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Analisi di strutture planari tridimensionali alle microonde tramite simulazione software con Sonnet Lite 7.0c

Informazioni tesi

  Autore: Alessandro Marzari
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2001-02
  Università: Università degli Studi di Padova
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria delle Telecomunicazioni
  Relatore: Andrea Galtarossa
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 158

In questa tesi verrà analizzato e provato il software si simulazione di campi elettromagnetici Sonnet Lite 7.0c che è la versione ”alleggerita” del Sonnet Professional.
Dopo una rapida introduzione nel capitolo 1 dove vengono illustrate alcune delle ragioni per le quali è importante un software di simulazione, il capitolo 2 propone una completa presentazione delle funzionalità di Sonnet Lite.
Il capitolo 3, che conclude la prima parte della tesi, è dedicato alla teoria che sta alla base dell’analisi armonica del metodo dei momenti usato dal programma. Verrà illustrata un’analisi di Galerkin di circuiti microstrip con geometria planare arbitraria racchiusa in una scatola rettangolare di materiale conduttore.
Nella seconda parte della tesi vi sono tre prove importanti atte a dare una quantificazione numerica e qualitativa dell’accuratezza garantita dalla simulazione. In particolare il capitolo 4 si propone di valutare l’errore commesso da Sonnet nell’effettuare il sottosezionamento delle parti metalliche del circuito in esame. Per fare questo verrà analizzata una stripline standard, cioè una struttura costituita da una semplice linea dritta. Dal momento che per essa esiste una precisa soluzione teorica, sarà analizzata una particolare stripline per la quale conosciamo già quali risultati teoricamente esatti dovremmo ottenere. Confrontandoli con i risultati ottenuti tramite simulazione Sonnet possiamo verificare l’errore da questo commesso. Dimostreremo che, sotto opportune condizioni, l’errore di discretizzazione diminuisce linearmente con la diminuzione della dimensione delle celle di sottosezionamento.
Il capitolo 5 considera invece un altro fattore d’errore, non considerato nella precedente prova, ovvero l’errore nel modellamento della dispersione. Per fare questo si pone un condensatore al centro di una linea microstrip. Questo elemento concentrato è indipendente dalla frequenza quindi ogni variazione della sua capacità con la frequenza costituisce un errore nell’analisi della dispersione.
La parte dedicata alla valutazione dell’accuratezza si conclude con il capitolo 6 dove, per mezzo di una stripline accoppiata, cercheremo di dare una quantificazione del rumore di fondo presente in Sonnet. In questo capitolo verrà anche illustrata l’estrapolazione di Richardson, una tecnica che, entro certi limiti, permette di avere una convergenza migliore dei risultati ottenuti. La terza parte, infine, è dedicata all’applicazione di alcuni esempi. Il capitolo 7 studierà l’accoppiatore direzionale branch-line.
Il capitolo 8 presenterà una raccolta di esempi, alcuni molto semplici, per dare una visione delle potenzialità offerte da questo software.
Nell’appendice A viene illustrato l’integrale ellittico completo del primo tipo, utile per completare la teoria accennata nei capitoli 4 e 6.
Nell’appendice B si discuterà in quali situazioni Sonnet può produrre risultati errati e come fare per ovviare a questi limiti.
Nell’appendice C si illustreranno quali accorgimenti usare per rendere un’analisi più veloce in termini di tempo computazionale.
Nelle appendici D ed E, infine, vi sono tutti i dati e tutte le tabelle che, per comodità tipografica, non sono state stampate nei vari capitoli a cui fanno riferimento.

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Capitolo 1 Introduzione 1.1 Perche` e` necessario un Software di simu- lazione Uno degli scopi principali di un ingegnere delle telecomunicazioni e` trasferire un’informazione da un punto di origine ad uno di destino. Questi possono essere due persone che parlano al telefono a migliaia di chilometri di distan- za, oppure puo` essere un microprocessore che trasferisce dati dal bus a una cache che si trova a pochi millimetri da esso. Il concetto pero` non cambia. Ora complichiamo un po` le cose. Invece di considerare un solo punto di origine ed uno solo di destino, supponiamo di avere migliaia o milioni di utenti che vogliano ”dire” qualcosa a qualcun’altro. Creare una linea che connetta ogni singola coppia di interlocutori e` palesemente assurdo. Allora si convogliano piu` interlocutori su una stessa linea. ` E evidente che qualsi- asi sia la tecnica usata per far s`ı che cio` sia possibile (FDM, TDM, . . . ), il requisito essenziale e` l’allargamento di banda, quindi un aumento della fre- quenza di lavoro. Sembrerebbe tutto semplice se non fosse che all’aumentare della frequenza insorgono molti problemi dovuti ad accoppiamenti parassiti, irradiazioni indesiderate e altri fenomeni non lineari che con frequenze mi- nori avevano effetti trascurabili se non nulli. Il problema allora comincia ad assumere una connotazione di tipo strutturale e tecnologico , ossia e` neces- sario utilizzare dei dispositivi che siano in grado di sopportare determinate prestazioni. Tutto cio` ha indotto l’industria tecnologica a sviluppare nuovi elementi per far fronte alle nuove esigenze di mercato. Stiamo parlando delle guide d’onda, dei ”binari” lungo i quali far scorrere un campo elettromagnetico contenente l’ ”oro” degli ingegneri: l’informazione La tecnologia attuale permette di raggiungere comodamente le decine di gi-

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Parole chiave

microstrip
sonnet
stripline
campi elettromagnetici
software di simulazione

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