1.2.3. Электромагнитное моделирование распределенного фильтра

В этом примере показано как использовать MWO для моделирования распределённого микрополоскового встречно-стержневого фильтра с применением ЭМ эмулятора. Он включает в себя следующие основные шаги (см. Help > Contents and Index > Getting Started Guide > 7.  MWO: Using the Electromagnetic Simulator > Creating a Distributed Interdigital Filter).

1. Создание нового проекта. Для создания нового проекта:

Выберите File > New Project. Выберите File > Save Project As…. Открывается диалоговое окно, в котором введите имя проекта (например, “EM_example”) и щёлкните ЛКМ по кнопке Save.

2. Создание ЭМ структуры. Для создания ЭМ структуры следует выберать Project > Add EM Structure > New EM Structure… (то же самое можно сделать щелчком ПКМ по элементу EM Structure в браузере проекта). В открывшемся окне (см. рис. 1.23) введите “Interdigital Filter”, выберите пункт AWR EMSight Simulator и щёлкните ЛКМ по кнопке Create. В рабочей области открывается окно ЭМ структуры.

После этого в панели инструментов появятся две новые иконки. ЭМ эмулятор имеет интуитивный графический редактор, в котором возможен просмотр структуры в двухмерном и трехмерном виде. Чтобы открыть 2-хмерный просмотр структуры, щелкните в панели инструментов по иконке − View EM Layout. Чтобы открыть 3-хмерный просмотр структуры, щелкните ЛКМ в панели инструментов по иконке − View 3D EM Layout. В последнем случае после этого правее иконки появится целый ряд иконок (Ortho, Top, Bottom, Front, Back, Left, Right), позволяющих рассматривать моделируемую конструкцию под разными углами зрения.

Рис. 1.23. Окно формирования новой ЭМ структуры

3. Для выбора единиц измерения следует в панели Options ниспадающего меню выбирать пункт Project Options и далее в открывающемся окне выбрать ЛКМ вкладку Global Units. После этого необходимо установить единицы измерений, как показано на рис. 1.24, и щёлкнуть ЛКМ по кнопке OK.

4. Задание заполнения. ЭМ структура представляется в MWO слоистой субстанцией (сэндвич). Заполнение определяет диэлектрические материалы для каждого из слоёв ЭМ структуры, ставит граничные условия и определяет габаритные физические размеры структуры и минимальную используемую сетку, которая будет использована для задания материала проводника в структуре. Корпус содержит минимум два диэлектрических слоя. Самый верхний диэлектрический слой – это 1-й уровень. Связь между уровнями чертежа и диэлектрическими слоями показывается ниже на рис. 1.25.

Рис. 1.24. Установка единиц измерения

Рис. 1.25. Соотношение между слоями и уровнями на чертеже конструкции

Часто верхний слой устанавливается со свойствами воздуха, хотя это необязательно. Практически нет ограничений на количество слоев.

Для создания заполнения:

• Дважды щёлкните ЛКМ по Enclosure под Interdigital Filter (под EM Structures) в браузере проекта. Откроется диалоговое информационное окно, как показано на рис. 1.26. В нём следует указать размерность и шаг сетки по осям X и Y (как показано на рисунке).

Рис. 1.26. Диалоговое информационное окно Element Options − ENCLOSURE

Внимание! В ЭМ структуре используется прямоугольная сетка. При генерации нового проекта используйте по-возможности грубейшую сетку, доступную при генерации структур, так как это обеспечивает экономию времени при моделировании (обычно без потери в точности моделирования). Все формы, которые заданы в ЭМ структуре, должны совпасть с сеткой чертежа. Вы можете вводить формы, которые не совпадают с сеткой чертежа, но после отпускания мыши, или при перетаскивании формы, EMSight (визуализатор ЭМ структуры) автоматически зафиксирует формы к сетке прежде, чем приступить к решению задачи. Густота сетки определяется числом делений в направлениях X и Y. Моделирование выполнится более быстро, если число делений будет каким-то числом в степени 2 (то есть числом 32, 64, 128). Если используется режим FFS, число разделов должно быть четным. Число разделов и размеры ячейки могут не быть одинаковыми для направлений X и Y. Размер ячейки в каждом направлении соответствует размеру корпуса в этом направлении, разделенному на число делений в этом направлении. Важно отметить, что для всех слоев используется одна и та же сетка.

• На вкладке Material Defs. (определение материалов: диэлектриков, проводников, резисторов) определим, щёлкнув ЛКМ по кнопке Add, название, относительную диэлектрическую проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь для поликора, как показано на рис. 1.27 и 1.28. Там же аналогичным образом добавляются наименования и свойства проводников (Gold) и резисторов.

Рис. 1.27. Добавление параметров диэлектрика

• На вкладке Dielectric Layers (диэлектрические слои) задаём толщину и тип диэлектрических слоёв, а также выбираем материал для верхней и нижней стенок как показано на рис. 1.29.

Рис. 1.28. Определение используемых материалов

• Определение используемых проводников. Для этого щелчком ЛКМ откройте вкладку Materials (см. рис. 1.29) и, набрав имя GoldLine, отредактируйте содержимое окна, используя кнопки Insert и Delete – как показано на рис. 1.30. В заключении следует выполнить щелчок ЛКМ по кнопке OK.

Рис. 1.29. Определение диэлектрических слоёв

Рис. 1.30. Определение используемых проводников

4. Добавление проводников в компоновку. Для этого:

• Щёлчком ЛКМ откройте вкладку Layout и в ней выберите Conductor, 2 – в окошечке EM Layer и GoldLine – в окошечке Material, как показано на рис. 1.31.

• В панели ниспадающего меню Draw (при двумерном режиме просмотра ЭМ структуры – − View EM Layout) ЛКМ выберите пункт Rectangle, для того чтобы добавить в ЭМ структуру прямоугольный проводник.

• Поместите курсор мыши в окно ЭМ структуры и нажмите на клавишу Tab. Откроется окно ввода координат, показанное на рис. 1.32, в котором вводятся координаты одного угла прямоугольника.

Введите “0” для x координаты и “7.8” – для y координаты и щёлкните ЛКМ по кнопке OK, как показано на рис. 1.32.

Рис. 1.31. Добавление проводников в компоновку

Рис. 1.32. Ввод абсолютных значений начальной координаты

• Вновь нажмите клавишу Tab, и опять появится окно ввода координат. Учитывая, что был выбран прямоугольный тип проводника, введите “2.2” для dx координаты и “0.6” – для dy координаты (вводятся относительные координаты) и снова щёлкните по кнопке OK – координаты второго угла прямоугольника – как показано на рис. 1.33. В окне ЭМ структуры визуализируется прямоугольный проводник, как показано на рис. 1.34.

Рис. 1.33. Ввод относительных значений конечной координаты

Рис. 1.34. Вид окна Interdigital Filter после ввода