ینوگیم نامیلس داوج ،1گیب نیسح...

10
ر مهندسیل سازی د مجله مد، شمارهاردهم سال چه46 یز ، پای1395 انتگرالتز حل معادده استفا ال یک آ در تحلی ی باندتن پهن نپییکرواستری ما احمد حس ی ن ب ی گ1 ، جواد سل ی مان م ی گون ی2 * عات مقاله اط چکیده دریافت مقاله:29 / 09 / 1393 پذیرش مقاله:07 / 04 / 1394 در ا ی نه ش مقال ی وه ی طراح تحل ی لو مام تم ی کرنار تنارا س یدان نن پهپی،ریاسر مایکررالت انرادنل مده از حردا اسا ن ی حجم یحیح سد نرور م رس ی ارز ی ان ی توزته اسفر فرارر ق ی ع جر یا انه ی ر یزر فل عناص ی ز ی رت ید ن د یر الکر ی ک ی اده از نسسردا ا نا ی ن جر یا انهع پاه توان ن ی ه تقر ی ب زده م یو ش ض د را ی ب تلدادنتل مول از ح مجه ی ق یرال انر ی حجم ی- حح س یته اسسل محاس قانا نر ی جرات نازفه تلدوب ن مرن یو ال ی ت یدان ننرن په تن3.5 ا ت10 5 ف یاهرتز ده از ا ردا اسا ن ی نورد ارزش م ر ی ان یذارحه ف ص یهفر فرارر ق ات س نمونه ا یمقا تده اساره شار س مورد نظرن از تن یه سا نر ی جش اراا ر ن تندهه ش ئ ن ی زا تحل ن ی لزاررم اف نCST تده اسرده ش تازییه سسب شایت نایج رض نر یت داردرن حکایل تنش تحلودن ر کارتمد ن ان، از سرعت نرن تنات ساژگان كلیدي: وااند نرن پهن تنپی،ریاسر مایکر تانع فر ی ن، مانش م ر، رالت انرادن م یحح س ی- حجم ی. 1 - م قدمه تحل ی لارهاار سا یمغناطرفون الکر فونا ی س ی از جملهش هاده از رسردا ا ها، نارن تن ی تحل ی ل ید عد ی توجه محققان ز ی اد ی[ ود جلب کرده است نه ا را1-4 نه طور] کل یش ها ر ی تحل ی لمغناطر الکر مسائل ی س ی را م ی تداضلادنت دسره شامل م نه د توان ی ی اادنت مرال انر ی تقس ی م هرکدام از ا کرد ی ن مزاش ها ر ی ا ا م ی س یشن مثال، ره عنوا نارند د2 FDTD که ی ک ی ازش ها ر ی تحل جهت شدهاره شنا ی لارهاار سا یمغناطر الکر ی س ی م ی ناشدره نا نه ف ی ر یش تداضل از رد در حوزه زمان م محد یردن پاسخ تد جهت ندست توان در پهنا یاند ن یس ی عه نکار هر چند کاده شود اسردویسنده مسئول:نیک نر * پست الکر[email protected] 1 سراد انراتاه م فر یارکده ، دان فنی مهندس ی، ه تزادا دان امی سحقیقات ت احد علوم 2 سراد انراتاه م فر یار مهندسکده ، دان ی ن رق کامپیوتراه ، دانان سمن 2 Finite Difference Time Domain ف ی ر ی ا ی ندش محد ر ی ت های یصز لحاظ ت ا ی ص حافظه ز ی ادت مدل ساز نه عل ی3 PML ، ا ی جاد م ی نما ی دش ر ی د یر تحل جهت ی لمغناطر الکر مسائل ی س ی، ند فرمول ن یادن م ترال انر یح سح یده از توانع داسردا ا نا ی اد ی ک فر ی ن مزر استراا مرنوب نه سا ی ت ا ی نش کاهب راد مجد ت هول ها یأله است ز مس ی راوح قسمت تنها سح ها ی فلز یندار مب نار سا ینرانا ن شده ی ن در حلرالدله انرا م ی، ن ی از ینع پاص دادن توارصاا نه ا ی ه نه کاف ار نسودهارام سا تم ینع پا توا است ی هبا نه ن تنه های یندار که مب نارز سا ا یاصارص شده اند ا ی اندما ا نا ی دوجه داشت که ت ا ی نسرلزم پش م ر ی دا تانع کردن فر ی نار مار سا ی نه جز نراًمون ناشد که م یارهاار سا یمول م ارف مر ی، کار ی پ ی چ ی ده جهتکل است م تحل ی لارهاار سا موام تم یمغناطر الکر ی س ی، همچن ی ن م یرالت انرادنش م توان از ر ی درره جست نه مرکب3 Perfect Matched Layer ر مهندسیل سازی د مجله مد1395 یز، پای46 ، شمارهاردهم سال چه

Upload: others

Post on 28-Jan-2020

6 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

1395، پاییز 46سال چهاردهم، شماره مجله مدل سازی در مهندسی

مایکرواستریپینتن پهن باند ی در تحلیل یک آاستفاده از حل معادالت انتگرال

*2یگونیم مانی، جواد سل1گیب نیاحمد حس

چکیده اطالعات مقاله

29/09/1393دریافت مقاله:

په ن نان د یس اارار تنرن کی تم ام م و لی تحلطراح ی وهیمقال ه ش نی در ا 07/04/1394پذیرش مقاله:

یرس م ورد نر س ححی – یحجم ین ا اس رداده از ح ل مال ادنت انر رال مایکر اسرریپی،

ید ن دیرتی ز یعناص ر فل ز یر یانه ایجر عی ق رار فرفر ه اس ت توز یانی ارز

بیراد ض ش و یزده م بی تقر هی ن ه توان ع پا انه ایجر نی نا اسرداده از نس ا یکیالکرر

قان ل محاس سه اس ت یس حح - یحجم یانر رال یق یمجه ول از ح ل مال ادنت تلد

5 10ت ا 3.5تن رن په ن نان د یت ال ال ی ال و یمرن وب ن ه تلد ات نازف ر جینر ا

س ت اق رار فرفر ه ی ص حه ف ذار یانی ر ش م ورد ارز نی ن ا اس رداده از ا اهرتزیف

ئ ه ش ده تن ن ا ر ش ارا جینر ا س هیاز تنرن مورد نظ ر س ااره ش ده اس ت مقا ینمونه ا

نر ایج رض ایت ن ب ش سیه س ازی ت رده ش ده اس ت CSTن رم اف زار لی ن ا تحل زین

ساات تنرن، از سرعت نان کارتمد نودن ر ش تحلیل تنرن حکایت دارد

واژگان كلیدي:

مایکر اسرریپی، تنرن پهن ناند

،نیتانع فر

،ر ش ممان

-یس حح یمال ادنت انر رال

.یحجم

قدمهم -1

از جمله یسیفونافون الکرر مغناط یساارارها لیتحل

توجه ی عدد یلیتحل یتنرن ها، نا اسرداده از ر ش ها

[ نه طور 4-1را نه اود جلب کرده است ] یادیمحققان ز

یرا م یسیمسائل الکرر مغناط لیتحل یر ش ها یکل

مالادنت ای یتوان نه د دسره شامل مالادنت تداضل

ایر ش ها مزا نیکرد هرکدام از ا میتقس یانر رال

از یکیکه 2FDTDدارند نه عنوان مثال، ر ش یسیمالا

یساارارها لیشنااره شده جهت تحل یر ش ها

از ر ش تداضل یریفنا نهره ناشد یم یسیالکرر مغناط

تواند جهت ندست ت ردن پاسخ یمحد د در حوزه زمان م

اسرداده شود هر چند که نکار عی س یناند یدر پهنا

[email protected]* پست الکرر نیک نویسنده مسئول:

سالمی ادان اه تزاد ، یمهندسفنی ، دان کده یار فر ه م انراتاسراد 1

رق ن ی، دان کده مهندسیار فر ه م انراتاسراد 2 احد علوم تحقیقات

سمنان، دان اه کامپیوتر2 Finite Difference Time Domain

حافظه صیاز لحاظ ت ص ییها تیر ش محد د نیا یریف

ی ر شدینما یم جادی، ا3PML ینه علت مدل ساز ادیز

یفرمول نند ،یسیمسائل الکرر مغناط لیجهت تحل رید

کیادینا اسرداده از توانع دا یسحح یانر رال تمالادن

ر ش کاهب نیا تیمرنوب نه ساارار است مز نیفر

تنها سحوح قسمت رایمسأله است ز یها هولتالداد مج

در حل نیشده ننانرا یساارار مب نند یفلز یها

نه هینه اارصاص دادن توانع پا یازین ،یمالادله انر رال

تنها نه ن ب هیاست توانع پا یتمام ساارار نسوده کاف

اما اندیشده اند اارصاص یاز ساارار که مب نند ییها

کردن تانع دایر ش مسرلزم پ نیاتوجه داشت که دینا

یساارارها یناشد که مالمونً نه جز نرا یساارار م نیفر

م کل است جهت دهیچیپ یکار ،یمرالارف مالمول

نیهمچن ،یسیالکرر مغناط یتمام مو ساارارها لیتحل

مرکب نهره جست در یتوان از ر ش مالادنت انر رال یم

3 Perfect Matched Layer

سال چهاردهم، شماره 46، پاییز 1395مجله مدل سازی در مهندسی

یپیکر اسرریتنرن پهن ناند ما کی لیدر تحل یلاسرداده از حل مالادنت انر را 152

نا ی فلز کیالکرر یشامل مواد د یر ش، ساارارها نیا

ی سحح یحجم یمالادنت انر رال بیاسرداده از ترک

یمرنوب نه مح یحجم یشوند مالادنت انر رال یمدل م

ینر ر یسحح ینوده مالادنت انر رال کیالکرر ید

ر ش نه علت مب نیشوند در ا یجرا ما یسحوح فلز

توان یکل ساارار )تمام حجم سحح ساارار(، م ینند

لیناهم ن نا انالاد محد د را تحل یساارارها یتمام

یفضا نیر ش اسرداده از تانع فر نیا رید تینمود مز

است که ی حجم یسحح یتزاد در مالادنت انر رال

نیشود در ا یسسب ساده تر شدن مالادنت ر ان م

ینا ماده د یکه ممکن است سحوح فلز ییر ش، از تنجا

جهت یات ااصظناشند، مالح داشره یهمپوشان کیالکرر

در نظر فرفره شود یسریساارار نا قیدق یمب نند

اسرداده از ر ش ،یحل مالادنت انر رال یاز ر ش ها یکی

ر ش، دسر اه نی( است در ا1MoM) ممان یعدد

که شامل یسیساارار الکرر مغناط یمالادنت انر رال

مجهول در حوزه یحجم ای یسحح یها نارها انیجر

[ 5] شود ی حل م لیتسد یسیفرکانس است نه فرم ماتر

اتیکم یسیاز تنجا که در ر ش ممان منانع الکرر مغناط

یر ش در حل مسائل تنرن نیمورد توجه هسرند، ا

انر اب توانع نس مناسب کارتمد است ارینس یپراکندف

مجهونت مسأله در ر ش ممان که مالمونً از نیت م ینرا

هسرند، یسی مغناط یکیالکرر یانهایجنس جر

یمناسب در شرا ینوشرن مالادنت انر رال نیهمچن

مسأله مالحظات ااص اود را دارد یمرز

یسیاارار الکرر مغناطنوع تحریک یک سه نه نا توج

توان مالادله ی، میسیمغناط ای یکیتوس منسع الکرر

یکیالکرر دانیم یرا نه صورت مالادله انر رال یانر رال2EFIE3 یسیمغناط دانیم ی، مالادله انر رالMFIE ای

انین 4CFIE یمالادله انر رال یالنید نوع نیاز ا یسیترک

یاسر را م EFIEکه نه فرم یانر رال نتمالاد کرد

1 Method of Moment 2 Electric Field Integral Equation 3 Magnetic Field Integral Equation 4 Combined Fields Integral Equation

هر د نوع سحوح نسره ناز نه کار یتوان نرا یشود را م

سحوح نسره قادر نه یاست که تنها نرا یدر حال نینرد؛ ا

که در ی[ هن ام6] میناش یم MFIEنوشرن مالادنت

از توانع ،یکیالکرر دانیم یمالادله انر رال یفرمول نند

اسرداده یکیالکرر لی پرانس ینردار یسیمغناط لیپرانس

م لوب یشود، نه مالادله حاصل، مالادله انر رال یم

که از یشود دسره مالادنت یفدره م 5MPIE لیپرانس

نهره فرفره نه فرم مالادنت یکمک لیتوانع پرانس

ینیشوند، از لحاظ تک یارم م لیم لوب پرانس یانر رال

در ر ش ممان فرمول ی ررین ینوده نه راحر درریضال

[ 6] شوند یم ینند

، 6RWG 7SWG هیمقاله نا اسرداده از توانع پا نیدر ا

-فلزیک ساارار لیجهت تحلر ان مرنوب نه ر ش ممان

RWG هیشود توانع پا یم انیاسر را ن کیالکرر ید

SWGناشند که منجر یمرتسه ا ل م ینردار هی، توانع پا

نیدر ا نیشوند همچن یم دانیرفرار م قیدق انینه ن

نا است شده سااره یپهن ناند طراح نرنت کیمقاله

قرار لیمرکب مورد تحل یاسرداده از مالادنت انر رال

جیر ش نرا نیندست تمده از ا جینرا سهیفرفره است مقا

CST Microwaveنا اسرداده از نرم افزار یساز هیشس

Studio از سرعت دقت تی، حکاندازه فیری نیز نرایج ا

ر ش ارائه شده دارد ینان

تئوري -2

یسحح-یحجم یحل مالادنت انر رال -2-1

در این ن ب، ر ان مرنوب نه حل مالادنت انر رالی

سححی نا اسرداده از ر ش -حجمی پرانسیلم لوب

ممان در حوزه مکان ارائه می شود در تمامی این مالادنت

انر رالی، تانع فرین فضای تزاد اسرداده شده است نه

منظور انجام ر ش ممان، سحوح فلزی نا اسرداده از مثلث

RWG مب نندی شده توانع پایه مثلثی های احی

هول ر ی لسه های جهت محاسسه جریان های مج ، [6]

5 Mixed Potential Integral Equation 6 Rao-Wilton-Glisson 7 Schaubert-Wilton-Glisson

سال چهاردهم، شماره 46، پاییز 1395مجله مدل سازی در مهندسی

153حسین نیگ سلیمان می ونی

م ررک نین د سلول مجا ر اسرداده می شوند همچنین،

حجم دی الکرریک توس سلول های چهار جهی نه فونه

ای مب نندی می شود که سلول های مثلثی مرنوب نه

سحوح فلزی نر جوه نیر نی چهار جهی ها منحسق شوند

در این حالت نه منظور محاسسه چ الی شار الکرریکی

ا نه جوه چهار جهی ه، SWG [6 7]مجهول، توانع پایه

اارصاص داده می شوند ندین ترتیب می توان جریان

را نا اسرداده D چ الی شار الکرریکی یا sJسححی یا

از توانع پایه مرناظرشان نه صورت زیر نس داد:

1

( ) ( ),MN

S

s n n

n

I

J r f r )1(

1

( ) ( ),DN

V

n n

n

D

D r f r )2(

تالداد لسه های غیر مرزی مرنوب نه MNدر ر ان نان،

تالداد جوه DNسحوح فلزی مب نندی شده نا مثلث

ند ضرایب مرنوب نه چهار جهی های دی الکرریک هسر

nI nD که نا اسرداده از هسرندضرایب مجهولی

حجمی ندست می -فرمولسندی م لوب پرانسیل سححی

Sتیند

nf V

nf نه ترتیب نیان ر توانع پایهRWG

SWG توانع پایه ر ان مرنوب نه می ناشدRWG نه

[6]صورت زیر است

;2

( )

;2

Snn n

nS

n

Snn n

n

lin T

A

lin T

A

ρ r

f r

ρ r

)3(

;

( )

;

nn

nS

S n

nn

n

lin T

A

lin T

A

r

f r

r

)4(

که در تن، هر د سلول مثلثی مجا ر هم nT

nT دارای

مساحت های nA

nA ،هسرندnl نه عنوان لسه

م ررک نین تن د مثلث، در نظر فرفره می شود

Sهمچنین

n n

ρ r r رأس تزاد مرصل کننده نردار

مثلث nT نه نقحه م اهدهS

n n

ρ r r نردار

م اهده نه رأس تزاد مثلث مرصل کننده نقحه nT

هسرند تانع پایه در اار از د مثلث مجا ر nT

nT

صدر است در شکل زیر تصویر این توانع پایه ت رده شده

است

RWGتانع پایه -1شکل

نه صورت زیر نیز SWGر ان مرنوب نه توانع پایه

[6]است

;3

( )

;3

Vnn n

nV

n

Vnn n

n

ain T

V

ain T

V

ρ r

f r

ρ r

)5(

;

( )

;

nn

nV

V n

nn

n

ain T

V

ain T

V

r

f r

r

)6(

( ) 1; on faceVn n f r n )7(

هسرند، نا این RWGم انه توانع پایه SWGتوانع پایه

تدا ت که نه جای در نظر فرفرن د مثلث مجا ر که نا هم

یک لسه م ررک دارند، نایسری د سلول چهار جهی

!2Errorمجا ر که نا هم یک جه م ررک دارند )شکل

Reference source not found. در نظر فرفره شود در این )

صورت مجهونت مسأله را نه جه های م ررک نین چهار

جهی ها اارصاص می دهیم

)الف(

سال چهاردهم، شماره 46، پاییز 1395مجله مدل سازی در مهندسی

یپیکر اسرریتنرن پهن ناند ما کی لیدر تحل یلاسرداده از حل مالادنت انر را 154

)ب(

در نماهای م رلف SWGتانع پایه -2شکل

در نهایت پس از اجرای ر ش ممان، ماتریس زیر حاصل

Dتوان مقادیر مجهول میمی شود که نا اسرداده از تن

I :را ندست ت رد

V DD MD

DM MMS

v DZ Z

IZ Zv

)8(

ده مؤلده های تحریک ) لراژ( نو Vv Svدر رانحه نان،

زیر نیان می شوند: صورتنر حسب توانع پایه نه

( )V V i

m m

V

d f r E r )9(

tan( )S S i

m m

V

d f r E r )10(

امپدانس از ر ان زیر ندست می ماتریسهمچنین عناصر

تیند:

( ) ( )4

( ) ( )

4 ( ) ( )

m n

m n

n

V S

m n

V S

V SMDm nmn

V S

V S

m n

S

jgd d

gd dZj

gd d

f r f r r r

f r f r r r

f r n f r r r

)11(

2

( ) ( ) ( )4

( ) ( ) ( )

1

4 ( ) ( ) ( )

m n

m n

m

S V

m n n

S V

S VDMm n nmn

S V

S V

m n n

S

K gd d

K gd dZ

f K gd d

f r f r r r r

f r f r r r r

f r f r r r r

)12(

( ) ( )4

( ) ( )4

S S

m n

S SMM

mn

S S

S m S n

S S

jg d d

Zj

g d d

f r f r r r

f r f r r r

)13(

2

( ) ( )4

( ) ( )

( ) ( ) ( )1

4 ( ) ( )

( ) ( ) ( )

1

ˆ( )

V V

m n n

V V

V V

m n n

V V

V V

m n n

V VDD

mnV V

m n n

V

V V

m n n

V

m

K g d d

K g d d

K g d d

ZK g d d

K g d d

f r f r r r

f r f r r r

f r f r r r r

f r n f r r r

f r n f r r r r

fr

( ) ( )V V

n

V

d

r f r r

)14(

2که در تن f فرکانس زا یه ای تحلیل ساارار می

همان طور که از ر ان مرنوب نه عناصر ماتریس ناشد

امپدانس دیده می شود، ن ب زیادی از محاسسات مرنوب

حجمی است -نه محاسسه انر رال های د فانه سححی

سی ر ش انر رال فیری فو ازاین انر رال ها نا اسرداده

محاسسه می شوند

امپدانس، ضرایب مجهول در نس ماتریسپس از محاسسه

در چهار جهی های دی D(r)چ الی شار الکرریکی

الکرریک همچنین ضرایب مجهول در نس جریان های

ر ی فلز نه دست می تیند در این صورت می sJسححی

صات مورد نظر در ساارار الکرر مغناطیسی راتوان م

محاسسه نمود

هیر ش مدل کردن پر ب تغذ -2-2

کیاز جمله تحر کیتنرن ها نا هر نوع تحر یدر تمام

از پر ب کانل هم ،یر زنه ا جیتز ای یمجا رت جیتز

شود لذا جهت یتنرن اسرداده م هیا ل هیمحور جهت تغذ

کانل هم محور یسرینا ،یمسائل تنرن قیدق یمدل ساز

کانل هم محور نه یر نین یمدل شود در عمل هاد زین

نه ماًیمسرق ایتن یداال یشده هاد لمرص نیصدحه زم

هینه ا انرقال تغذ ایتنرن یعنصر ت ال ع کننده فلز

پر ب ین ب، سه ر ش مدل ساز نیشود در ا ی صل م

یر ش ها، مدل مغز نیا یشود در تمام یارائه م هیغذت

از نیطرف نه صدحه زم کیکانل هم محور از یداال

نه ا انرقال ای دهنه عنصر ت ال ع کنن ریطرف د

ر ش ها، در نظر نیاز ا یکیشود یتنرن مرصل م هیتغذ

رهینا سحح مقحع دا یفلز یاسروانه ا یفرفرن مب نند

سال چهاردهم، شماره 46، پاییز 1395مجله مدل سازی در مهندسی

155حسین نیگ سلیمان می ونی

نلکا یداال ینرانر نا قحر طول هاد ینا قحر طول یا

مورد اسرداده قرار فرفره یاست که در طراح یهم محور

کننده شکل انین قاًیمدل دق نیکه ا ییاست از تنجا

حاصل از جیاست، نرا هیپر ب تغذ یداال یهاد یظاهر

ر ش از دقت نیانجام شده نا اسرداده از ا یها لیتحل

یدتوان ها یم رید یناشند در ر ش یار منراورد یینان

را نا یا رهیشکل نا سحح مقحع دا یاسروانه ا یداال

یاززده مدل س بیتقر ینا سحح مقحع مرنال یاسروانه ا

حالت ضلع مرنع، نرانر نا قحر سحح مقحع نیکرد در ا

در کهنیشود نا جود ا یاسروانه در نظر فرفره م یا رهیدا

بیر ش از تقر نیدر ا هیشکل پر ب تغذ یمدل ساز

حاصل از اسرداده از مب جینرا یاسرداده شده است، ل

ارینس زین ینا سحح مقحع مرنال یپر ب اسروانه ا ینند

ه،یپر ب تغذ یمدل ساز رینود ر ش د واهندا قیدق

حر قنر نرانر نا د نرا ینا عرض ید نالد یاسرداده از نوار

ز ا[ نه علت اسرداده 8کانل هم محور است ] یداال یهاد

ی مب نند یساز ادهیر ش، پ نیدر ا ید نالد ینوار

ردیپذ ینوع پر ب ساده تر از د ر ش قسل انجام م نیا

یکه در هر سه ر ش ذکر شده، لسه ها ستذکر ا انیشا

نیپر ب مدل شده در محل اتصال تن نه صدحه زم

نر یسری ال ع کننده، ناعنصر ت ایا انرقال نیهمچن

منحسق شود یدر هر کدام از صدحات اتصال یلسه ا یر

شده جهت پر ب انین یاز مدل ها یکیپس از انر اب

نیاز پر ب که نه صدحه زم ییتن، نه لسه ها یمب نند

نی نه امیده ی لت اارصاص م کیمرصل شده اند، لراژ

تنرن که در ر ش ممان نه تن کیتحر سیماتر ب،یترت

سه ر ش مدل 3شود در شکل یم لیت ک م،یازمندین

شکل ها، صدحه نیپر ب ن ان داده شده است در ا یساز

است نیصدحه زم نیریز

)الف(

)ب(

) (

، )الف( مدل هیتغذ پر ب یساز مدل یها ر ش -3شکل

سحح اسروانه نا سحح مقحع دایر ی، )ب( مدل اسروانه نا

مقحع مرنالی، ) ( مدل نواری

ساات و انادا ه گیاآي نناتن ان نتایج -3

باند

پیکر اسرریتنرن پهن ناند ما کی لین ب نه تحل نیدر ا

یم کیریعنصر ت ال ع کننده پاراز کینا یر زنه ا

انالاد تن در جد ل 4تنرن در شکل نی ساارار امیپرداز

ا انرقال کیتنرن توس نیاست ات رده شده 1

نه یندیت ریز کیالکرر ید ریاهم که ز 50 پیکر اسرریما

شود یم هیقرار فرفره است تغذ مرریلیم 0.508ارتداع

نیپر ب کانل هم محور که ن کیتوس زیا انرقال ن

یشود نر ر یم کیمرصل شده، تحر نیا صدحه زم

شده است جادیشکل ا یر زنه مرنال کی ن،یصدحه زم

سال چهاردهم، شماره 46، پاییز 1395مجله مدل سازی در مهندسی

یپیکر اسرریتنرن پهن ناند ما کی لیدر تحل یلاسرداده از حل مالادنت انر را 156

عنصر ت ال ع کننده کیناند، یپهنا بیجهت افزا

نی همچنست س ر زنه قرار فرفره ا یمرنال کیریپاراز

یامپدانس تنرن، د عنصر فلز قیجهت نهسود تحس

قرار پیکر اسرریدر د طرف ا انرقال ما کیریپاراز

تنرن مر کل از ماده نیکه ساارار ا ییفرفره اند از تنجا

-یاست، از مالادنت حجم ی سحوح فلز کیالکرر ید

هی( ر ش ممان نه همراه توانع پا1VSIEمرکب ) یسحح

RWG SWG 9] شود یتن اسرداده م لیجهت تحل-

را توس سلول کیالکرر یمنظور، حجم د نیا ی[ نرا10

یرا توس سلول ها ی سحوح فلز یچهار جه یها

ینه پاس یانی جهت دسرمیکن یم یندمب ن یمثلث

عنصر ت ال ع کننده یر زنه لسه ها یفوشه ها ق،یدق

هینق هنسست ن یکوچک تر یا انرقال، نا مثلث ها

سلول های از تنجایی که شده اند یساارار مب نند

مثلثی مرنوب نه سحوح فلزی، نر جوه نیر نی چهار جهی

مب ی مرنوب نه حجم دی الکرریک منحسق هسرند، ها

همچنین، ناشد دی الکرریک نیز غیریکنواات می ینند

تمامی فرکانس های تحلیل نرایمب نندی ایجاد شده،

انر اب انالاد سلول ها، از قاعده ااصی یکسان می ناشد

تسالیت نکرده یک انر اب مناسب می تواند نا ر ش

تجرنه ن ان داده است، در تزمون احا صورت پذیرد

حل عددی ساارارهای الکرر مغناطیسی، نزم است تا

قسمرهای کوچکرر )مانند مغزی پر ب کواکسیال( نیز

ناپیوسر یهای احوب انرقال نا مثلث های کوچکرری مب

نندی شوند

سلول 4944از طرح پیب ر ،شده یساارار مب نند

یمرتس نا سحوح فلز یسلول مثلث 1402 یچهار جه

جه 11650تالداد جادیشده است که منجر نه ا لیت ک

نین یمرز ریلسه غ 1926 یچهار جه یسلول ها نین

صحت دقت یشود جهت نررس یم یفلز یمثلث ها

هیشس CSTمذکور را توس نرم افزار نرنر ش، ت نیا

نرم افزار را نا نیحاصل از ا ینموده پاسخ ها یساز

مینمود سهیمقا VSIEنه دست تمده از ر ش یخ هاپاس

1 Volume Surface Integral Equation

شایان ذکر است که تالداد سلول های چهار جهی ایجاد

نوده که در مقایسه CST ،189.637شده توس نرم افزار

نا تالداد سلول های ایجاد شده توس ر ش نیان شده

تنرن نینمونه از ا کی نیهمچن نسیار نی رر می ناشد

قرار یریمورد تست اندازه ف ( 5سااره شده )شکل

فرفره است

)الف(

)ب(

کننده ت ال ع عنصر نا یا ر زنه پیکر اسرریما تنرن -4شکل

پ ت از دید( ب) نان، از دید( الف) ک؛یریپاراز

ت ال ع عنصر نا یا ر زنه پیکر اسرریما تنرن انالاد -1جد ل

کیریپاراز کننده

سال چهاردهم، شماره 46، پاییز 1395مجله مدل سازی در مهندسی

157حسین نیگ سلیمان می ونی

)الف(

)ب(

، شده: )الف( تصویر ر ی تنرنتنرن پهن ناند سااره -5شکل

)ب( تصویر پ ت تنرن

ت ال الی تنرن ال وهای 7تلف نازف ری شکل 6شکل

را ن ان می دهند نهره تنرن نا اسرداده از حل مالادنت

نه GHz4 GHz7در فرکانس های VSIEانر رالی

نا اسرداده از نرم dB4.58 dB5.51ترتیب نرانر نا

نه دست dB4.43 dB5.79نه ترتیب نرانر نا CSTافزار

انق نسیار می تید همان فونه که م اهده می شود، تح

شده، نرم افزار ارائهاونی نین پاسخ های حاصل از ر ش

CST اندازه فیری جود دارد توزیع جریان سححی

الکرریکی ر ی تنرن که نا اسرداده از ر ش تحلیل ارائه

داده شده استن ان 8شکل شده نه دست تمده، در

همچنین در این شکل، نماهای نان پایین تنرن مب

ده ت رده شده است نندی ش

نر حسب تالداد نقاب مورد تحلیل در ندست ت ردن پاسخ

امپدانس ر دی تنرن یا ال وی ت ال الی تن، می توان

د سرعت این ر ش را در مقایسه نا پکیج های تجاری موجو

ر نا مقایسه کرد نالنوان نمونه نا یک کامپیوت CSTمانند

نا Core 2 Quad @ 2.86 GHzم صات پردازش ر

، می توان منحنی های θنقحه در تقسیمات 60ت صیص

ظ دقیقه ندست ت رد از لحا 7پررن ت ال الی را در حد د

از حافظه 300MBحافظه اشغالی نیز طرح پیب ر حد د

RAM سیسرم را اشغال می کند )که در مقایسه نا پکیج

از حافظه را اشغال می 3GBهای تجاری که نیب از

کار تمد است( کنند نسیار

عنصر نا یا ر زنه پیکر اسرریما تنرن ینازف ر تلف -6شکل

کیریپاراز کننده ت ال ع

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

Frequency (GHz)

S1

1(d

B)

Present Method

CST Microwave Studio

Measurement

37mm W_GND

37mm L_GND

24 7mmWs

24 7mm Ls

12mm Wp

12mm Lp

3mmWf

15mm Lf

4mmW1

8mmL1

0 5mmg1

2 8mmg2

سال چهاردهم، شماره 46، پاییز 1395مجله مدل سازی در مهندسی

یپیکر اسرریتنرن پهن ناند ما کی لیدر تحل یلاسرداده از حل مالادنت انر را 158

)الف(

)ب(

) (

)د(

نا یا ر زنه پیکر اسرریما تنرن یت ال ال یال وها -7شکل

E صدحه در( الف) ک؛یریپاراز کننده ت ال ع عنصر

f=4GHz، (ب )صدحه در H f=4GHz، ( )صدحه در E

f=7GHz، (د )صدحه در H f=7GHz

)الف(

)ب(

-0.015

-0.01

-0.005

0

0.005

0.01

0.015

-0.015

-0.01

-0.005

0

0.005

0.01

0.015

05

x 10-4

x

y

z

سال چهاردهم، شماره 46، پاییز 1395مجله مدل سازی در مهندسی

159 حسین نیگ سلیمان می ونی

) (

)د(

تنرن یر یکیالکرر یسحح انیجر عیتوز)الف( -8شکل

ب( ) ،کیریپاراز کننده ت ال ع عنصر نا یا ر زنه پیکر اسرریما

ید ) ( تنرن مب نندی شده د ،تنرن مب نندی شده دید از نان

CST، )د( نمای مب نندی شده تنرن در نرم افزار از پایین

نتیجه گیآي -4

یساارارها لیتحل یر ش ها یمالرف نهدر این مقاله انردا

ر ش حل انیپردااره شد سپس نه ن یسیالکرر مغناط

ینا اسرداده از مب نند یسیالکرر مغناط یساارارها

تزاد یفضا نیتانع فر یریسحح حجم ساارار نکارف

نا یساارار تنرن کیر که بیمسأله پ یپردااره شد نرا

است، اهرتزیف 10.5تا 3.5 نین یامپدانسناند یپهنا

حاصل از انجام جیقرار فرفت نرا یانیر ش مورد ارز نیا

نا سهیدر مقا CSTافزار ها نا اسرداده از نرم یساز هیشس

نمونه سااره شده یا انهیرا یحاصل از کدها جینرا

تیمحصول، از سرعت عمل دقت ر ش ارائه شده حکا

دارد

مآاجع -5

[1] W. C. Chew, Waves and Fields in Inhomogeneous Media, IEEE Press Series on Electromagnetic Waves,

1995 [2] C. T. Tai, Dyadic Green’s Functions in Electromagnetics Theory, IEEE Press Series on Electromagnetic

Waves, 1994.

[3] J. V. Bladel, Electromagnetic Fields, second edition, IEEE press, John Wiley & Sons, Inc., 2007.

[4] S. K. Khamas, “Electromagnetic Radiation by Antennas of Arbitrary Shape in a Layered Spherical Media,”

IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 57, no. 12, pp. 3827–3834, Dec. 2009.

[5] W. C. Gibson, The Method of Moments in Electromagnetics, Chapman & Hall/CRC, Taylor & Francis

Group, 2008.

[6] S. M. Rao, D. R. Wilton, and A. W. Glisson, “Electromagnetic scattering by surfaces of arbitrary shape,”

IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 30, pp. 409–418, May 1982.

[7] D. H. Schaubert, D. R. Wilton, and A. W. Glisson, “A tetrahedral modeling method for electromagnetic

scattering by arbitrarily shaped inhomogeneous dielectric bodies,” IEEE Trans. Antennas and

Propagation, vol. AP-32, no. 1, pp. 77-85, January 1984.

[8] J. P. Damiano and A. Papiernik, “Survey of analytical and numerical models for probe-fed microstrip

antennas,” IEE Proc.-Microw. Antennas Propag., Vol. 141, no. I, pp. 15–21, Feb. 1994.

[9] P. V. Betziosa, I. S. Karanasioub, and N. K. Uzunogluc, "Analysis of a dielectric resonator antenna by

applying a combined semi-analytical method and simulation," Journal of Electromagnetic Waves and

Applications, vol.21, issue 14, pp. 1983-1994, 2007.

-0.015

-0.01

-0.005

0

0.005

0.01

0.015

-0.015

-0.01

-0.005

0

0.005

0.01

0.015

05

x 10-4

x

y

z

سال چهاردهم، شماره 46، پاییز 1395مجله مدل سازی در مهندسی

[10] T. Fortakia, L. Djouaneb, F. Chebarab, and A. Benghalia, "Radiation of a rectangular microstrip patch

antenna covered with a dielectric layer," International Journal of Electronics, vol.95, issue 9, pp. 989-

998. 2008

سال چهاردهم، شماره 46، پاییز 1395مجله مدل سازی در مهندسی

اسرداده از حل مالادنت انر رالی در تحلیل یک تنرن پهن ناند مایکر اسرریپی160