Дипломдық ЖҰмыс тақырыбы: «Патч негізіндегі mimo антеннаның корреляциялық коэффицентін зерттеу» 6B0 6201 «Радиотехника, электроника ж әне телекоммуникация лар»


ПАТЧ НЕГІЗІНДЕГІ MIMO АНТЕННАНЫҢ КОРРЕЛЯЦИЯЛЫҚ КОЭФФИЦЕНТІН ЗЕРРТЕУ



жүктеу/скачать 4,51 Mb.
бет7/14
Дата05.11.2023
өлшемі4,51 Mb.
#189912
түріДиплом
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   14
Байланысты:
Аружан диплом дайын
Терапиядағы мейірбике ісі 4 курс МІ, Терапиядағы мейірбике ісі 4 курс МІ, срсп жкк, 19 ғас қаз әдеб Сұрақтар тізімі, 8 класс

2 ПАТЧ НЕГІЗІНДЕГІ MIMO АНТЕННАНЫҢ КОРРЕЛЯЦИЯЛЫҚ КОЭФФИЦЕНТІН ЗЕРРТЕУ




2.1 Патч негізіндегі MIMO антеннаның корреляциялық коэффицентін HFSS бағдарламасы арқылы зерттеу


HFSS (High-Frequency Structure Simulator) бағдарламасындағы MIMO (Multiple-Input-Multiple-Output) патчтарын модельдеу үшін келесі қадамдарды қолдануға болады [2]:



  1. HFSS-те жаңа жоба және өлшем бірліктері, жиілік диапазоны және басқа параметрлер сияқты қажетті параметрлерді көрсету;

  2. Патч геометриясын жасау. Ол үшін HFSS-те сурет салу және геометрияны өзгерту құралдарын қолдануға болады. Патчтарды жазықтыққа қойып, олардың өлшемдері мен пішінін көрсету;

  3. Патч материалдарының қасиеттерін реттеу. Диэлектрлік өткізгіштік және жоғалту сияқты сипаттамаларын ескере отырып, дұрыс патч материалын таңдау;

  4. Патчтар үшін қуат көздерін таңдау. Әр патчқа нүктелік қуат көзін беру немесе қуат трансформаторын пайдалану сияқты қоздыру әдісін көрсетуі;

  5. Шекара шарттарын орнату. Шашырау мен шағылыстың әсерін есепке алу үшін патчтар мен қоршаған ортаның шеттеріндегі шекаралық жағдайларды анықтау;

  6. Модельдеуді орындау. Патчтардың MIMO модельдеу нәтижелерін алу үшін HFSS-те модельдеуді іске қосу қажет. HFSS есептеулер жүргізеді және S-параметрлері (шағылысу және беру коэффициенттерін бөлу), импеданс сәйкестіктері, фокустық диаграммалар және т.б. сияқты сипаттамаларды береді;

  7. Нәтижелерді талдау. Сәулелену деңгейі, күшейту, сигналды бөлу және басқа параметрлер сияқты патчтардың MIMO өнімділігін бағалау үшін нәтижелерді талдау керек. Қажет болса, геометрияға, параметрлерге немесе патч конфигурациясына өзгерістер енгізуге және өнімділікті оңтайландыру үшін модельдеуді қайталауға болады.

HFSS инженерлер мен дизайнерлерге жоғары жиілікті аймақтағы MIMO жүйелерінің конфигурациясы мен өнімділігін оңтайландыруға мүмкіндік беретін MIMO патчтарын модельдеу және талдау үшін әртүрлі құралдарды ұсынады.
HFSS бағдарламасында Патч антеннасын сәтті жобалау үшін жұмыс жиілігінің бастапқы анықтамасын есептеу қажет. Ол үшін келесідей (24) формуланы қолдану қажет:





(24)

Мұндағы f – жиілік диапозоны, L – патчтың портқа дейінгі бөлігінің ұзындық өлшемі, λ - қашықтық және C - жарық жылдамдығы.


Қашықтығын өлшеу үшін патчтың портқа дейінгі ұзындық өлшемін төртке көбейту керек болады. Ұзындық өлшемі 2,5 см немесе 25 мм деп алынды. Онда қашықтығы келесідей формула болады (25):





(25)

Жоғарыда патч қашықтығын және оның портқа дейін ұзындығын өлшеп алғаннан соң, жиілігін есептеуге болады. Ол келесідей есептелді (26):

(26)


HFSS бағдарламалық ортасындағы патч антеннасын модельдеу кезінде келесідей материалдар қолданылды [2]:



  1. Arlon AD300A (tm) - Arlon electronic Materials компаниясының сауда белгісі және өнімі. Arlon AD300A - бұл ПХД және басқа электронды компоненттер өндірісінде қолданылатын ыстыққа төзімді ламинат түрі. Arlon AD300A ламинаттары жақсы ыстыққа төзімділікке, электрлік қасиеттерге және механикалық беріктікке ие, бұл оларды жоғары жиілікті және микротолқынды қосымшаларда қолдануға жарамды етеді;

  2. Мыс (мыс) - атомдық нөмірі 29 және “Cu” белгісі бар химиялық элемент (латын тілінен cuprum). Ол өтпелі металдар санатына жатады және өнеркәсіп пен тұрмыста ең көп қолданылатын металдардың бірі болып табылады;

  3. Rogers RO3003 - бұл Rogers Corporation компаниясы жасаған ламинаттың сауда белгісі. RO3003 электроникада, әсіресе радиожиілік (RF) және микротолқынды қосымшалар саласында қолданылатын жоғары жиілікті ламинаттар тобына жатады;

RO3003 - төмен диэлектрлік өткізгіштігі (төмен диэлектрлік тұрақты) және шығыны (төмен жоғалту) бар ламинат, бұл оны жоғары жиілікті диапазонда жұмыс істеуге жарамды етеді. Бұл полимерлі материалдармен араласқан керамика негізіндегі ламинат.

  1. «Вакуум» - бұл белгілі бір аймақта зат немесе газ жетіспейтін және атмосфералық қысым әдеттегіден едәуір төмен болатын жағдай. Вакуумда әдетте газ тәрізді ортада болатын атомдар, молекулалар және басқа бөлшектер жоқ;

  2. «Dielectric» (диэлектрик) - бұл жақсы оқшаулау қабілеті бар және электр жүйелеріндегі өткізгіш элементтерді бөлуге немесе оқшаулауға қызмет ететін материал. Диэлектриктер әдетте жоғары өткізгіштігімен (dielectric constant) және электр өткізгіштігінің төмен деңгейімен сипатталады.

2-кесте. HFSS бағдарламалық ортасындағы патч антеннасында қолданылатын материалдардың қасиеттері





№

Материал қасиеттерінің атауы

Arlon AD300A

Rogers RO3003

Вакуум

Cu

Dielectric

1.

Салыстырмалы диэлектрлік өткізгіштік

3

3

1

1

3

2.

Салыстырмалы магниттік өткізгіштік

1

1

1

0.999991



1

3.

Блоктың өткізгіштігі

0
S/м

0
S/м

0
S/м

58000000
S/м

0
S/м

4.

Диэлектриктің жанама жоғалуы

0.002

0.0013

0

0

0.01

5.

Магниттің тангенс жоғалуы

0

0

0

0

0

6.

Магниттік қанықтылық

0 Тл

0 Тл

0 Тл

0 Тл

0 Тл

7.

Lande G факторы

2

2

2

2

2

8.

Delta H

0 А/м

0 А/м

0 А/м

0 А/м

0 А/м

9.

Өлшенетін жиілік

9.4e+09
ГГц

9.4e+09
ГГц

9.4e+09
ГГц

9.4e+09
ГГц

9.4e+09
ГГц

10.

Массалық тығыздық

0 кг/м3

0 кг/м3

0 кг/м3

8933 кг/м3

кг/м3

Бұл жағдайда HFSS көмегімен бір сызықты патч негізіндегі антеннасы жасалады.


Бір сызықты патч негізіндегі антенна әдетте төмен жиіліктегі радио сигналдарды беру және қабылдау үшін қолданылатын антенна түрі. Ол әдетте төртбұрыш, тіктөртбұрыш немесе шеңбер түрінде болатын және жерге қосу жазықтығының үстіне орналастырылған өткізгіш патчтан тұрады. Патч электр сигналын патчқа жеткізетін қоректендіру желісіне қосылған [2].
Патч негізіндегі бірілдік антеннаның HFSS ортасында жобалануы 5-суретте көрсетілген.



5-сурет. Патч негізіндегі бірілдік антеннаның HFSS ортасында симуляциясы


Суретте көрсетіліп тұрғандай 4 түрлі элементтерді көруге болады [2]:



  1. Патч антенна;

  2. X, Y, Z бағыттары;

  3. Plane жазықтығы – HFSS ортасында жерді анықтау, шексіз өткізгішті жуықтау немесе белгілі бір шекаралық шарттарды белгілеу үшін пайдаланыланылады;

  4. Диэлектрикалық орта - электромагниттік құрылымдардың айналасындағы бос кеңістікті немесе қоршаған ортаны модельдеу үшін қолданылатын диэлектрлік ортаны білдіреді.

25-өрнекте есептелгендей қашықтығы 100 мм екенін көруге болады. Ол суреттің төменгі жағында көрсетілген.
Патч негізіндегі MIMO антеннасының HFSS ортасында симуляциясы 6-суретте көрсетілген.



6-сурет. Патч негізіндегі MIMO антеннасының HFSS ортасында симуляциясы


Патч негізіндегі MIMO антеннасының HFSS ортасында симуляциясы 5-суретке ұқсас, бірақ мұнда патчтар саны төртке тең. Енді бұл симуляцияға нәтижелік талдауларды жүргізуге болады. Патч негізіндегі MIMO антеннасының HFSS ортасында S параметрлерінің симуляциясы 7-суретте көрсетілген.





7-сурет. Патч негізіндегі MIMO антеннасының HFSS ортасында S параметрлерінің симуляциясы


S-параметрлері (шашырау параметрлері немесе шашырау параметрлері) [2] - жиілік аймағындағы құрылғының немесе тізбектің электромагниттік әрекетін сипаттайтын күрделі коэффициенттер. Олар құрылғының әр портының кірісі мен шығысындағы сигналдардың амплитудасы мен фазалық қатынастарын сипаттайтын матрица.
3-кестеде MIMO антеннасының S-параметрінің графигі көрсетілген. Маркермен минималды аймақты таңдау арқылы анықталған корреляция коэффициентіне қол жеткізілетін жиілік кестелік түрде экспортта алынады және оларды дәлдік есептерін жүргізуге болады.

3-кесте. S-параметрлері арқылы корреляциялық коэффиценттердің мәндері





(мм)

(ГГц)-резонанстық жиілік

Корреляциялық коэффиценттердің мәндері

1-2

1-3

1-4

40

0.75

0.45123

0.023654

0.065478

65

0.461

0.65963

0.459321

0.459542

90

0.33

0.023615

0.148914

0.068745

105

0.28

0.001466

0.045695

0.45631

130

0.23

0.0004563

0.087456

0.153695

MIMO антеннасының HFSS-тегі сигнал бағытының диаграммасы 8-суретте көрсетілген.



8-сурет. Патч негізіндегі MIMO антеннасының HFSS-тегі сигнал бағытының диаграммасы


HFSS-тегі сигнал бағытының диаграммасы (Directivity Pattern) - бұл антеннадан әр түрлі бағытта шығарылатын сигналдың энергия таралуының графикалық көрінісі [2]. Бұл сигналдың кеңістікте қалай бағытталғанын және антеннаның әртүрлі бұрыштарда қандай бағыт бар екенін көрсетеді.
Сигнал бағытының диаграммасы антеннаның кеңістіктегі сигналды қалай шығаратынын бағалауға мүмкіндік береді. Бұл қызмет көрсету аймағын қамтуды талдау, негізгі және бүйірлік жапырақшаларды анықтау және қажетті сигнал беру бағыты мен диапазонына жету үшін антеннаның дизайнын оңтайландыру үшін пайдалы.
Оны нақты зерттеу үшін патч негізіндегі MIMO антеннасының HFSS ортасында жобалануының жоғарғы жағынан (егер көлденең зерттейтін болсақ) кескінін көру керек болады.
Патч негізіндегі MIMO антеннасының HFSS ортасында бағытталу диаграммасы 9-суретте көрсетілген. Бұл суреттен сигналдың Z тармағына көбірек қаратылып тұрғанын көруге болады.



9-сурет. Патч негізіндегі MIMO антеннасының HFSS ортасында көлденең бағытталу диаграммасы


Оны нақты зерттеу үшін патч негізіндегі MIMO антеннасының HFSS ортасында жобалануының екі жағынан (егер тік зерттейтін болсақ) кескінін көру керек болады.





10-сурет. Патч негізіндегі MIMO антеннасының HFSS ортасында тік бағытталу диаграммасы


Патч негізіндегі MIMO антеннасының HFSS ортасында үлкен қашықтықтағы бағыт диаграммасы 11-суретте көрсетілген. HFSS-тегі 3D Far field Pattern-антеннадан үлкен қашықтықта үш өлшемді кеңістікте антенна шығаратын сигнал энергиясының таралуының графикалық көрінісі. Графикте көрсетілген мәндер әр бағыттағы энергия деңгейіне байланысты.





11-сурет. Патч негізіндегі MIMO антеннасының HFSS ортасында үлкен қашықтықтағы бағыт диаграммасы


Әдетте 3D Far field Pattern-дегі мәндер энергия деңгейін көрсететін түс шкаласы немесе биіктік түрінде болады [2]. Нақты мәндер таңдалған масштабқа және бейнелеу параметрлеріне байланысты өзгеруі мүмкін, бірақ олар әдетте белгілі бір бағытта шығарылатын энергия немесе қуат деңгейін көрсетеді.


3D Far field Pattern графигінде түспен немесе биіктікпен шағылысқан әртүрлі бағыттардағы әртүрлі энергия немесе қуат деңгейлерін көруге болады. Мәндер ДБ (дБи) логарифмдік шкаласында немесе абсолютті бірліктерде (мысалы, Вт/м^2 немесе дБм) көрсетілген.
HFSS-тегі 3D Far field Pattern графигінде нақты мәндерді алу үшін графиктің өзінде берілген аңызға немесе түс шкаласына жүгініңіз. Аңыз немесе масштаб түстерді немесе биіктіктерді сәйкес энергия немесе қуат мәндерімен байланыстыруға мүмкіндік береді.
3D Far field Pattern диаграммасындағы мәндер антеннаның сәулелену үлгісін талдау, бағытты анықтау, қызмет көрсету аймағын қамту және сигнал беру ауқымын бағалау үшін пайдалы болуы мүмкін.



жүктеу/скачать 4,51 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   14



©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз
    Басты бет