521365S Tietoliikenteen simuloinnit ja työkalut HFSS MARKO SONKKI 10.5.2006. Sisältö:



Samankaltaiset tiedostot
Tulipalon vaikutus rakenteisiin CFD-FEM mallinnuksella

2. Miten aaltomuodot luokitellaan? Millaisia aaltomuotoja etenee koaksiaalijohdossa, suorakulmaisessa aaltoputkessa ja mikroliuskajohdossa?

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

f[x i ] = f i, f[x i,..., x j ] = f[x i+1,..., x j ] f[x i,..., x j 1 ] x j x i T n+1 (x) = 2xT n (x) T n 1 (x), T 0 (x) = 1, T 1 (x) = x.

Simulation and modeling for quality and reliability (valmiin työn esittely) Aleksi Seppänen

1 Määrittele seuraavat langattoman tiedonsiirron käsitteet.

Radiotekniikan perusteet BL50A0301

Antennit. Säteilyn syntyminen antennissa

Resonanssiantennit. Resonanssiantenni on antenni, jossa esiintyy seisova aalto ja syöttöreak tanssi on nolla resonanssissa.

ELEMENTTIMENETELMÄN PERUSTEET SESSIO 01: Johdanto. Elementtiverkko. Solmusuureet.

AALTOLIIKEOPPIA FYSIIKASSA

Radioaallot. Tommi Toivonen Ionisoimattoman säteilyn valvonta STUK etunimi.sukunimi-ät-stuk.fi p

HyperLynx BoardSim -ohjelman päävalikko: Ohjelmaan on valittu jo työ, piirilevyjohdin ja oskilloskooppimittauksen mittapisteitä.

521365S Tietoliikenteen simuloinnit ja työkalut: Advanced Design System ADS

LUSAS tiedosto-opas. Matti Lähteenmäki

HÄVIÖLLISEN PYÖREÄN AALTOJOHDON SIMULOINTI

Tietokoneharjoitus 1

Aaltoputket ja mikroliuska rakenteet

Aki Taanila LINEAARINEN OPTIMOINTI

Tuotantosolun simulointi

KÄYTTÖOHJE PEL 2500 / PEL 2500-M

Radiokurssi. Modulaatiot, arkkitehtuurit, modulaattorit, ilmaisimet ja muut

KÄYTTÖOHJE PEL / PEL-M

SM-direktiivin perusteet ja altistumisrajat

KÄYTTÖOHJE PEL 1000 / PEL 1000-M

Antennin impedanssi. Z A = R A + jx A, (7 2 ) jossa R A on sy öttöresistanssi ja X A sy öttöreak tanssi. 6. maaliskuuta 2008

1. Tasavirtapiirit ja Kirchhoffin lait

EMC Säteilevä häiriö

The CCR Model and Production Correspondence

Alternative DEA Models

SÄHKÖMAGNEETTISTEN KENTTIEN BIOLOGISET VAIKUTUKSET, TERVEYSRISKIT JA LÄHTEET

Häiriöt kaukokentässä

Radioamatöörikurssi 2014

VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Jari Elomaa, M SATE3050 Sähkötekniikan erikoistyö AALTOPUTKEN SIMULOINTI OPETUSKÄYTTÖÖN

Suurteholaskenta-algoritmien hyödyntämien suurten kohteiden tutkavasteen laskennassa

Super NEC EM-Simulointiohjelmisto EM Simulation Package

DEE Sähkötekniikan perusteet

Harjoitus 5: Simulink

DAISY. Esteetöntä julkaisua

Solmu 3/2001 Solmu 3/2001. Kevään 2001 ylioppilaskirjoitusten pitkän matematiikan kokeessa oli seuraava tehtävä:

Kuuluvuutta sisätiloihin

OULUN SUISTO SUURTULVALLA HQ 1/250, 2D-MALLINNUS

Luento 4 / 12. SMG-1100 Piirianalyysi I Risto Mikkonen

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY GRANT4COM OY

Parempaa äänenvaimennusta simuloinnilla ja optimoinnilla

Action Request System

12. Eristeet Vapaa atomi. Muodostuva sähköinen dipolimomentti on p =! " 0 E loc (12.4)

Turvallinen työskentely tukiasemien lähellä

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015)

SATE2180 Kenttäteorian perusteet syksy / 5 Laskuharjoitus 5 / Laplacen yhtälö ja Ampèren laki

12. Eristeet Vapaa atomi

PATCH-ANTENNI GPS-VASTAANOTTIMEEN

TIES592 Monitavoiteoptimointi ja teollisten prosessien hallinta. Yliassistentti Jussi Hakanen syksy 2010

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

SÄHKÖMAGNEETTISTEN KENTTIEN BIOLOGISET VAIKUTUKSET JA TERVEYSRISKIT

EU:n FIRE-RESIST-projekti: Palosimulointimenetelmät tuotekehityksen tukena

RG-58U 4,5 db/30m. Spektrianalysaattori. 0,5m. 60m

4 / 2013 TI-NSPIRE CAS TEKNOLOGIA LUKIOSSA. T3-kouluttajat: Olli Karkkulainen ja Markku Parkkonen

EMC: Electromagnetic Compatibility Sähkömagneettinen yhteensopivuus

Kon Simuloinnin Rakentaminen Janne Ojala

10 knm mm 1000 (a) Kuva 1. Tasokehä ja sen elementtiverkko.

Ballististen Materiaalien mallinnusavusteinen kehittäminen - BalMa

Diplomityö: Kaapeliverkkoon varastoituneen energian vaikutukset kytkentäylijännitteisiin

Sykevälivaihtelu palautumisen arvioinnissa

Smart City -ratkaisut

Capacity Utilization

Luento 2. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY VERKOTAN OY VERKOTAN LTD.

2. DC-SWEEP, AC-SWEEP JA PSPICE A/D

Object Framework - One. OF-1 is a high-productive Multi-UI OpenEdge data driven development framework. Veli-Matti Korhonen

Silmukkavirta- ja solmupistemenetelmä. 1 DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Videon tallentaminen Virtual Mapista

Tomi Huttunen Kuava Oy Kuopio

Kenttäteoria. Viikko 10: Tasoaallon heijastuminen ja taittuminen

Harjoitustyö, joka on jätetty tarkastettavaksi Vaasassa

Carlink langaton autojen välinen tietoverkko

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2016)

Laskuharjoitus 9, tehtävä 6

Virtauslaskentaan liittyvä tutkimus TKK:n koneosastolla. Timo Siikonen

Logiikan rakenteen lisäksi kaikilla ohjelmoitavilla logiikoilla on myös muita yhteisiä piirteitä.

RF-tekniikan perusteet BL50A0300

Mat Systeemien identifiointi, aihepiirit 1/4

Onteloresonaattorit. Onteloresonaattori saadaan aikaan, kun metallisen aaltop utken molemmat suljetaan metalliseinällä ja sen

AKUSTISIA SIMULAATIOITA PÄÄ- JA TORSOMALLILLA. Tomi Huttunen, Timo Avikainen, John Cozens. Kuava Oy Microkatu 1, Kuopio

DBN Mitä sillä tekee? Dynaamisten Bayes-verkkojen määrittely aikasarja-analyysissä Janne Toivola

Entistäkin hyödyllisempi Subscription ja Autodesk 360

TIEDON VISUALISOIN- NIN PERUSTEET REITITIN-HANKE, METROPOLIA AMMATTIKORKEAKOULU PÄIVI KERÄNEN

Aaltoputket ja resonanssikaviteetit

Returns to Scale II. S ysteemianalyysin. Laboratorio. Esitelmä 8 Timo Salminen. Teknillinen korkeakoulu

EMC Suojan epäjatkuvuudet

Kuvan pakkaus JPEG (Joint Photographic Experts Group)

RAKE-vastaanotinsimulaatio. 1. Työn tarkoitus. 2. Teoriaa. 3. Kytkentä. Tietoliikennelaboratorio Versio

Luento 6. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Kohti uuden sukupolven digitaalipianoja

Pakettisynkronointitestauksen automaatio

Liikkuvien työkoneiden etäseuranta

Neuroverkkojen soveltaminen vakuutusdatojen luokitteluun

Harjoitustehtäviä kokeeseen: Sähköoppi ja magnetismi

Suomen mobiiliklusterin kansainväliset mahdollisuudet ja haasteet

Sähkömagneettisten kenttien vaarat. Tarua vai totta.

Transkriptio:

521365S Tietoliikenteen simuloinnit ja työkalut HFSS MARKO SONKKI 10.5.2006 10.5.2006 1 Sisältö: 1. Johdanto 2. Mihin HFSS:ää käytetään 3. Yleisimmät HFSS sovelluskohteet 4. Ratkaistu data ja sen soveltaminen 5. Simulointiproseduuri 6. Esimerkki 1: Ihmisen pään jako elementteihin 7. Esimerkki 2: Antennimittaus-simulointi 8. Sähkömagneettisten kenttien simulointiohjelmia 9. HFSS osana järjestelmää 10.5.2006 2 1

1. Johdanto Elementtimenetelmä FEM (Finite Element Method) on laajalti käytetty menetelmä mm. sähkömagneettisten ongelmien ratkaisemiseen Muita menetelmiä ovat: Aika-alueen differenssimenetelmä FDTD (Finite Difference Time Domain) Momenttimenetelmä MoM (Method of Moment) Ensimmäiset FEM julkaisut on tehty jo 50-luvulla Laskentatehon rajallisuudesta johtuen 70-luvulla menetelmää käytettiin lähinnä lento-, puolustus-, auto- ja atomiteollisuudessa 10.5.2006 3 1. Johdanto Nykypäivänä laskentatehon kasvaessa on ollut mahdollista ratkaista erittäin monimutkaisia rakenteita ja menetelmä onkin yleistynyt Menetelmän ideana on jakaa tarkasteltava alue pieniin osiin, joita kutsutaan elementeiksi Näiden elementtien kärkipisteitä (ja mahdollisia välipisteitä) kutsutaan solmupisteiksi 10.5.2006 4 2

1. Johdanto HFSS perustuu ns. 3D FEM menetelmään, jossa simuloitava alue jaetaan mukautuvasti tetrahedroilla verkoksi (adaptive mesh) 10.5.2006 5 1. Johdanto Elementti Mikroliuskat w n (x,y) Solmu n Maataso 10.5.2006 6 3

2. Mihin HFSS:ää käytetään? HFSS - High Frequency Structure Simulator - on ohjelmisto suuritaajuisten sähkömagneettisten kenttien simulointiin mielivaltaisissa rakenteissa Teollisuudessa yleisesti käytetty työkalu RF-, langattomien järjestelmien, koteloiden ja optoelektroniikan suunnitteluun 10.5.2006 7 2. Mihin HFSS:ää käytetään? Taajuustason analyysi Parametripyyhkäisy Rakenteen optimointi Läpiviennit rakenteessa Antennit Pakkausmenetelmät On-chip komponentit Liittimet Aaltoputket 10.5.2006 8 4

3. Yleisimmät HFSS sovelluskohteet Säteilijät / Sirottajat Planaariantennit Patch-antennit, Dipolit, Mobiilit päätelaiteantennit, Silmukka-antennit Aaltoputkiantennit Torviantennit Lanka-antennit Dipoli, Helix Muodostelmat Äärettömät antenniryhmät, Taajuusselektiiviset Pinnat (FSS) ja Photonic Band Gaps (PBG) Tutkapoikkipinta-ala Mikroaalto Filtterit Ontelofiltterit, Mikroliuskat, Dielektriset resonaattorit EMC/EMI Kytkentä, lähi- ja kaukokenttäsäteily Siirtymät Koaksiaaliliitin, Mikroliuska-aaltoputkiliitos Aaltoputket Filtterit, Resonaattorit, Suuntakytkimet jne 10.5.2006 9 4. Ratkaistu data ja sen soveltaminen Kentät Sähkökenttä Magneettikenttä Virta (Tilavuus/Pinta) Teho SAR-arvo (Specific Absorption Rate) Säteily 2D/3D Kauko- ja lähikentät 2D/3D Far-/Near-Fields Muodostelmat Säännöllinen ja Custom Setups Tutkapoikkipinta-ala 10.5.2006 10 5

4. Ratkaistu data ja sen soveltaminen Matriisidata S-, Y- ja Z-parametrit Kenttälaskuri Käyttäjä määrittelee kulloinkin laskettavat kentät ja suureet Datan esitysformaatit Tilavuus Pinta Vektori 2D-raportit - Rectangular, Polar, Smithin kartta Datan tulostus Animaatio AVI Datataulukot Grafiikka BMP, GIF, JPG,TIFF, VRML 10.5.2006 11 5. Ratkaisuproseduuri B E = t D B = + J t D = ρ B = 0 10.5.2006 12 6

5. Ratkaisuproseduuri Input Model Parameters Define Solution Criteria Geometry Material Properties Boundary Condition Frequency Adaptive? Convergence Parameters? Sweep? Sweep Parameters? Perform Initial Solution Generate Mesh Solve Excitations Solve 3D Fields Adaptive? NO Sweep? YES YES Iterate on Solution SOLUTION NO Evaluate vs. Convergence Parameters Refine Mesh and Resolve Exit only when Conv. Parameters Met Perform Sweep Solution Define Excitation across band Solve 3D Fields across band Review Results S-Parameters (Tabular and Plotted) Field Visualization Data Output/Exportation 10.5.2006 13 6. Esimerkki 1: Ihmisen pään jako elementteihin MR [mm] N Tets t Mesh [sec] 1 258604 4677 2 240681 4441 3 48961 651 4 34561 561 5 18290 366 7.5 8529 329 10 5003 291 15 1328 288 20 1328 134 25 956 291 10.5.2006 14 7

7. Esimerkki 2: Antennimittaus-simulointi Tehdään kaksi eri simulaatiota. Säteilijä Mitattava Antenni Vastaanotin Näytteenottodipoli 10.5.2006 15 7. Esimerkki 2: Antennimittaus-simulointi.jotka yhdistetään kokonaisuudeksi. Säteilijä Vastaanotin 10.5.2006 16 8

8. Sähkömagneettisten kenttien simulointiohjelmia Elementtimenetelmä (FEM) HFSS http://www.ansoft.com/products/hf/hfss/ OPERA http://www.vectorfields.com ELMER http://www.csc.fi/elmer/ Momenttimenetelmä (MoM) FEKO http://www.feko.info/ IE3D http://www.zeland.com/ Super-NEC http://www.supernec.com/ WIPL-D http://www.wipl-d.com/ Aika-alueen differenssimenetelmä (FDTD) XFDTD http://www.remcom.com/ CST Microwave Studio http://www.cst.com/ 10.5.2006 17 9. Jotta asiat eivät olisi niin yksinkertaisia HFSS osana järjestelmäsimulointia 10.5.2006 18 9

KIITOS! 10.5.2006 19 10