3.2 Stíněné mikropáskové vedení

Program v Matlabu

Obr. 3.2C.1 Stíněné mikropáskové vedení

Program, který čtenáři předkládáme, slouží k výpočtu elektrické intenzity vidů, šířících se podél stíněného mikropáskového vedení. Stínicí vlnovod má rozměry 12.700 mm × 12.705 mm a je vyroben z dokonalého elektrického vodiče. V dolní části vlnovodu se nachází dielektrický substrát z bezeztrátového dielektrika s relativní permitivitou ε_r = 4.2, jehož výška je h = 1.27 mm. Uprostřed substrátu je na jeho horní straně nanesen mikropáskový vodič o šířce w = 1.27 mm a o zanedbatelné tloušťce t ≈ 0 mm; rovněž u mikropásku předpokládáme dokonalou elektrickou vodivost. V prostoru nad substrátem uvažujeme vakuum. Vzhledem k symetrii struktury analyzujeme jen jednu její polovinu. Rovina symetrie je nahrazena dokonale magneticky vodivou stěnou, počítáme-li sudé vidy, a dokonale elektricky vodivou stěnou, počítáme-li vidy liché. Termínem sudé (liché) vidy označujeme ty vidy, u nichž je rozložení elektrické intenzity sudou (lichou) funkcí vůči rovině symetrie.

Program microstrip je včetně všech potřebných m-souborů dostupný zde. Spustíme Matlab a nastavíme cestu do adresáře Microstrip. Vepsáním microstrip do příkazového okna Matlabu program spustíme. Další postup je následovný:

Obr. 3.2C.2 Síť konečných prvků pro analýzu stíněného mikropáskového vedení

1. Do vstupního řádku relativní permitivita substrátu vepíšeme hodnotu relativní permitivity ε_r1 (viz obr. 1), do vstupního řádku ztrátový činitel substrátu zadáme hodnotu činitele tan δ a do řádku kmitočet [GHz] zadáme frekvenci, na níž vedení analyzujeme. Chceme-li vypočíst sudé vidy, stiskneme tlačítko Sudé vidy. Zajímáme-li se o výpočet vidů lichých, stiskneme tlačítko Liché vidy.
2. Program poté provede analýzu zadané struktury pro síť konečných prvků, nakreslenou na obr. 2.
3. Jakmile je vybraný typ analýzy ukončen, objeví se dialog s řádkem Vidové číslo. Nejnižší vid má číslo “1”, vyšší vidy jsou číslovány vzestupným celočíselným indexem (řazení je prováděno podle hodnoty fázové konstanty). Posuvníkem vybereme jeden z celkového počtu vidů, které se mohou na zadaném kmitočtu podél vedení šířit. Stisknutím tlačítka Kresli otevřeme okno s výsledky: vlevo vidíme rozložení příčného vektoru elektrické intenzity, vpravo pak rozložení podélné složky intenzity elektrického pole.
4. Program ukončíme stiskem tlačítka Konec.

Program microstrip analyzuje rozložení elektromagnetického pole ve vlnovodu metodou konečných prvků. Stručný popis metody a popis její softwarové implementace je uveden ve vrstvě D.