Get a site

پایان نامه برق مخابرات: آنالیز و شبیه سازی تقویت کننده یک طبقه مایکروویوی سیگنال کوچک

پایان نامه رشته مهندسی برق

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

”M.Sc“ پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی برق – مخابرات (گرایش میدان و امواج)

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده:
در این پایان نامه از روش FDTD جهت شبیه سازی و آنالیز یک تقویت کننده مایکروویوی در فرکانس ۱۰GHz، استفاده شده است. این تقویت کننده شامل منبع AC، مدارات تطبیق ورودی و خروجی و یک MESFET مایکروویوی JS8851 به عنوان دستگاه اکتیو می باشد. روش منابع جریان و منابع ولتاژ معادل جهت مدل کردن عنصر فعال به کار رفته اند و با توجه به مدل سیگنال کوچک MESFET و معادلات حالت مربوطه، شبیه سازی تمام موج با بهره گرفتن از روش FDTD انجام می شود و میدان های الکتریکی و مغناطیسی در صفحات فعال به روز می شوند. در نهایت پارامترهای اسکترینگ تقویت کننده با بهره گرفتن از تبدیل فوریه پاسخ زمانی به دست می آیند. نتایج حاصل از شبیه سازی با دو روش معادل ولتاژ و جریان با یکدیگر مقایسه شده اند. از آن جایی که این دو روش دوگان یکدیگرند توافق خوبی با یکدیگر دارند. این نتایج با نتایج به دست آمده از روش فرکانسی با نرم افزار مایکروویوآفیس نیز مقایسه شده اند.
مقدمه:
روش های عددی ابزاری بسیار مفید در شبیه سازی مسائل الکترومغناطیسی هستند. از این رو می توان به روش ممان، روش عنصر محدود و روش تفاضلات محدود در حوزه زمان به عنوان مهم ترین این روش ها اشاره کرد. روش عددی FDTD به دلیل قابلیت آن در شبیه سازی انواع شکل های پیچیده، بدون نیاز به حل ماتریس های بزرگ، معادلات غیر خطی و معادلات انتگرالی پیچیده، نسبت به سایر روش های ذکر شده از مزایایی برخوردار است. همچنین با بهره گرفتن از این روش می توان با یک بار اجرای برنامه، پاسخ فرکانسی سیستم تحت بررسی را در باند وسیعی در اختیار داشت.
فصل اول: معرفی روش FDTD 
مقدمه:
روش های عددی ابزاری بسیار مفید در شبیه سازی مسائل الکترومغناطیسی هستند. از این رو می توان به روش ممان، روش عنصر محدود و روش تفاضلات محدود در حوزه زمان به عنوان مهم ترین این روش ها اشاره کرد. روش عددی FDTD به دلیل قابلیت آن در شبیه سازی انواع شکل های پیچیده، بدون نیاز به حل ماتریس های بزرگ، معادلات غیر خطی و معادلات انتگرالی پیچیده، نسبت به سایر روش های ذکر شده از مزایایی برخوردار است. همچنین با بهره گرفتن از این روش می توان با یک بار اجرای برنامه، پاسخ فرکانسی سیستم تحت بررسی را در باند وسیعی در اختیار داشت. به طور کلی می توان با یک بار اجرای برنامه، پاسخ فرکانسی سیستم تحت بررسی را در اختیار داشت. به طور کلی می توان به مزایای این روش نسبت به سایر روش های عددی این چنین اشاره کرد.
۱- این روش نیاز به حل معادلات انتگرالی ندارد و مسائل پیچیده بدون نیاز به معکوس سازی ماتریس های بزرگ قابل حل هستند.
۲- این روش برای استفاده در ساختارهای پیچیده، غیر همگن هادی یا دی الکتریک ساده است، زیرا مقادیر ε، μ و σ در هر نقطه از شبکه قابل تعریف است.
۳- نتایج حوزه فرکانس با بهره گرفتن از نتایج حوزه زمان بسیار ساده تر از روش معکوس گیری از ماتریس به دست می آیند. بنابراین نتایج باند وسیع فرکانسی به راحتی محاسبه می شوند.
۴- این روش موجب استفاده از حافظه به صورت ترتیبی می شود. اما این روش دارای معایبی نیز هست که عبارتند از:
۱- مش بندی اجسام پیچیده دشوار است.
۲- از آن جایی که شبکه به شکل چهار گوش است، مسائل با سطوح منحنی را در بر نمی گیرد و در مدل سازی آن با این روش با خطا مواجه خواهیم شد.
۳- در الگوریتم های تفاضل محدود، مقادیر میدان ها فقط در گره های شبکه مشخص است.
۴- برای دست یابی به دقت بالا در محاسبات، نیاز به اجرای برنامه در تعداد گام زمانی زیاد است که سبب کندتر شدن اجرای برنامه می شود.
چند دلیل افزایش علاقه مندی به استفاده از FDTD و روش های حل محاسباتی مربوطه اش برای معادلات ماکسول وجود دارد.
۱- FDTD از جبر غیر خطی استفاده می کند. با یک محاسبه کاملاً ساده، FDTD از مشکلات جبر خطی که اندازه معادله انتگرالی حوزه فرکانس و مدل های الکترومغناطیسی عنصر محدود را به کمتر از ۱۰۶ میدان نامشخص الکترومغناطیسی محدود می کند؛ اجتناب می کند. مدل های FDTD با ۱۰۹ میدان ناشناخته، اجرا می شوند.
۲- FDTD دقیق و عملی می باشد. منابع خطا در محاسبات FDTD به خوبی شناخته شده اند و این خطاها می توانند محدود شوند به گونه ای که مدل های دقیقی را برای انواع مسائل عکس العمل موج الکترومغناطیسی فراهم کنند.
۳- FDTD طبیعتاً رفتار ضربه ای دارد. تکنیک حوزه زمان باعث می شود تا FDTD به طور مستقیم پاسخ ضربه یک سیستم الکترومغناطیسی را محاسبه کند. بنابراین شبیه سازی FDTD می تواند شکل موج های زمانی بسیار پهن باند یا پاسخ های پایدار سینوسی را در هر فرکانسی در طیف تحریک فراهم کند.
۴- FDTD طبیعتاً رفتار< br />غیر خطی دارد. با بهره گرفتن از تکنیک حوزه زمان، FDTD پاسخ غیر خطی یک سیستم الکترومغناطیسی را محاسبه می کند.
۵- FDTD یک روش سیستماتیک می باشد. با FDTD می توان به جای استفاده از م
عادلات انتگرالی پیچیده از تولید مش برای مشخص کردن مدل یک ساختار جدید استفاده نمود. به عنوان مثال FDTD نیازی به محاسبه توابع گرین مربوط به ساختار مورد نظر ندارد.
۶- ظرفیت حافظه کامپیوتر به سرعت در حال افزایش است. در حالی که این روش به طور مثبت تمام تکنیک های عددی را تحت تاثیر قرار می دهد، این از مزیت های روش FDTD است که گسسته سازی مکانی را روی یک حجم انجام می دهد، بنابراین نیاز به RAM بسیار زیادی دارد.
۷- توانایی مصور سازی کامپیوترها به سرعت در حال افزایش است. در حالی که این روش به طور مثبت تمام تکنیک های عددی را تحت تاثیر قرار می دهد. این از مزیت های روش FDTD است که آرایه گام های زمانی از مقادیر میدان را برای استفاده در ویدئو های رنگی برای نمایش حرکت میدان مناسب می سازد.
تعداد صفحه : ۱۱۸
قیمت : ۱۴۷۰۰ تومان

 

***

—-

پشتیبانی سایت :       

****         [email protected]

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *