی بر اساس یکی از شیوه های بهینه شبیه سازی پرداخته شد.
در روش مورد بررسی که تفاضل محدود در حوزه زمان نام دارد در ابتدا به بررسی چگونگی تعریف تکنیک ریاضی و نحوه تعریف هندسه مورد نظر بر پایه ساختار سلول بندی معرفی شده برای این تکنیک و نحوه بهینه سازی نتایج حاصله از شبیه سازی و در ادامه به تحلیل و بررسی نحوه انتشار امواج الکترومغناطیسی در درون موجبر های خالی ( پر شده از هوا ) و محاسبه پاسخ فرکانسی ساختار بر اساس هندسه و مد منتشره در درون آن پرداخته شد.
پس از معرفی مشخصات یک محیط غیر همسانگرد و غیر خطی همانند فریت به تحلیل و شبیه سازی چگونگی انتشار و باز تابش موج الکترومغناطیسی معین از آن محیط پرداخته و تاثیر محیط فریتی در ایجاد دوران در صفحه قطبیت موج الکترو مغناطیسی در برخورد با قطعه فریتی مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت نیز با ایجاد یک هندسه مشخص از نحوه قرار گیری یک قطعه فریتی در داخل یک موجبر مستطیلی پیدایش مولفه های جدید میدانی در داخل ساختار و تغییر پارامتر های امواج تابشی همانند ثابت تضعیف و ثابت فاز موج الکترومغناطیسی در ان ساختار مورد شبیه سازی قرار گرفت.
قابل ذکر است بر خلاف سایر روش های ارائه شده در مراجعه مورد بررسی که تمامی ساختار محیط فریتی را به دلیل بروز برخی پاشیدگی های موج منتشره در درون ساختار سلولی روش شبیه سازی که آن نیز به دلیل برخی نقاط ضعف در حصول شرایط مرزی محیط و لایه های جذبی بود از حالت سه بعدی به دو بعدی کاهش داده و مورد شبیه سازی قرار داده اند , در این تحقیق با توجه به دست یابی به شرایط مرزی بهینه که حاصل از ترکیب شرایط مرز جذبی و لایه های تطبیقی متعدد بود تمامی شبیه سازی ها در حالت سه بعدی انجام پذیرفته و نتایج حاصله با کمترین میزان خطا با نتایج موجود در منابع مورد بررسی قابل تطبیق و مقایسه می باشد.
از سایر تکنیک های نوین استفاده شده در این تحقیق می توان به شبیه سازی محیط فریتی مستقیما در حوزه فرکانس اشاره نمود که بر خلاف اکثر مراجع قدیمی که با تبدیل روابط به حوزه زمان برای شبیه سازی اقدام به حل بسط های محدود حاصل از روابط انتگرالی می نمودند. در مجموع تحقیق انجام پذیرفته زمانی بیش از یکسال را در بر داشته که کلیه کد نویسی های انجام پذیرفته جهت بررسی صحت تحقیق در پیوست ها موجود می باشد. همچنین با مقایسه خروجی کد نویسی انجام پذیرفته نسبت به خروجی نرم افزار های شبیه سازی گرانقیمت همانند ®XFDTD ®QuickWave , کد نویسی صورت پذیرفته از دقت قابل قبولی بر خوردار است.[ ٢]
در خاتمه می توان این نتیجه را گرفت که همواره تولید محیط های شبیه سازی با کیفیت و دقت بالا بسیار با صرفه تر از اقدام به ساخت و سپس شبیه سازی ساختار هایی همانند قطعات ریز موج داشته که هزینه بسیار جهت ساخت آن مصرف می شود. همچنین در نحوه بهینه سازی ساختار های مورد بررسی همانند شیفت دهنده های فاز و دوران دهنده های فریتی با تکیه بر روش های نوین شبیه سازی علاوه بر صرفه جویی در هزینه با توجه به ساختار الگوریتم روش مورد بررسی از مدت زمان استفاده از پردازنده دستگاه و همچنین زمان مورد نیاز کاربری بسیار کاسته می شود.و می توان قطعاتی با دقت کارکرد در حد انتظار و کاملا اقتصادی تهیه و تولید نمود.

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت

آخرین مطالب

مطالب مرتبط