دانشكده تحصیلات تكمیلی

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

مهندسی برق – مخابرات (گرایش میدان و امواج)

عنوان :

آنالیز و شبیه سازی تقویت كننده یک طبقه مایكروویوی سیگنال كوچك با بهره گرفتن از روش FDTD

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

چكیده:
در این پایان نامه از روش FDTD جهت شبیه سازی و آنالیز یک تقویت كننده مایكروویوی در فركانس 10GHz، استفاده شده است. این تقویت كننده شامل منبع AC، مدارات تطبیق ورودی و خروجی و یک MESFET مایكروویوی JS8851 به عنوان دستگاه اكتیو می باشد. روش منابع جریان و منابع ولتاژ معادل جهت مدل كردن عنصر فعال به كار رفته اند و با توجه به مدل سیگنال كوچك MESFET و معادلات حالت مربوطه، شبیه سازی تمام موج با بهره گرفتن از روش FDTD انجام می شود و میدان های الكتریكی و مغناطیسی در صفحات فعال به روز می شوند. در نهایت پارامترهای اسكترینگ تقویت كننده 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 یكدیگر مقایسه شده اند. از آن جایی كه این دو روش دوگان یكدیگرند توافق خوبی با یكدیگر دارند. این نتایج با نتایج به دست آمده از روش فركانسی با نرم افزار مایكروویوآفیس نیز مقایسه شده اند.
مقدمه:
روش های عددی ابزاری بسیار مفید در شبیه سازی مسائل الكترومغناطیسی 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 كرد. روش عددی FDTD به دلیل قابلیت آن در شبیه سازی انواع شكل های پیچیده، بدون نیاز به حل ماتریس های بزرگ، معادلات غیر خطی و معادلات انتگرالی پیچیده، نسبت به سایر روش های ذكر شده از مزایایی برخوردار است. همچنین با بهره گرفتن از این روش می توان با یک بار اجرای برنامه، پاسخ فركانسی 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 الكترومغناطیسی هستند. از این رو می توان به روش ممان، روش عنصر محدود و روش تفاضلات محدود در حوزة زمان به عنوان مهم ترین این روش ها اشاره كرد. روش عددی FDTD به دلیل قابلیت آن در شبیه سازی انواع شكل های پیچیده، بدون نیاز به حل ماتریس های بزرگ، معادلات غیر خطی و معادلات انتگرالی پیچیده، نسبت به سایر روش های ذكر شده از مزایایی برخوردار است. همچنین با بهره گرفتن از این روش می توان با یک بار اجرای برنامه، پاسخ فركانسی سیستم تحت بررسی را در باند وسیعی در اختیار داشت. به طور كلی می توان با یک بار اجرای برنامه، پاسخ فركانسی سیستم تحت بررسی را در اختیار داشت. به طور كلی می توان

این مطلب را هم بخوانید :

پایان نامه درباره احکام مربوط به اموال مثلی

 به مزایای این روش نسبت به سایر روش های عددی این چنین اشاره كرد.

1- این روش نیاز به حل معادلات انتگرالی ندارد و مسائل پیچیده بدون نیاز به معكوس سازی ماتریس های بزرگ قابل حل هستند.
2- این روش برای استفاده در ساختارهای پیچیده، غیر همگن هادی یا دی الكتریک ساده است، زیرا مقادیر ε، μ و σ در هر نقطه از شبكه قابل تعریف است.
3- نتایج حوزه فركانس با بهره گرفتن از نتایج حوزه زمان بسیار ساده تر از روش معكوس گیری از ماتریس به دست می آیند. بنابراین نتایج باند وسیع فركانسی به راحتی محاسبه می شوند.
4- این روش موجب استفاده از حافظه به صورت ترتیبی می شود. اما این روش دارای معایبی نیز هست كه عبارتند از:
1- مش بندی اجسام پیچیده دشوار است.
2- از آن جایی كه شبكه به شكل 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.
3- در الگوریتم های تفاضل محدود، مقادیر میدان ها فقط در گره های شبكه مشخص است.
4- برای دست یابی به دقت بالا در محاسبات، نیاز به اجرای برنامه در تعداد گام زمانی زیاد است كه سبب كندتر شدن اجرای برنامه می شود.
چند دلیل افزایش علاقه مندی به استفاده از FDTD و روش های حل محاسباتی مربوطه اش برای معادلات ماكسول وجود دارد.
1- FDTD از جبر غیر خطی استفاده می كند. با یک محاسبة كاملاً ساده، FDTD از مشكلات جبر خطی كه اندازه معادله انتگرالی حوزه فركانس و مدل های الكترومغناطیسی عنصر محدود را به كمتر از 106 میدان نامشخص الكترومغناطیسی محدود می كند؛ اجتناب می كند. مدل های FDTD با 109 میدان ناشناخته، اجرا می شوند.
2- 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 كه مدل های دقیقی را برای انواع مسائل عكس العمل موج الكترومغناطیسی فراهم كنند.