Файл: Учебнометодическое пособие по практическим, лабораторным и самостоятельным занятиям для магистрантов направлений 11. 04. 01 Радиотехника и11. 04. 02 Инфокоммуникационные технологии и системы связи.pdf

67 2.4 Диэлектрическая сфера
Цель работы:
получение навыков электродинамического моделирования методом моментов на примере анализа рассеяния диэлектрической сферы в системе Concept-II.
2.4.1 Порядок выполнения работы
Исследуемой структурой является диэлектрическая сфера с относительной диэлектрической проницаемостью ε
r
= 4, радиусом R = 0.1 м.
Сфера облучается плоской волной с амплитудой 1 В/м на частоте 900 МГц
(рисунок 2.33).
Рисунок 2.33 – Диэлектрическая сфера, помещенная в поле плоской волны
Необходимо создать электрически и геометрически симметричную фигуру, то есть, создать половину сферы, для этого необходимо открыть вкладку Cad tools и нажать на кнопку со значком
. Откроется диалоговое окно (рисунок 2.34), в котором необходимо указать следующие параметры: радиус 0.1 м, координаты центра (0;0;0), частота 900 МГц, количество частей на длину волны 12, симметрия относительно плоскости XZ. Нажать кнопку
ОК. На экране появится половина структуры сферы.
Открыть вкладку Simulation, в дереве проекта правой кнопкой мыши нажать на строку заголовка и в всплывающем меню выбрать Load all files
from 'CAD'. В дереве проекта, в разделе Symmetry активировать строку Magn.
Symmetry, XZ plane. Право кнопкой мыши нажать на строку Bodies→ Add
body, после чего в данном разделе появятся строки созданной поверхности проекта (рисунок 2.35).

68
Рисунок 2.34 – Создание сферы
Рисунок 2.35 – Создание поверхности проекта
Правой кнопкой мыши нажать на строку body 1 → Surface selection by
mouse и выбрать произвольный участок на полусфере. Правой кнопкой мыши нажать на строку body 1 → Set material values, откроется диалоговое окно, в котором необходимо ввести следующие данные: conductivity 0, rel.
permittivity 4, rel. permeability 1. Нажать на кнопку ОК. Правой кнопкой мыши нажать на строку surf.sphere → Set boundary condition и в открывшемся диалоговом окне выбрать тип поверхности Dielectric boundary.
Установить частоту генератора 900 МГц. Параметры поля плоской волны задаются нажатием правой кнопкой мыши на строку Excitation →
Plane wave field, после чего откроется диалоговое окно, в котором необходимо ввести следующие параметры (рисунок 2.36): θ=270°,Φ=0°,Ψ=0,
E [V/m]: 1. Нажать кнопку ОК и запустить процесс моделирования.

69
Рисунок 2.36 – Установка параметров поля плоской волны
Для просмотра распределения тока на поверхности воспользоваться инструментом со значком
. В диалоговом окне использовать значения по умолчанию. Следует обратить внимание на то, что распределение тока можно пронаблюдать как на внешней поверхности сферы (рисунок 2.37), так и на внутренней поверхности (рисунок 2.38), изменяя номер поверхности проекта.
Рисунок 2.37 – Распределения поля на внешней поверхности сферы
2.4.2 Задание для самостоятельного выполнения
1 Оценить изменение рассеяния при изменении диэлектрической проницаемости материала сферы (8–10значений).
2 Отобразить графическое представление распространения поля в плоскости XZ в формате 2D.
3 Отобразить 3D модели излучения мощности для следующих значений частоты: 300 МГц, 600 МГц, 900 МГц.

70 4 Для тех же значений частоты вывести диаграммы максимального излучения поля.
5 Сделать выводы по каждому разделу и оформить отчет.
Рисунок 2.38 – Распределения поля на внутренней поверхности сферы

71 3 Самостоятельные занятия
Любой вид занятий, создающий условия для зарождения самостоятельной мысли, познавательной и творческой активности студента связан с самостоятельной работой. В широком смысле под самостоятельной работой понимают совокупность всей самостоятельной деятельности студентов как в учебной аудитории, так и вне ее, в контакте с преподавателем и в его отсутствие.
В процессе подготовки к семинарским занятиям, студентам необходимо обратить особое внимание на проработку лекционного материала и самостоятельное изучение рекомендованной учебно-методической (а также научной и популярной) литературы. Самостоятельная работа с учебниками, учебными пособиями, научной, справочной и популярной литературой, материалами периодических изданий и Интернета, статистическими данными является наиболее эффективным методом получения знаний, позволяет значительно активизировать процесс овладения информацией, способствует более глубокому усвоению изучаемого материала, формирует у студентов свое отношение к конкретной проблеме. Более глубокому раскрытию вопросов способствует знакомство с дополнительной литературой, рекомендованной преподавателем по каждой теме семинарского или практического занятия, что позволяет студентам проявить свою индивидуальность в рамках выступления на данных занятиях, выявить широкий спектр мнений по изучаемой проблеме.
Для получения больших навыков работы с программными средствами рекомендуется ознакомление с инструкциями пользователя и рассмотрение тестовых примеров.
Отдельного внимания заслуживает изучение нормативной документации по ЭМС. При её изучении рекомендуется составлять конспекты, которые позволят систематизировать знания по обеспечению и моделированию ЭМС.

72
Список использованных источников
1 ГОСТ
Р
50397-2011
Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения [Текст]. – взамен ГОСТ Р
50397–92; введ. 08.12.2011. – М.: Стандартинформ, 2011. – 61 с.
2 Harrington R.F. Matrix Methods for Field Problems, IEEE Proceedings,
1967, №2, p.136–149.
3 Учебный центр компании «Родник» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.rodnik.ru/htmls/f_1_7.htm.
(дата обращения
01.06.2016).
4 Геворкян, В.М.
Электромагнитная совместимость электронных информационных систем.
В
2 ч.
Ч.2.
Электромагнитная совместимость систем цифровой обработки и передачи данных : учебное пособие по курсу "Электромагнитная совместимость информационных систем" по направлению "Информатика и вычислительная техника", специализации "Системы цифровой обработки сигналов" / В. М. Геворкян ; Ред. Ю. А. Казанцев ; Моск. энерг. ин-т (МЭИ ТУ) . – М. : Издательский дом МЭИ, 2007 . – 308 с.
5 Demo-Version| Institut [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.tet.tuhh.de/concept/demo-version/
(дата обращения
01.06.2016).
6 Gnuplot homepage
[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.gnuplot.info/(дата обращения 01.06.2016).
7 Жобава Р.Г. Адаптивная схема Метода Моментов в применении к задачам электромагнитной совместимости. // EDA Express, №12, 2005, с. 14–19.
8 Газизов, Т.Р. Итерационные методы решения системы линейных алгебраических уравнений с плотной матрицей. / С.П. Куксенко,
Т.Р. Газизов // – Томск: Томский государственный университет, 2007.
9 http://elcut.ru/publications/publications_index.php.
10 Гончаров В.А. Методы моделирования электромагнитных полей в вычислительных средах.
//
Научный электронный архив.
[Электронный ресурс].
–
Режим доступа: http://econf.rae.ru/article/5166 (дата обращения: 17.06.2016).
11 ELCUT. Моделирование электромагнитных, тепловых и упругих полей методом конечных элементов. Руководство пользователя.
//Санкт-Петербург, 2015.
12 Воронин А.В.
Применение программного пакета
Elcut для моделирования потенциальных электрических полей: учебно- методическое пособие // Гомель: БелГУТ, 2010 – 70с.