Sonuç: denenen direnç düzeneklerinde %0,1 içinde uyum. Doğrudan elemanda simüle edildiğinde, 0,5–6 GHz arasında direncin gerçek kısmındaki hata %0,1'den küçüktür. Küçük paralel reaktans prob kutusundan kaynaklanır. Sonuç; direnç değerinden (30–300 Ω), akım doğrultusundaki veya ona dik hücre sayısından (1–8), caps ayarından ve elemanın sıradan bir LumpedElement ya da pasif bir LumpedPort olmasından bağımsızdır. Aynı dirence sahip kayıplı bir malzeme bloğu da aynı davranışı gösterir.
Test düzeneği üzerinden gözlenen, frekansa bağlı gibi görünen hata, düzenek etkisini giderme işleminin (de-embedding) bir artefaktıdır. Düzenek uzunluğuyla ölçeklenir; R'den, eleman türünden ve mesh'ten bağımsızdır. Daha önce belirtilen “2,4 GHz'de +%10” tahmini, mikroşerit test hattının farklı bir mesh'e sahip referans hatla düzeltilmesinden kaynaklanıyordu ve yanlıştı. Üst projeye hata olarak bildirilecek bir durum yoktur. Buradaki betik ve veriler, kontrol etmek isteyen herkes içindir.
Tekrarlama
python/examples/lumped_resistor_test.py yalnızca openEMS, CSXCAD ve numpy kullanır:
python python/examples/lumped_resistor_test.py --kind lumped --R 100 # upstream openEMS (CPU)
python python/examples/lumped_resistor_test.py --kind port --R 50 --engine gpu # openEMS GPU forkDüzenek. İki PEC levha (uzunluk a, genişlik w), MUR sınır koşullarına sahip serbest uzayda z doğrultusunda g aralıkla yerleştirilir. x = 0'da 50 Ω'luk bir ayrık port aralığı uyarır; test edilen eleman (DUT), x = a'da bu aralığı birleştirir. DUT türleri:
lumpedvelumped-nocaps:AddLumpedElement(ny=2, caps=True/False, R=R)port:excite=0olan pasif birLumpedPortmaterial: κ = g / (R w t) olan bir blok
Her durum üç çalıştırma gerektirir: açık devre (DUT yok), kısa devre (DUT yerine metal) ve DUT. DUT empedansı, açık-kısa devre de-embedding işlemiyle elde edilir:
Y'_m = 1/Z_m − 1/Z_open, Y'_s = 1/Z_short − 1/Z_open, Z_dut = 1/Y'_m − 1/Y'_sDUT olarak pasif port kullanıldığında betik, doğrudan DUT üzerinde hesaplanan −U/I değerini de raporlar. Bunlar, arada düzenek olmadan elemanın kendi problarından alınan gerilim ve akımdır. Uyarım, DC içermeyen bir Gauss türevidir; durdurma ölçütü −60 dB'dir. Aşağıdaki tablonun 14 durumunun tamamı openEMS Metal GPU türevinde 8 s'de çalıştırılmıştır. CPU motoru aynı değerleri daha uzun sürede verir.
Veriler (Z_dut / R, a = w = g = 1 mm; aksi belirtilmedikçe 4 × 4 hücre)
| Durum | 1 GHz | 2,4 GHz | 4 GHz | 6 GHz |
|---|---|---|---|---|
| Pasif port, elemanda −U/I, R = 100 Ω | 1,000 | 1,000 − 0,007j | 0,999 − 0,017j | |
| Pasif port, elemanda −U/I, R = 50 Ω | 1,000 | 1,000 − 0,008j | 0,998 − 0,020j | |
| Toplu eleman (caps), düzenek etkisi giderilmiş, R = 30 / 100 / 300 Ω | 0,999 | 0,993 | 0,981 | 0,959 |
| Toplu eleman, 2 × 2 hücre | 0,999 | 0,993 | 0,979 | 0,954 |
| Toplu eleman, 8 × 8 hücre | 0,999 | 0,994 | 0,982 | 0,961 |
| Toplu eleman, akım doğrultusunda 1 hücre | 0,998 | 0,990 | 0,972 | 0,937 |
| Toplu eleman, akım doğrultusunda 8 hücre | 0,999 | 0,994 | 0,983 | 0,962 |
| Toplu eleman, enine 1 hücre | 0,999 | 0,994 | 0,983 | 0,962 |
Toplu eleman, caps=False |
0,999 | 0,993 | 0,981 | 0,959 |
| DUT olarak pasif port (düzenek etkisi giderilmiş) | 0,999 | 0,993 | 0,981 | 0,959 |
| Kayıplı malzeme bloğu (κ) | 0,999 | 0,993 − 0,002j | 0,981 − 0,004j | 0,958 − 0,005j |
| Düzenek aralığı 2 mm | 0,998 | 0,990 | 0,972 | 0,937 |
| Düzenek levhaları a = 0,5 mm | 1,000 | 0,997 | 0,992 | 0,983 |
Tablonun yorumu.
- Düzenek etkisi giderilen değer, tüm R değerleri, eleman türleri (caps bulunan veya bulunmayan toplu eleman, port, kayıplı malzeme) ve mesh'ler için aynı olan 1 − k f² çarpanını gösterir. Bu çarpan yalnızca düzenek boyutuyla değişir: 6 GHz'de a = 0,5 mm için 0,983, a = 1 mm için 0,959 ve 2 mm aralık için 0,937 elde edilir. Bu, açık-kısa devre modelinin toplu eleman varsayımının kısa bir iletim hattı olan düzeneğe uygulanamamasının göstergesidir. Dirençle ilgisi yoktur.
- Eleman üzerinde simüle edildiğinde gerçek kısım bu düzeneklerde %0,1 içinde uyuşur. Sanal kısım (2,4 GHz'de R'nin −%0,7'si, 6 GHz'de −%1,7'si), prob kutusundan kaynaklanan yaklaşık 5 fF'lık paralel kapasitansa karşılık gelir.
Fairbeam açısından sonuçlar
- Telafi gerekmez; bu nedenle
Simulation.lumped_resistor(..., compensate=...)eklenmemiştir. - Sonlandırılmış portlar doğru sonlandırmalardır. Her durumda Fairbeam'in S-matrisi bunlara bağımlı değildir: her port uyarıldığında
S = B A^-1olarak oluşturulur ve bu ifade her sonlandırma için doğrudur. Yalnızca kısmi uyarım (b_i/a_j) uyumlu sonlandırmalar varsayar. - Wilkinson çıkış uyumundaki artık fark (VALIDATION.md, bölüm 8), dolayısıyla bir direnç modelleme hatası değildir. Aynı yerleşimde toplu eleman yerine kayıplı malzemeden direnç gövdesi kullanılması aynı tek-mod empedansını verir: 34,1 + j3 Ω'a karşılık 34,2 + j3 Ω.