שיטות לאבחון סמית' משטחים נבחרים

מבוא ל- Smith Chart Methods for Frequency Selective Surfaces

הטבלה סמית' נותרה אחד הכלים הגרפיים המתמשכים ביותר בהנדסת מיקרוגל, המציעה שיטה ישירה לראייה של אימפולס מורכב ואפקטי השתקפות של השתקפות השתקפות.כאשר החל על משטחים Frequency Selective (FSS), הטבלה סמית' הופכת נתונים בלתי מאוישים מופשטים לתובנות מעשיות על התנהגות חוזרת, רוחב פס, והתאמה לתנאים.

יסודות של Frequency Selective Surfaces

פני השטח של Frequency Selective הם שני מבנים מחזוריים של אלמנטים מתכתיים או דיאלקטריים אינטראקציה עם גלים אלקטרומגנטיים תקרית. את התדר שלהם תלוי שידור ותכונות השתקפות להפוך אותם חיוני יישומים כגון radomes אנטנה, תת-קרקעיים, מגנים אלקטרומגנטיים, ומסננים מרחביים. FSS אלמנטים יכול להיות או סוג (תמימים מרעילים המשקפים בהתחדשות) או סוג של חומרת, כלומר, על ידי רכיבי תת-סוג (retraance), או על ידי רכיבי FSS).

מודלים מעגליים שווים של FSS

עבור מבנים רבים של FSS, פני השטח ניתן מודל כמו מכשול על קו שידור. בתדרים שבו גודל חשמלי של תא יחידה הוא קטן יחסית באורך גל, FSS מתנהג כמו אלמנט מלוטש: מעגל LC סדרה של אלמנטים מסוג LC עבור אלמנטים מסוגים (יצירת תגובה של להקה) ועיגול מקביל עבור אלמנטים של aperture-type (יצירת תגובה).

תגובות FSS

• (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) ויקרא י"א: ויקרא י"ד: ויקרא י"ד: ויקרא י"ד:
• (ב) ,0) מרבי-פס: (FSS:FreaLT:1) השתמש באלמנטים רבים של התחדשות כדי להשיג מספר פסים או פסים.
• (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

The Smith Chart ככלי ניתוח

הטבלה סמית' ממפה את ⁇ ⁇ = (Z- Z0)/(Z + Z0) על מטוס מורכב המוחזק על ידי ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 1.It בו זמנית מציג תנופה נורמלית והודאה, מה שהופך אותו בלתי חוקי לניתוח FSS. כאשר FSS מואר, האימפולס שנראה על פני השטח משתנה עם תדירות.

• לזהות תדרים חוזרים שבהם הדחף הוא אמיתי בלבד ( ⁇ יש גודל מינימלי).
• רוחב פס של Determine מטווח התדר שבו; ⁇ נשאר מתחת לסף (למשל, 10 dB).
• עיצוב מוטציות תואם רשתות באמצעות גלימות קו שידור או שכבות דיאלקטריות.
• Detect parasitic resonances ואפקטים הפיכה של אינטראקציות אלמנט.

צילום: Mapping FSS Impedance to the Smith Chart

(ה) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

שלב-בי-Step Smith Chart Analysis for FSS

1. רכישת נתונים

בהתחשב באפקט ההשתקפות המורכב S11 (או עכבות שוות ערך) על פני טווח התדירות של עניין.עבור סימולציה FSS, להשתמש בתנאי גבול תא יחידה עם יציאות פלוקט כדי לחלץ S-parameters. עבור מדידות, להשתמש מנתח רשת עם אנטנה וזמן-gating כדי לבודד את תגובת FSS.

2.נורמליזציה ושיטפונות

נרמל את הדחף למניעת ההתייחסות (בדרך כלל 377 ⁇ עבור חלל חופשי) Plot כל נקודת תדירות על הטבלה סמית '.רוב כלי הסימולציה המודרניים או ספריות פייתון (למשל, פיסול) יכול ליצור סמית 'טבלה באופן אוטומטי.

זיהוי Resonances

חידוש מתרחש כאשר מסלול החסימה עובר דרך הציר האמיתי (Im(Z)=0)=0).עבור להקהstop FSS (סוג של פטך), החזרה תואמת לנקודת נחיתות גבוהה ליד נקודת הפתיחה (צד ימין של התרשים) עבור רצועת פס (סוג של פס פסים), כפי שנראה כנקודת הפחתה נמוכה ליד נקודת המפרק (הצד הימני של התדירות).

4. Analyze Bandwidth

ניתן להעריך את Bandwidth מן locus של גודל השתקפות coefficient. עבור אובדן החזרה נתון (למשל, −10 dB), לצייר מעגל קבוע של רדיוס המתאים לגודל זה (למשל,; <=0.316 עבור −10 dB) התדרים שבהם מסלול FSS נכנס ויוצא מעגל זה מגדיר את רוחב הפס התפעולי.

5.התאמת ויזואלית

אם ה-FSS מעכב את ה- resonance אינו בדיוק Z0, נדרשת רשת מתאימה.הטבלה סמית' מאפשרת סינתזה גרפית של התאמת גמגמים: מעבר לאורך כל ההתנגדות או מעגלים ההתנהלות כדי להגיע לנקודה התואם (מרכז תרשים) זה שימושי במיוחד עבור FSS ביישומים של radome שבו נדרשת השתקפות נמוכה על פני להקה רחבה.

שיטות מתקדמות של סמית' טבלה עבור FSS

Multi-Resonant FSS ו- Intermodes

עיצובים של Multi-element FSS (למשל, טבעות אקסצנטריות, ירושלים חוצה) מציגים מספר רב של חזרות.בטבלת סמית', אלה מופיעים כמו לולאות מרובות או ספירליות. ניתוח ההפרדה בין לולאות מסייע לקבוע אם החזרות הן זוג או עצמאיות.הטבלה סמית' יכולה גם לחשוף כיכרות משבצות משבצות אם המחזוריות עולה על פני חצי אורכי הגלים - אלה מתממשים במהירות כמו הפסקות מהירות או בלתי פוסקות או עצמאיות.

עקבו אחרי Stub Networks

עבור FSS משובצים בשכבות דיאלקטריות, הדחף היעיל שניתן לראות על ידי הגל יכול להשתנות באמצעות ממירי גלי רבע-גל או טיח גמגמים. על הטבלה סמית, הופך גל רבע-גלים לסובב נקודות אימפולסים על ידי 180 מעלות סביב מעגל VSWR קבוע. מהנדסים יכולים לקבוע במהירות את האימפולס הנדרש של שכבות ביניים להביא את ה-FSSedance למרכז התרשים.

ניתוח Polarization

רבים FSS הם anisotropic. על ידי מזימה של הטבלה סמית עבור שני TE ומדיטציה, סימטריה במסלולים הלא מאוישים הופכת להיות ברור.זה קריטי עבור מערכות דו-קוטבות כגון לוויינים תקשורת.הטבלה סמית' עוזר בעיצוב FSS כי שמירה על ביצועים עקביים עבור שני קוטביות.

דוגמה מעשית: Cross-Dipole FSS Analysis

נחשב ל- C-dipole FSS המיועד לתגובה של הלהקה ב-5 GHz.תא היחידה הוא 12 מ"מ מרובע, עם dipole זרועות 8Hz ו 1 מ"מ רחב על שינוי של 0.5 מ"מ עבה (ראה FLT:0rua כלפי רוחב פס דק של 010 =4.4, טנגניציה מלאה מ 4 עד 6GHz (מצטבר) עם ממוצע של נתונים מ- 2.

יתרונות ומגבלות של שיטות הטבלה סמית'

יתרונות

• (ב) ⁇ :0) ⁇ ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) ⁇ :0) , ⁇ : לא היה צורך בתיקון של משימות פשוטות.
• (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) ,0) ערך חינוכי: FLT:1Builds הבנה עמוקה של מעגלים שווים FSS.

הגבלות

• (FLT:0) מוקדש לייצוג יחיד: קיד 1 (הטבלה סמית') מתייחס ל-FSS כעומס חד-פורט; לניתוח שידור, יש לשלב אותו עם תורת רשת.
• (FLT:0) ,Frequency מדרגת: FLT:1 מזימה ישירה מניחה כי אימפולס התייחסות קבוע; עבור FSS עם תנאים תקופתיים של גבולות, זה לא יכול להיות לגמרי חשבון עבור תופעות חד-משמעיות.
• תהליך FLT:0 (Manual Process) יכול להיות זמן-consumingFLT 1 עבור מאות נקודות תדירות; אוטומציה תוכנה מומלצת עבור נתונים צפופים.
• (ב) לא מראה ישירות את התלות: ⁇ 1 (התרעות של Oblique) דורשות מזימות פרט של סמית 'טבלה או הרחבות 3D.

מסקנה

הטבלה סמית' נותרה כלי חיוני לניתוח FSS, המאחד את הפער בין נתונים לא מתפקדים ואינטואיציה עיצובית.על ידי גיבוש מסלול הנדסת עכבות, מהנדסים יכולים לזהות במהירות התחדשות, רוחב פס, והתאמה לדרישות סימולציה מודרנית לא הפכו את הטבלה סמית 'אינרדם; אלא, הם הפכו אותו נגיש יותר על ידי סימולציה אוטומטית ומאפשרים חקירה אינטראקטיבית לכל אחד עם תדרים מפוזרים - כמו פילטרים של שיטות מורכבות של תאים, או אנטנות, כמו גם תכונות מתמטיות יותר, כמו גם תכונות מתמטיות של אנטנות, כמו אנטים של אנטנות, כמו גם אנטנות, כמו גם אנטנות אנטנות יותר אנטנות אנטנות אנטנות קומפקטיות יותר אנטנות יותר אנטנות קומפקטיות של שיטות מורכבות יותר אנטנות אנטנות קומפקטיות קומפקטיות אנטנות , כמו קומפקטיות קומפקטיות , כמו קומפקטיות קומפקטיות קומפקטיות אנטנות אנטנות אנטנות קומפקטיות יותר קומפקטיות קומפקטיות אנטנות אנטאריות אנטנות אנטנות קומפקטיות קומפקטיות קומפקטיות קומפקטיות קומפקטיות קומפקטי

מקור:0 (ב) מקורות:

• סעיף: "החליפה על פני השטח: A Review" (צילום: יח"ד)
• שם הסרטון: ALT:0
• (FLT:0 scikit-rf: Python Library for RF/microwave Analysis, כולל סמית' שארלייט 1