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  • 倒l型
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    2020-01-09 17:40:35

    本篇博客是根据阅读公众号“机械人读书笔记”而来的学习笔记~

    本课内容算是网格化的开端啦~较为简单

    例: L形支架,上端面固定,在下端面施加900N弯曲载荷,
    分别使用10mm、 3mm和0.5mm网格求解模型,对比应力结果。
    材料:Structure Steel

    在做分析之前,可以先预判一下结构哪个位置最先发生断裂失效呢?
    (L形支架中间的直角处)

    首先先按照之前讲的自动生成网格,然后在左下角Sizing那里的Element Size那里输入,注意一下自己软件所默认的单位,我这里默认的是m,所以我填了0.01,之后再Mesh那里又是黄色闪电标记,再点击自动生成,就可以生成10mm的网格了。这个时候可以观察到鼠标有一个小小的⚪和一个十字符号,这个⚪就是直径10mm的圆。

    然后去加约束,一端固定,一端加力。
    在施加力的时候,别忘了第一步一定是先选择作用点,然后点Apply
    之后在Magnitude那里输入力的大小900N,再选Direction。点击Apply就ok~

    在Solution那里求解应力Equivalent Stress之后,在上面的菜单栏那里点MAX,即可找到应力最大的位置。

    然后发现和预判的位置不太一致,分析一下是什么造成的呢?很有可能是网格不够导致的。

    退出来到一开始的界面。
    不要在全局10mm的网格那里改,我们重新再建一个3mm的。
    我们可以点击A处倒三角的Duplicate(复制),即可复制一个,然后改一下网格大小即可。

    发现跟之前不太一样,
    这里就出现了一个概念“网格无关性检查”。
    应力奇异?(之后会讲的)

    保存和打包功能

    保存时可以自己选择路径。在上方菜单栏中选择Tools中的options,然后选择,再点保存那个框即可。

    对于打包:选择File-Archive,点击保存。所有的数据都会在这个压缩包里面了。
    之后会让选择,建议不用打包Result/Solution~

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    让我们先掌握(复习)最基本的电路概念,包括RLC的拉式(傅里叶)变换,系统函数 H ( ω ) H(\omega) H(ω)等…大部分资源来源于网络,本篇文章作为一个整理,欢迎大家纠错和补充。接下来会更新有源滤波器和数字滤波器等。之所以发到CSDN主要是对于md和latex有相对比较好的支持。

    RLC无源滤波器

    由RLC网络构成。带负载能力差,无放大作用,特性不理想,边沿不陡。
    H ( s ) = Y ( s ) X ( s ) = A u ˙ = U o ˙ U i ˙ H(s)=\frac{Y(s)}{X(s)}=\dot{A_u}=\frac{\dot{U_o}}{\dot{U_i}} H(s)=X(s)Y(s)=Au˙=Ui˙Uo˙
    MatLab相关函数:

    • freqs(b,a,w) - 求得 H ( s ) = B ( s ) A ( s ) H(s)=\frac{B(s)}{A(s)} H(s)=A(s)B(s),但相位单位为°;
    • bode(tf) - 得出Bode图,需要tf(b,a)处理参数。

    RLC变换:

    • R ↔ R R \leftrightarrow R RR
    • C ↔ 1 j ω C C \leftrightarrow \frac{1}{j\omega C} CjωC1
    • L ↔ j ω L L \leftrightarrow j\omega L LjωL
    • s ↔ j ω s \leftrightarrow j\omega sjω

    例子

    • 一阶RC低通滤波器


      A u ˙ = U c ˙ U i ˙ = 1 1 + j ω R C f H = 1 2 π R C = 1 2 A u ˙ ; f = ω 2 π A u ˙ = 1 1 + j f / f H \dot{A_u}=\frac{\dot{U_c}}{\dot{U_i}}=\frac{1}{1+j\omega RC}\\ f_H=\frac{1}{2\pi RC}=\frac{1}{\sqrt2}\dot{A_u};f=\frac{\omega}{2\pi}\\ \dot{A_u}=\frac{1}{1+jf/f_H} Au˙=Ui˙Uc˙=1+jωRC1fH=2πRC1=2 1Au˙;f=2πωAu˙=1+jf/fH1
      在这里插入图片描述

      f = f H f=f_H f=fH时,相角滞后45°,放大倍数幅值约降到0.707倍

    • 一阶RC高通滤波器

      在这里插入图片描述
      A u ˙ = U r ˙ U i ˙ = j ω R C 1 + j ω R C f L = 1 2 π R C = 1 2 A u ˙ ; f = ω 2 π A u ˙ = j f / f L 1 + j f / f L \dot{A_u}=\frac{\dot{U_r}}{\dot{U_i}}=\frac{j\omega RC}{1+j\omega RC}\\ f_L=\frac{1}{2\pi RC}=\frac{1}{\sqrt2}\dot{A_u};f=\frac{\omega}{2\pi}\\ \dot{A_u}=\frac{jf/f_L}{1+jf/f_L} Au˙=Ui˙Ur˙=1+jωRCjωRCfL=2πRC1=2 1Au˙;f=2πωAu˙=1+jf/fLjf/fL
      在这里插入图片描述

    $f=f_L $时,相角超前45°,放大倍数幅值约降到0.707倍

    • RC带通滤波器 - 看做低通与高通的串联

      在这里插入图片描述
      H ( j ω ) = U o ˙ U i ˙ = 1 3 − j ( f 0 / f − f / f 0 ) H(j\omega)=\frac{\dot{U_o}}{\dot{U_i}}=\frac{1}{3-j(f_0/f-f/f_0)} H(jω)=Ui˙Uo˙=3j(f0/ff/f0)1

    • RC带阻滤波器

    在这里插入图片描述

    • 二阶RC低通滤波器

      在这里插入图片描述
      H ( j ω ) = U o ˙ U i ˙ = 1 j ω C / / ( R + 1 j ω C ) R + 1 j ω C / / ( R + 1 j ω C ) ⋅ 1 j ω C 1 j ω C + R = 1 1 + 3 j ( f / f 0 ) − ( f / f 0 ) 2 H(j\omega)=\frac{\dot{U_o}}{\dot{U_i}} =\frac{\frac{1}{j\omega C}//(R+\frac{1}{j\omega C})}{R+\frac{1}{j\omega C}//(R+\frac{1}{j\omega C})}\cdot\frac{\frac{1}{j\omega C}}{\frac{1}{j\omega C}+R}\\ =\frac{1}{1+3j(f/f_0)-(f/f_0)^2} H(jω)=Ui˙Uo˙=R+jωC1//(R+jωC1)jωC1//(R+jωC1)jωC1+RjωC1=1+3j(f/f0)(f/f0)21
      f 0 f_0 f0为截止频率,通过所需的截止频率可推算出RC值。

    • 二阶RC高通滤波器

    在这里插入图片描述
    H ( j ω ) = U o ˙ U i ˙ = U i ˙ ⋅ R / / ( 1 J ω c + R ) 1 j ω C + R / / ( 1 J ω c + R ) ⋅ R R + 1 j ω C U i ˙ = R / / ( 1 J ω c + R ) 1 j ω C + R / / ( 1 J ω c + R ) ⋅ R R + 1 j ω C = 1 1 − ( f 0 / f ) 2 − j 3 ( f 0 / f ) H(j\omega)=\frac{\dot{U_o}}{\dot{U_i}} =\frac{\dot{U_i}\cdot\frac{R//(\frac{1}{J\omega c}+R)}{\frac{1}{j\omega C}+R//(\frac{1}{J\omega c}+R)}\cdot\frac{R}{R+\frac{1}{j\omega C}}}{\dot{U_i}}\\ =\frac{R//(\frac{1}{J\omega c}+R)}{\frac{1}{j\omega C}+R//(\frac{1}{J\omega c}+R)}\cdot\frac{R}{R+\frac{1}{j\omega C}}\\ =\frac{1}{1-(f_0/f)^2-j3(f_0/f)} H(jω)=Ui˙Uo˙=Ui˙Ui˙jωC1+R//(Jωc1+R)R//(Jωc1+R)R+jωC1R=jωC1+R//(Jωc1+R)R//(Jωc1+R)R+jωC1R=1(f0/f)2j3(f0/f)1

    • 电感滤波电路

      由于电感有自感效应,当通过电流时,电感两端会产生电动势来阻值电流的变化,因而能够起到起到滤波作用。随着电流的增加,一部分将储存在电感当中使电流缓慢增加;与此同时,当电流减小的时候,反向电动势又反过来阻碍它的减小,最终的结果是得到比较平滑的直流电,同时它的外特性也比较硬,因此适用于大电流的负载。

    • π型RC滤波电路

      在这里插入图片描述

      • C1可将大部分交流成分滤除,增大C1可提高效果,但充电时间会增长,充电电流随之增大,可能会损坏整流二极管,所以一般用比较小的C1与后续RC配合即可;

      • 增大R1、C2都可以提高滤波效果,但注意R1会产生压降,使输出电压降低

    • π型LC滤波电路

      在这里插入图片描述

      • 由前置滤波C1与倒L滤波电路(L1、C2)组成;

      • L对对交流电感抗大,但相较于R不会降低输出电压。

      • 对于倒L型电路,LC乘积越大滤波效果越好。

    滤波类型滤波电路特点对整流二极管冲击带负载能力应用
    电容滤波电路简单,外特性比较软小电流、负载电流变化不大
    电感滤波电感笨重成本高,外特性硬大电流负载
    倒L滤波电感笨重成本高,外特性硬大电流负载,效果强于上面
    LCπ型滤波电感笨重成本高,外特性硬大电流负载,效果强于上面
    RCπ型滤波常用,外特性比较软最差小电流、负载电流变化不大

    参考文献:

    • 滤波器基本概念分类 - https://mbb.eet-china.com/forum/topic/75523_1_1.html
    • 各种形式滤波电路的分析 - https://mbb.eet-china.com/forum/topic/75740_1_1.html
    展开全文
  • 开关电源LC滤波器设计

    千次阅读 2018-04-13 15:56:33
    转载出处:http://bbs.21dianyuan.com/thread-238264-1-1.htmlLC滤波器:高通滤波器、低通滤波器和带通滤波器...2. 倒L型滤波器的负载阻抗低,源阻抗高;3. T型滤波器的负载阻抗低,源阻抗低;4. Π型滤波器的负载阻...

    转载出处:http://bbs.21dianyuan.com/thread-238264-1-1.html


    LC滤波器高通滤波器、低通滤波器和带通滤波器。在开关电源中使用的主要是低通滤波器,还有带通滤波器常见基本低通滤波器的电路形式如下图所示:




    1.  L型滤波器的负载阻抗高,源阻抗低;

    2.  倒L型滤波器的负载阻抗低,源阻抗高;

    3.  T型滤波器的负载阻抗低,源阻抗低;

    4.  Π型滤波器的负载阻抗高,源阻抗高。

    实际使一般遵循这个规则实际中阻抗很难估算特别是高频段,由于寄生参数的原因,电路阻抗变化很大,电路阻抗还和电路的工作状态有关,所以实际中根据实际调试为准。作为EMI的滤波器为了增加插入损耗,要让滤波输入输出阻抗处于失配。下面是开关电源输入滤波器的阻抗匹配文献供大家参考。


       开关电源输入滤波器的阻抗匹配.pdf




    如果 LC滤波器在实际使用中单级不能满足要求,还才用级联合组合方式,常见的EMI滤波器的结构如下图所示:
         



    1.  CX1、CX2是X电容; LCM是共模电感; LDM是差模电感; CY1、CY2是Y电容;
    2.  X电容和差模电感共同抑制差模干扰,Y电容和共模电感共同抑制共模干扰;
    3.  实际中共模电感存在漏感,漏感也有抑制差模干扰的作用。
    在电路中X电容和差模电感,共模电感的漏感构成π型滤波器,起频率特性和π型滤波器相同。在实际使用中当X电容容量大于0.1UF时,需要并联放电电阻来满足安规要求,电容容量越大,放电电阻阻值越小电阻还要注意功率要满足实际需要,通常用多个电阻并联和串联来满足功率要求。以下是电源EMI滤波器的设计方法的文献来自网络供大家参考。


       电源EMI滤波器的设计方法.pdf



    共模线圈选择时的电感值如何来定?

    答:根据需要抑制的频率,利用共模电感的电感量和Y电容的谐振频率来确定,实际中还要考虑元件分布参数和板的布局,所以很多是开始大概确定一个值,后面通过预测,再确定,与经验有很大关系。有的资料上有介绍和开关电源的频率有关系:50KHZ约30MH,75KHZ约15MH,100KHZ约10MH。实际中电感量不是越大越好,我以前也是这种错误的认为,电感量越大,匝数越多,分布电容越大,高频下反而不利,绕组电感是要尽量减小分布电容。共模电感的电感量往往和Y电容的容量一起考虑,电容容量大,电感的电感量就可以小,但是电容的容量不能过大,与安规要求的漏电电流大小有关系。


    共模电感设计:设计共模电感时还要注意磁芯材质的选择,具体根据实际需要来确定,不是Br越大越好,和工作温度和带宽都有一定的关系。实际中由于两个绕组不完全对称,还存在漏感,漏感是好处可以抑制差模干扰,不利是方面要注意不要出现磁饱和,由此可见漏感的存在是矛盾的,从抑制差模干扰来看是越大越好,从避免磁饱和来看是越小越好,个人认为是小好,抑制差模干扰可以用差模滤波器来完成,实际用要想漏感小可以用磁环,但是电感量不能做到很大,要漏感大点可以用EE和U型磁芯。根据实际需要可能用两个不同电感量是共模滤波器来抑制不同 的频率。关于线径的选取,可以按照电流密度4-8A/平方毫米来选取,电流的大小和输出功率,电源效率,PF值有关:I=Po/η/PF/Vi。
    展开全文
  • HFSS - F天线的设计与仿真

    千次阅读 2021-10-12 00:06:58
    然而对于倒L天线,其上半部分平行于地面,这样在减小高度的同时增加了天线的容性,为了保持天线的谐振特性,我们就需要增加天线的感性,通常是在天线的拐角处增加一个倒L形贴片,贴片的一端通过孔与地面相连,这样就...

    一、倒F天线概述

    倒F天线是单极子天线的一种变形结构,其衍变发展的过程可以看成是从1/4波长单极子天线到倒L天线再到倒F天线的过程,如下图所示。首先,将单极子天线进行90°弯曲,就能得到倒L天线,其总长度仍然是约为1/4个波长,单极子天线做这一变形的目的是有效地减少天线的高度。然而对于倒L天线,其上半部分平行于地面,这样在减小高度的同时增加了天线的容性,为了保持天线的谐振特性,我们就需要增加天线的感性,通常是在天线的拐角处增加一个倒L形贴片,贴片的一端通过孔与地面相连,这样就形成如下图 © 所示的形状天线。由于其形状像一个面向地面的字母F,因此将此种类型的天线称为倒F天线。
    在这里插入图片描述
    倒F天线的结构如下图所示,由长为L的终端开路传输线和长为S的终端短路传输线并联而成。其中,开路端到馈点可以等效成电阻和电容的并联(相当于负载,谐振时开路),短路端到馈点可以等效成电阻和电感的串联(谐振时短路)。当天线谐振时,电流主要分布在天线的水平部分和对地短路部分,而馈电支路基本无电流分布。
    在这里插入图片描述
    在进行倒F天线设计时,主要有3个结构参数决定着天线的输入阻抗、谐振频率和天线带宽等性能。这3个结构参数分别是天线的谐振长度L、天线的高度H以及两条竖直臂之间的距离S。
    作为天线的谐振部分,天线水平支路长度L对天线的谐振频率和输入阻抗的影响最为直接。当长度L增加时,天线的谐振频率降低,输入阻抗减小,天线呈感性;反之,当长度L减小时,天线的谐振频率升高,输入阻抗变大,天线呈容性。通常,L和H的长度之和约为1/4个工作波长。而对于印制倒F天线,因为天线的辐射贴片是蚀刻在PCB介质层上的,所以L和H的长度之和一般介于1/4个自由空间工作波长和1/4个介质层导波波长之间。在设计过程中,通常可以由下面的经验公式给出其初始值,即: L + H ≈ λ 0 4 ( 1 + ε r ) / 2 L+H \approx \frac{\lambda_{0}}{4 \sqrt{\left(1+\varepsilon_{r}\right) / 2}} L+H4(1+εr)/2 λ0
    其中, ε r \varepsilon_{r} εr是介质板材的介电常数, λ 0 \lambda_{0} λ0是自由空间波长。

    二、设计指标

    • 中心频率:2.45GHz
    • 10dB带宽:大于100MHz
    • 介质板相对介电常数:4.4
    • 介质板厚度:0.8mm

    三、模型创建

    设定变量如下表:

    变量意义变量名变量初始值(单位:mm)
    天线的谐振长度L16.2
    天线的高度H3.8
    天线馈电点和接地点间的距离S5
    天线的微带线宽度W1
    介质层的厚度SubH0.8
    接地板的长度GndY90
    接地板的宽度GndX50
    馈电点到坐标原点的横向距离Offset12
    自由空间波长Lambda122.4

    依照上表将各个变量添加进HFSS中的设计属性变量中如下
    在这里插入图片描述
    创建的模型如下
    在这里插入图片描述
    需要注意一个接地,一个馈电用的矩形,如下
    在这里插入图片描述

    四、仿真及分析

    1、仿真结果

    1. 回波损耗
      在这里插入图片描述

    2. 输入阻抗
      在这里插入图片描述

    3. Smith圆图
      在这里插入图片描述

    4. 方向图
      在这里插入图片描述

    2、结构参数分析

    1. 谐振长度L和天线谐振频率、输入阻抗的关系
      添加倒F天线的谐振长度变量L为扫描变量,使用参数扫描分析功能仿真分析给出当变量L在15.2mm~17.2mm变化时,天线谐振频率和输入阻抗的变化。添加扫描变量L如下
      在这里插入图片描述
      S参数扫描结果如下
      在这里插入图片描述
      从参数扫描分析结果中可以出,倒F天线的谐振频率随着天线谐振长度变量L的变大而降低。

    输入阻抗扫描结果如下
    在这里插入图片描述
    从参数扫描分析结果中可以看出,在工作频率2. 45GHz附近,倒F天线输入阻抗的电阻值随着谐振长度L的增加而降低,电抗值随着谐振长度L的增加而增加,即电抗值随着谐振长度L的增加逐渐由容性变为感性。

    Smith圆图扫描结果如下
    在这里插入图片描述

    2.高度H和天线谐振频率、输入阻抗的关系
    添加倒F天线的馈线高度变量H为扫描变量,使用参数扫描分析功能仿真分析给出当变量H在2.8mm~4.8mm变化时,天线谐振频率和输入阻抗的变化。如下图所示
    在这里插入图片描述

    S参数扫描结果如下
    在这里插入图片描述
    从参数扫描分析结果中可以看出,倒F天线的谐振频率随着高度H的变大而降低。

    输入阻抗扫描结果如下
    在这里插入图片描述
    从参数扫描分析结果中可以看出,在工作频率2.45GHz附近,倒F天线输人阻抗的电阻值随着高度H的增加而增加,电抗值也是随着高度H的增加而增加,即随着高度H的增加电抗部分逐渐由容性变为感性。

    Smith圆图扫描结果如下
    在这里插入图片描述

    3.间距S和天线谐振频率、输入阻抗的关系
    添加倒F天线两条竖直臂之间的距离S为扫描变量,使用参数扫描分析功能仿真分析给出当变量S在3mm~7mm范围内变化时,天线谐振频率和输入阻抗的变化。如下图所示
    在这里插入图片描述

    S参数扫描结果如下
    在这里插入图片描述
    从参数扫描分析结果中可以看出,对于倒F天线来说,两条竖直臂之间的距离S对谐振频率影响很小。但是,间距S的变化会影响天线的带宽,随着间距S的增大,天线的带宽也逐渐增大。

    输入阻抗扫描结果如下
    在这里插入图片描述
    从参数扫描分析结果中可以看出,在工作频率2.45GHz附近,倒F天线输入阻抗的电阻和电抗部分都是随着间距S的增大而减小。

    Smith圆图扫描结果如下
    在这里插入图片描述

    上述仿真分析结果验证了倒F天线的3个结构参数变量L、H和S的变化会影响天线的谐振频率和输人阻抗。因此,对于倒F天线来说,在设计中只要选取合适的结构参数,即可使其谐振频率在任意的频率上,同时使其输入阻抗接近50 Ω \Omega Ω负载匹配。
    总结给出下表为倒F天线的结构参数L、H和S对天线的谐振频率和输入阻抗性能的影响。
    在这里插入图片描述

    展开全文
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  • 该天线由梯形支撑结构、集成双倒L型馈电线和偶极子3部分组成,安装于底板上形成低剖面结构。仿真结果显示,1.63~2.8 GHz频段内,电压驻波比(voltage standing wave ratio,VSWR)小于1.5,隔离度小于-28 dB,交叉极化比...
  • 带有互相垂直解耦结构的紧凑超宽带MIMO天线,王友保,杨健,本文设计了一款工作在超宽带(UWB,3.1-10.6GHz)频段的两单元多输入多输出(MIMO)天线系统。在天线单元之间加入相互垂直的倒L形地支��
  • opencascade造型引擎功能介绍

    千次阅读 2019-04-26 13:29:08
    l 对实体进行角,圆角等操作 l 用偏移,壳,镂空等方式创建实体 l 计算属性,例如:surface, volume, center of gravity, curvature l 计算几何 projection, interpolation, approximation   n ...
  • 通长由下面的经验公式给出其初始值,即: L+H≈ 则:L+H≈18.88mm,仿真取初始值L+H =21mm 仿真天线尺寸如下: 我们可以设置如下变量 变量名 初始值 备注 Lamda 122.9mm 波长 SY 50mm 主板长 SX 40mm ...
  • F天线设计过程 设计案例:1GHz天线,板材FR4,板厚1mm 1.首先脑海中有天线的模样,如下图 2.给出电磁仿真前变量的初值: (1)H=5mm(H+L≈λε/4),H值随便给的; (2)L=λε/4 - H = 50.4 mm 信号在不同介质...
  • F印刷天线设计与实战

    万次阅读 2018-02-23 10:57:46
     废话不多说,先来讲一讲F天线的原理,设计一款天线,首先要明确基本的设计指标,也就是期望的工作频段,因为工作频段直接决定了天线的尺寸。如果是印刷天线,还要考虑介质板的介电常数和损耗角正切值,这里我只...
  • ANSYS Electronics19.2 –HFSS F天线设计仿真

    千次阅读 多人点赞 2020-02-13 15:47:37
    ANSYS Electronics19.2 –HFSS 倒F天线设计仿真 倒F天线(Inverted-F Antenna,IFA)是...倒F天线衍变发展的过程可以看成是从1/4波长单极子天线到倒L天线再到倒F天线的过程。 首先,将单极子天线进行90°弯...
  • Elasticsearch-排索引原理

    千次阅读 2020-12-16 23:25:42
    Elasticsearch是通过Lucene的排索引技术实现比关系数据库更快的过滤。特别是它对多条件的过滤支持非常好,比如年龄在18和30之间,性别为女性这样的组合查询。排索引很多地方都有介绍,但是其比关系数据库的b...
  •   L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片,内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器,可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载;采用标准逻辑电平信号控制;具有两个使能控制端。该...

空空如也

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