Описание применения

Программа, имеющая название рез_размер. mcd, проводит расчет входного сопротивления изолированного одиночного излучателя, выполненного на многослойном диэлектрической подложке, при различной геометрии излучателя (размера a и b). Программа применяется для того, чтобы выбрать резонансный размер излучателя, при котором X_вх=0. Выбранный размер используется в дальнейшем в программе ФАР_вз_связь. mcd. Выходными данными программы являются:

· график активной части входного сопротивления излучателя в зависимости от его длины b;

· график реактивной части входного сопротивления излучателя в зависимости от его длины b;

Входные данные задаются пользователем вручную в тексте программы, состав входных данных представлен в разделе 3.4.4.

Методика испытаний

Объектом испытаний является файл с именем рез_размер. mcd, который является программой, позволяющей определить резонансный размер излучателя. Во время испытаний следует проверить прохождение контрольного примера при решении задачи с различными входными параметрами. Испытания следует проводить на той же вычислительной установке, на которой планируется эксплуатация программы.

Для проведения испытаний нужно иметь:

· установленный математический пакет Mathcad 2001 или его более поздние версии;

· файл с именем рез_размер. mcd;

· значения входных данных, приводимых ниже;

· таблицу тестовых результатов.

В качестве тестовой задачи выступает определение резонансного размера квадратного излучателями при разных материалах подложки. Общие исходные данные следующие:

· f₀=1680 МГц;

· d₁=3 мм, d₂=1 мм;

· ε₁=1, ε₃=1, μ₁=1, μ₂=1, μ₃=1;

· b_0λmin=0,4;

· b_0λmax=0,6;

· N_b0=3.

Для открытой структуры в зависимости от материала подлжки должны быть получены следующие резонансные размеры:

1) ε₂=1, a_0λ=b_0λ =0,463;

2) ε₂=2,6, a_0λ=b_0λ =0,424;

3) ε₂=5, a_0λ=b_0λ =0,405.

Руководство пользователя

Программа рез_размер. mcd является дополнением к центральной программе пакета и позволяет определить резонансный размер одиночного излучателя, который используется в исходных данных для расчета программы ФАР_вз_связь.

Программа разработана в рамках математического пакета для инженерных расчетов Mathcad 2001 Professional. Требования к ресурсам вычислительной техники представлены в разделе 3.2.3 данной дипломной работы.

Для выполнения программы необходимо:

1. Загрузить математический пакет Mathcad 2001;

2. Открыть файл с именем рез_размер, имеющий расширение mcd;

3. В разделе Исходные данные для расчета ввести числовые значения нижеуказанных параметров, указывая размерность для абсолютных величин.

· f₀ – частота для расчетов;

· a, b – ширина и длина одиночного излучателя;

· d₁, d₂ – толщина слоев диэлектрической подложки;

· ε₁, ε₂, μ₁, μ₂ – диэлектрическая и магнитная проницаемость слоев;

В программе предусмотрены два варианта изменения размера излучателя:

a) b = varia , a = const. В этом случае ширина излучателя a остается постоянной, а его длина b изменяется в задаваемых пределах с фиксированным шагом;

b) b = varia , a = kb. В этом случае изменяется и длина b излучателя в задаваемых пределах с фиксированным шагом, и пропорционально длине ширина a (k – коэффициент пропорциональности);

4. Для начала вычислений нужно нажать клавишу F9, если в установках не указано автоматическое вычисление. Ошибки, которые могут возникнуть на этом этапе – это пустое поле одной из входных величин или же неверно указанная (или вовсе неуказанная) размерность величины. Признаком начала вычислений служит мигающая лампочка курсора. Время вычислений незначительно (до 2–3 мин.);

5. По окончании расчетов (признаком окончания является возвращение обычной стрелки курсора) должны быть построены графики, выведены числовые значения, которые могут быть скопированы и через буфер обмена экспортированы в другие пакеты (например Word). Поскольку для построения графиков используется интерполяция расчетных точек, может возникнуть ситуация, когда интерполированный график выходит за границы физической реализуемости параметров (например, Re(Z_вх)<0). Для устранения этого явления рекомендуется увеличить количество расчетных точек в заданном интервале. Резонансный размер излучателя определяется по графику X(b), из условия X(b_рез)=0.

Описание программы

Программа рез_размер. mcd явлется дополнением к центральной программе пакета ФАР_вз_связь и выполняет расчет входного сопротивления изолированного одиночного излучателя.

Алгоритм расчета входного сопротивления, используемый в данной программы, основан на алгоритме входного сопротивления излучателя в составе бесконечной периодической решетки. Для этого выбирается период решетки равный 5λ, при таком расстоянии взаимное сопротивление пренебрежимо мало по сравнения с собственным сопротивлением. Подобный алгоритм используется в программе ФАР_вз_связь. mcd, рассмотренный в разделе 3.2.4. Особенность заключается в том, что массив входных сопротивлений вычисляется при варьируемой геометрии излучателя. Блок – схема функции расчета входного сопртивления одиночного излучателя представлена на рис. 3.4.

Для увеличения быстродействия в программе проводится интерполяция расчетных точек полиномом второй степени, которая осуществляется с помощью встроенной функции математического пакета.

Рис. 3.4 Блок – схема функции расчета входного сопртивления одиночного излучателя