AALTO-OPAS H-BEND VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Juhana Kankainen j82081 Teemu Lahti l82636 Henrik Tarkkanen l84319



Samankaltaiset tiedostot
MIKROAALTOUUNI VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Tuomas Karri i78953 Jussi Luopajärvi i80712 Juhani Tammi o83312

VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Lauri Karppi j SATE.2010 Dynaaminen kenttäteoria DIPOLIRYHMÄANTENNI.

LUT, Sähkötekniikan osasto. 1. Ilmassa etenevällä tasoaallolla on sähkökentän voimakkuus z. d) vaihekerroin

Radiotekniikan perusteet BL50A0301

HÄVIÖLLISEN PYÖREÄN AALTOJOHDON SIMULOINTI

ELEKTROMAGNEETTISET VOIMAT SAMANSUUNTAISISSA VIRTA- JOHDOISSA

KELAN INDUKTANSSI VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Miika Manninen, n85754 Tero Känsäkangas, m84051

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015)

RF-tekniikan perusteet BL50A Luento Antennit Radioaaltojen eteneminen

S OPTIIKKA 1/10 Laboratoriotyö: Polarisaatio POLARISAATIO. Laboratoriotyö

HARJOITUS 7 SEISOVAT AALLOT TAVOITE

Suuntaavuus ja vahvistus Aukkoantennien tapauksessa suuntaavuus saadaan m uotoon (luku ) E a 2 ds

l s, c p T = l v = l l s c p. Z L + Z 0

SYMBOLIVIRHETODENNÄKÖISYYDESTÄ BITTIVIRHETODENNÄKÖISYYTEEN

20 Kollektorivirta kun V 1 = 15V Transistorin virtavahvistus Transistorin ominaiskayrasto Toimintasuora ja -piste 10

Häiriöt kaukokentässä

Miehitysluvuille voidaan kirjoittaa Maxwell Boltzmann jakauman mukaan. saamme miehityslukujen summan muodossa

Aaltoputket ja mikroliuska rakenteet

1 Määrittele seuraavat langattoman tiedonsiirron käsitteet.

Valon diffraktio yhdessä ja kahdessa raossa

Aaltojen heijastuminen ja taittuminen

23 VALON POLARISAATIO 23.1 Johdanto Valon polarisointi ja polarisaation havaitseminen

KESTOMAGNEETTI VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Jani Vitikka p87434 Hannu Tiitinen p Dynaaminen kenttäteoria SATE2010

TKK, TTY, LTY, OY, ÅA, VY, TY / Insinööriosastot Valintakuulustelujen matematiikan koe sarja A

V astaano ttav aa antennia m allinnetaan k u v an m u k aisella piirillä, jo ssa o n jänniteläh d e V sarjassa

Radioamatöörikurssi 2012

Aaltoputket analyyttinen ratkaisu. Palataan takaisin aaltoputkitehtäv än analy y ttiseen ratkaisuun.

Infrapunaspektroskopia

RF-tekniikan perusteet BL50A0300

Harjoitustyö, joka on jätetty tarkastettavaksi Vaasassa

PAKOPUTKEN PÄÄN MUODON VAIKUTUS ÄÄNENSÄTEILYYN

Äänen eteneminen ja heijastuminen

Luku 1: Järjestelmien lineaarisuus, differenssiyhtälöt, differentiaaliyhtälöt

DEE Lineaariset järjestelmät Harjoitus 2, ratkaisuehdotukset. Johdanto differenssiyhtälöiden ratkaisemiseen

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2016)

Pyramidi 3 Analyyttinen geometria tehtävien ratkaisut sivu 139 Päivitetty a) 402 Suplementtikulmille on voimassa

1 Olkoon suodattimen vaatimusmäärittely seuraava:

521384A RADIOTEKNIIKAN PERUSTEET Harjoitus 3

Antennit ja syöttöjohdot

LUT CS20A0650 Meluntorjunta 1. Tsunamin synty LUT CS20A0650 Meluntorjunta

REUNAEHTOJEN TOTEUTUSTAPOJA AALTOJOHTOVERKOSSA

Laitteita - Yleismittari

Signaali Tila Tyypillinen arvo. Kiinnitetty piikki - ei testitietoja saatavilla tai satunnainen digitaalinen signaali

LABORATORIOTYÖ 3 VAIHELUKITTU VAHVISTIN

LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO

2.8 Mallintaminen ensimmäisen asteen polynomifunktion avulla

Aaltoputket ja resonanssikaviteetit

FYSIIKKA (FY91): 9. KURSSI: Kertauskurssi KOE VASTAA KUUTEEN (6) TEHTÄVÄÄN!!

1 Yleistä mikroaalloista

Aaltoputket ja resonanssikaviteetit

Aaltojen heijastuminen ja taittuminen

25 INTERFEROMETRI 25.1 Johdanto

Radioastronomian käsitteitä

RATKAISUT: 10. Lämpötila ja paine

RYHMÄKERROIN ÄÄNILÄHDERYHMÄN SUUNTAAVUUDEN

SATE2010 Dynaaminen kenttäteoria syksy /8 Laskuharjoitus 7 / Smithin-kartan käyttö siirtojohtojen sovituksessa

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 1. viikolle /

S Elektroniset mittaukset ja elektroniikan häiriökysymykset. Vanhoja tenttitehtäviä

KOLMEPORTTISEN KIERTOELIMEN SIMULOINTI COMSO- LILLA

1 Tarkastellaan digitaalista suodatinta, jolle suurin sallittu päästökaistavärähtely on 0.05 db ja estokaistalla vaimennus on 44 db.

Mustan kappaleen säteily

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

1. Määritä pienin näytelauseen ehdon mukainen näytetaajuus taajuus seuraaville signaaleille:

Radioyhteys: Tehtävien ratkaisuja. 4π r. L v. a) Kiinteä päätelaite. Iso antennivahvistus, radioaaltojen vapaa eteneminen.

Seminaariesitelmä. Channel Model Integration into a Direct Sequence CDMA Radio Network Simulator

VALON DIFFRAKTIO YHDESSÄ JA KAHDESSA RAOSSA

Yleisen antennin säteily k enttien ratk aisem isen v aih eet:

CT30A2600 Langaton tietoliikenne Luento 3 Signaalien eteneminen

2. Laskuharjoitus 2. siis. Tasasähköllä Z k vaipan resistanssi. Muilla taajuuksilla esim. umpinaiselle koaksiaalivaipalle saadaan = =

OPTIIKAN TYÖ. Fysiikka 1-2:n/Fysiikan peruskurssien harjoitustyöt (mukautettu lukion oppimäärään) Nimi: Päivämäärä: Assistentti:

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

Siirtolinjat - Sisältö

Ääni, akustiikka Lähdemateriaali: Rossing. (1990). The science of sound. Luvut 2-4, 23.

Radiokurssi. Modulaatiot, arkkitehtuurit, modulaattorit, ilmaisimet ja muut

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

Näkymäalueanalyysi. Joukhaisselkä Tuore Kulvakkoselkä tuulipuisto Annukka Engström

Matematiikan tukikurssi

Radioamatöörikurssi 2016

Yleistä. Digitaalisen äänenkäsittelyn perusteet. Tentit. Kurssin hyväksytty suoritus = Harjoitustyö 2(2) Harjoitustyö 1(2)

Elektroniikka, kierros 3

ÄÄNEKKÄÄMMÄN KANTELEEN MALLINTAMINEN ELEMENTTIME- NETELMÄLLÄ

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

RADIOTIETOLIIKENNEKANAVAT

Kertausosa. Kertausosa. 4. Sijoitetaan x = 2 ja y = 3 suoran yhtälöön. 1. a) Tosi Piste (2,3) on suoralla. Epätosi Piste (2, 3) ei ole suoralla. 5.

TASA- JA VAIHTOVIRTAPIIRIEN LABORAATIOTYÖ 5 SUODATINPIIRIT

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos

Johdatus radiotekniikkaan. Ville Viikari ELEC-C5070 Elektroniikkapaja

järjestelmät Luku 2 Diskreettiaikaiset järjestelmät - aikataso DEE Lineaariset järjestelmät Risto Mikkonen

PHYS-C0240 Materiaalifysiikka (5op), kevät 2016

Käytännön radiotekniikkaa: Epälineaarinen komponentti ja signaalien siirtely taajuusalueessa (+ laboratoriotyön 2 esittely)

SATE2010 Dynaaminen kenttäteoria syksy /6 Laskuharjoitus 6 / Siirtojohdot ja transientit häviöttömissä siirtojohdoissa

VALON KÄYTTÄYTYMINEN RAJAPINNOILLA

LIITTEET. Leena Korpinen, Jarmo Elovaara, Lauri Puranen

Scanned by CamScanner

LOPPURAPORTTI Lämpötilahälytin Hans Baumgartner xxxxxxx nimi nimi

JOHDATUS LUKUTEORIAAN (syksy 2017) HARJOITUS 1, MALLIRATKAISUT

Tuntematon järjestelmä. Adaptiivinen suodatin

SATE2140 Dynaaminen kenttäteoria syksy /6 Laskuharjoitus 5 / Sähkömagneettisten aaltojen eteneminen väliaineessa ja väliaineesta toiseen

BINÄÄRISET TIEDONSIIRTOMENETELMÄT TÄRKEIMPIEN ASIOIDEN KERTAUS A Tietoliikennetekniikka II Osa 11 Kari Kärkkäinen Syksy 2015

3 Ääni ja kuulo. Ihmiskorva aistii paineen vaihteluita, joten yleensä äänestä puhuttaessa määritellään ääniaalto paineen vaihteluiden kautta.

Transkriptio:

VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA Juhana Kanainen j8081 Teemu Lahti l8636 Henri Taranen l84319 SATE010 Dynaaminen enttäteoria AALTO-OPAS H-BEND Sivumäärä: 1 Jätetty tarastettavasi: 8.1.006 Työn tarastaja Maarit Vesapuisto

SISÄLLYSLUETTELO SYMBOLI- JA LYHENNELUETTELO 3 1. JOHDANTO 4. AALTOPUTKET 5 3. RAJAEHDOT 8 4. SIMULOINNIT 10 5. YHTEENVETO 13

3 SYMBOLI- JA LYHENNELUETTELO E H Sähöentän voimauus Magneettientän voimauus PEC Perfect Electric Conductor

4 1. JOHDANTO Tässä työssä tutustuimme H-Bend aaltoputeen äyttäen Comsol Multiphysics ohjelmaa. Tavoitteena oli simuloida ja tutia radioaallon äyttäytymistä H-Bend aaltoputessa (suoraulmainen ulma).

5. AALTOPUTKET Ysittäinen (ontto) radioaalto voi esiintyä ahdessa muodossa, TM (poiittaisesti etenevä magneettiaalto) ja TE (poiittaisesti etenevä sähöaalto). Tässä työssä esitymme TE-aaltoon. Kuva 1. Malli TE ja TM muotoisesta aaltoputesta Ysi täreä suunnittelun lähtöohta on huomioida radioaallon signaalin eteneminen aaltoputen mutassa ilman tarpeettomia tehon häviöitä. Nämä häviöt eivät pelästään johdu ohmisesta vastus -ilmiöstä vaan myös tahattomista heijastusista. Nämä voidaan minimoida tarpeesi loivilla mutilla. Lähetettävän signaalin on oltava tarpeesi yhdenmuainen äytettävän puten toiminta-alueen anssa, jotta vältyttäisiin singnaalin vääristymiltä. Aaltoputen seinämät ovat yleensä päällystetty erittäin hyvällä johdinaineella, uten hopealla. Tässä simulaatiossa oletetaan seinämien olevan häviöttömiä eli n x E 0.

6 Kuva. Tutittava aaltoputi D-tasossa Kuva 3. Sisäänmenevä aalto: E z cos( ( π / ) *( y / a) ) (Perfect Electric Conductor)

7 Rajataajuus: f cmn c m a n + b TE 10 muodossa: m1, n0 ; a leveys b; b oreus 0,017445, cvalonnopeus 3*10 8 m/s (1) Tässä esimerissä aaltoputen leveys on valittu siten, että rajataajuus on 4,3 GHz. Tämä mahdollistaa toimimisen 5,4-8,1GHz taajuudelle. Koreammilla taajuusilla alaa ilmetä muitain uin TE 10 moduloituja signaaleja aiheuttaen häiriöitä. Syötetyt aallot jaautuvat tällöin useasi moodisi, joita on vaiea hallita ilman suurehoja tehohäviöitä. Rajataajuuden alle jäävät aallot eivät etene aaltoputen lävitse, miä on miroaaltoalueiden aaltoputien ominaisuus. Ensimmäiset rajataajuudet ovat f c10 4,3 GHz, f c01 8,6 GHz, f c11 9,6 GHz ja toiminta-alue on valittu olemaan alaen 1,5* f c10 5.4 GHz päättyen 1,95 * f c10 8,1 GHz. Tällä mahdollistetaan järevät virherajat, jolla voidaan ompensoida valmistusvirheitä seä vältetään suuret heijastuset, joita ilmenee alemmilla taajuusilla.

8 3. RAJAEHDOT Syötteeseen sovitetut rajaehdot oostuvat ahdesta osasta: etenevästä tasoaallosta seä absortoivasta (aaltoja vaimentavista) rajaehdosta. Sovitettuja rajaehtoja sovelletaan myös ulostulossa heijastusten eliminoimisesi. Ulostulorajoilla ei ole viritystilaa. Aaltoputien seinämien oletetaan olevan hyviä johteita, joten rajaehtojen voidaan olettaa olevan ideaaliset. Jotta voidaan määrittää absortoivan rajaehdot, pitää tietää aaltoliieen vaio erroin β, tässä esimerissä se määritetään seuraavasti: ( on aaltoluu) + + () 0 x y z x on aaltoliieen suunta, y ja z uvaa muita suuntia. Alla olevat on määritelty vapaassa tilassa: 0 x y z λ (3) 0 β λ x λ y λ z (4) (5) (6) Tässä esimerissä y-suuntainen aaltopituus on a, osa mallissa äytetään taajuudeltaan alhaisinta TE-muotoa, joten aaltoputen oreus on puolet leveydestä. Näillä tiedoilla saadaan seuraavat yhtälöt aaltoluvulle: y (7) a TE 10 muodossa: z 0 (8) Vapaan tilan aaltoluu on:

9 v v c 8 0 0 3*10 (9) Sijoitus: 8 0 3*10 a v y x β (10) Yhtälö (10) on taajuusriippuvainen Sovitetussa rajaehdossa saadaan syöttämällä oiea vaiheerroin eliminoitua aii aallot, joilla on sama aaltoluu. Suunnan on oltava sama uin normaalin suunta, joa määritetty ulostulon rajaehdoissa.

10 4. SIMULOINNIT Kuva 4. Sisään menosignaalin taajuus on 10% rajataajuudesta. Lopputulos on odotetun altainen eli ulosmenevä aalto on samanlainen uin sisään menevä aalto (ei heijastusia). Kuva 5. Käytetty taajuus 195% rajataajuudesta, jolloin aallonpituus on pienempi, jolloin jännitteen minimi ja masimiohtia esiintyy tiheämässä.

11 Kuva 6. Käytetty taajuus 00% rajataajuudesta, jolloin muta aiheuttaa heijastumia ja alaa ilmetä TE 01 moduloitua signaalia, jota varten putea ei suunniteltu. Kuva 7. Käytetty taajuus 3% rajataajuudesta, jolloin muta aiheuttaa heijastumia ja alaa ilmetä TE 01 ja TE 11 moduloitua signaalia, jota varten putea ei suunniteltu.

1 Kuva 8. Käytetty taajuus 500% rajataajuudesta, jolloin signaalin niin vääristynyt (sisältää monia modulointeja) että signaali ulee todella heiosti. Aaltoputi on suunniteltu tietyille aallonpituusille, jolloin äytettäessä liian suuria taajuusia syntyy uvan 9:n altaisia tilanteita, joissa aalto ei mahdu puteen, osa syntyy asi puoliaaltoa, uten uvan 6 simulaatio osoittaa. Kuva 9. Aaltojen äyttäminen putessa, joa on suunniteltu TE 10 aallolle.

13 5. YHTEENVETO Tästä simuloinnista opimme, ettei annata tehdä mutia puteen. Putia suunniteltaessa on otettava huomioon äytettävät aaltomodulaatiot ja taajuudet. Tällä tavalla voidaan välttyä signaalin vääristymiseltä ja heijastusilta. Erityisesti mutat aaltoputissa aiheuttavat vääristymiä signaalin etenemiseen. Tutiessamme TM (poiittaisesti etenevä magneettiaalto) modulaatiota oli selvästi havaittavissa päälleäisten modulaatioiden ilmenemistä taajuuden asvaessa.

LÄHDELUETTELO RF Modeling : An Example Waveguide H-Bend <URL: http://lipas.uwasa.fi/~mave/sah104/waveguide_h_bend.pdf>