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    2020-08-16 11:14:13
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  • 本文从分析电子系统中同轴线信号传输原理入手,分析了同轴线传输在不同频率下的传输特性,详细研究了不同接地方式对不同传输信号的影响,阐明了发生机理,明确了不同传输条件下电子系统中同轴线的接地方法,同时探讨...
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  • 单模(TEM)同轴线设计步骤

    千次阅读 2018-10-14 11:16:20
    同轴线的主模是TEM模,主模的截止频率是0GHz, 第一高阶模TE11的截止频率是fc, 当工作频率大于fc时,同轴线中就会有两种模式,TEM和TE11. 要想设计单模同轴线,那就必须设计使得TE11模式的截止频率大于我们需要的工作...

    单模(TEM)的设计过程

    同轴线的主模是TEM模,主模的截止频率是0GHz, 第一高阶模TE11的截止频率是fc, 当工作频率大于fc时,同轴线中就会有两种模式,TEM和TE11. 要想设计单模同轴线,那就必须设计使得TE11模式的截止频率大于我们需要的工作频段。

    设计步骤:

    Step1:确定工作频段,比如f<70GHz.

                     确定材料的介电常数,εr=2.33.

     

     

    Step2: 令TE11模式的截止频率为fc=70GHz.求出Kc.

                             

     

    Step:  先选定a的值,再根据下列公式确定b的值。

                            

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  • 为了使同轴线与矩形波导匹配,我们假设R=50ohm,X10=0; 当使用BJ100(即a=22.86mm,b=10.16mm),通过MATLAB计算(注意:不可用计算器,精度不够)可得到h=5.9mm,l=9.4mm; 2.几何模型: 3.点场分布 ...

    1.分析与计算:

    由《微波元件原理与设计》:可参考几何模型和4.3节“激励器和转接器”的式4.3.43和式4.3.44如图

     为了使同轴线与矩形波导匹配,我们假设R=50ohm,X10=0;

    当使用BJ100(即a=22.86mm,b=10.16mm),通过MATLAB计算(注意:不可用计算器,精度不够)可得到h=5.9mm,l=9.4mm;

    2.几何模型:

     3.点场分布

     4.S11:

     总结:S参数在优化后的模型中好于优化前,但仍达不到理想的值(-30DB以下),后面需要从其他方面继续优化,目前认为可以朝着阶梯波导这个方向去优化。

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  • CST微波工作室_同轴线仿真分析和优化设计实例 同轴线开路负载结构模型 外径:2mm,内径:0.86mm 水平支路:12mm,垂直支路:6mm 填充介质:空气(air) 初始结构:水平支路内径长度11mm 设计要求 找出水平支路...

    CST微波工作室_同轴线仿真分析和优化设计实例

    同轴线开路负载结构模型

    • 外径:2mm,内径:0.86mm
    • 水平支路:12mm,垂直支路:6mm
    • 填充介质:空气(air)
    • 初始结构:水平支路内径长度11mm
      在这里插入图片描述

    设计要求

    • 找出水平支路内径的准确长度值,使得在13GHz时,端口1为开路状态

    问题分析

    • 在13GHz时,端口1为开路,即端口1为全反射,就是S11约为1或者S21最小
    • 首先创建初始结构模型,分析模型的S11和S12性能
    • 定义变量Length表示同轴线内芯长度,使用参数扫描分析给出S11和S21随变量变化的关系
    • 优化设计,构造目标函数,S21最小值位于13GHz

    查看最后分析结果

    • 定义场监视器:工作频率—13GHz,电磁磁场
    • 查看分析结果:宽频带内的S参数,13GHz处的模型内部的场分布

    实例分析

    1.新建工程

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    2.设置工作环境

    1. 设置单位
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    2. 设置背景材料
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    3.构建模型

    1. 创建同轴线外部结构
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    创建局部坐标来构建同轴线的垂直部分:
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    选中两个表面(Ctrl+W切换模型显示方式):
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    此时就创建了一个局部坐标:
    在这里插入图片描述继续创建圆柱体模型:
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    此时就创建好了同轴线的外部结构:
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    2.创建同轴线内部结构
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    将内部结构用布尔运算中的Add合并:
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    4.设置边界条件

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    5.设置端口激励

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    选择默认选项就可以:

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    同样方法设置第二个端口激励:
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    6.选择求解器和频率范围

    1.选择求解器
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    2.选择频率范围
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    7.运行仿真设置

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    选择 是 保留细化的网格:
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    8.仿真分析

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    选中S1,2曲线:
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    此时发现频率在12.888GHz时负载开路,与13GHz有一定误差,因此要优化设计:
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    9.参数扫描分析

    1.定义参数变量
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    2.参数扫描分析设置
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    3.S参数分析
    可见在长度为4.6 ~ 5.2间,13GHz处有最小点:
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    10.优化设计

    1.构造目标函数
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    Weight不影响仿真结果,可以任意设置:
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    大概一分钟左右仿真结束,可见 length = 4.96296 时近似满足13GHz频点处负载为开路:
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    这里将 length 变量改为 4.96,更新模型(F7)即可:
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    11.器件在13GHz频点处的场分布

    1.定义场监视器
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    2.仿真分析
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    电场分布:
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    磁场分布:
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    可以查看动态分布的表面电流:
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空空如也

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