استفاده از Auto-Open Region برای طراحی آنتن

در نسخه‌های قبلی نرم‌افزار HFSS، برای محاسبات میدان دور و مشخصات آنتنی، باید ابتدا با المانی مثل مکعب یا استوانه، یک فضای تشعشعی ایجاد می‌کردیم. سپس با انتخاب سطوح آن، مرزهای تشعشعی را تعریف می‌کردیم. انتخاب ابعاد مناسب برای ناحیه تشعشعی، یکی از سوالات همیشگی کاربران است. خصوصا برای کسانی که به‌تازگی با این نرم‌افزار آشنا شده‌اند. در نسخه جدید HFSS با تعریف Auto-Open Region این مساله برای طراحی آنتن حل‌شده است.

تنظیمات ناحیه Auto-Open

برای استفاده از این مود، کافی است منوی HFSS > Solution Type… را انتخاب کنید. در پنجره بازشده، در بخش Driven تیک گزینه Auto-Open Region را بزنید و نوع مرز تشعشعی را انتخاب کنید.

در این مود، بسیاری از تنظیماتی که لازم است از طرف کاربر انجام شود، حذف می‌شود و امکان یک شبیه‌سازی سریع را فراهم می‌کند. دیگر نگرانی بابت شرایط مرزی تشعشعی نخواهید داشت. این آپشن برای انواع حل Driven modal، Terminal و Transient در دسترس است.

در یک مساله باز (open problem) مثل آنتن، حجم هوایی که ساختار تشعشعی را احاطه می‌کند، با استفاده از المان‌هایی مثل مکعب یا استوانه مدل می‌شود. سپس شرایط مرزی تشعشعی (ABC، PML یا FE-BI) به سطوح بیرونی اعمال می‌شود تا امواج خروجی را جذب کند.

اگر Auto-Open Region انتخاب شود، نرم‌افزار HFSS به‌صورت خودکار، ناحیه تشعشعی یا PML را می‌سازد و مرزهای تشعشعی یا نواحی ترکیبی را متناسب با ساختار به‌صورت تشعشعی، FE-BI یا PML تنظیم می‌کند. این المان‌ها در درخت پروژه یا تاریخچه قابل‌مشاهده نیستند. مگر اینکه تیک این گزینه برداشته شود. در مورد PML هم مواد تشکیل‌دهنده PML مخفی خواهند بود. یعنی در فولدر Definitions > Materials در درخت پروژه لیست نمی‌شوند. مگر اینکه تیک گزینه Auto-Open Region برداشته شود. تیک زدن مجدد این گزینه باعث مخفی شدن تعاریف می‌شود.

با انتخاب گزینه Auto-Open Region یک ستاپ حل (Setup Solution) بانام Auto1 ایجاد می‌شود. به‌علاوه در زیرمجموعه farfield هم سه عنوان جدید ایجاد می‌شود:

• ۳D : یک کره کامل شامل Phi= -180~180 step 2 و Theta = 0~180 step 2
• Elevation : شامل Phi= 0~90 step 90 و Theta = -180~180 step 1
• Azimuth : شامل Phi= -180~180 step 1 و Theta = 90~90 step 0

نرم‌افزار HFSS تنظیمات بسیار مناسبی را بر اساس هندسه ساختار و فرکانس کاری، اعمال می‌کند. شما نیازی ندارید (و البته نمی‌توانید) که این تنظیمات را مستقیما ویرایش کنید.

ویژگی‌های Auto-Open Region

هنگام استفاده از این مود، تنها قادر به استفاده از یک ستاپ حل خواهید بود. ضمن اینکه دیگر نمی‌توانید مرزهای تشعشعی یا PML را به‌صورت دستی تعریف کنید. عدم استفاده از صفحه زمین نامحدود، ناحیه IE فلزی و مرزهای master/slave و صفحات تقارن هم از دیگر محدودیت‌های این مود هستند.

ابعاد محدوده تشعشعی مینیمم L/2 و λ/۳ تعیین می‌شود. ابعاد پیش‌فرض FE-BI هم مینیمم L/2 و λ/۸ در نظر گرفته می‌شود. در اینجا L برابر قطر مکعبی است که ساختار را دربر می‌گیرد. و λ طول‌موج فرکانس ستاپ حل است. اگر کاربر فرکانس کاری را تغییر دهد، ابعاد این ناحیه به‌طور خودکار تغییر می‌کند. مش بندی اولیه و سایر محاسبات با تغییر ابعاد این ناحیه، نامعتبر خواهند شد و نیاز به شبیه‌سازی مجدد دارد.

المانی که با آن ناحیه تشعشعی تعریف می‌شود، در تاریخچه دستورات لیست نمی‌شود. ضمن اینکه در پنجره تعاریف هم مشاهده نمی‌شود و مشخصات آن قابل‌ویرایش نیست.

ازآنجایی‌که ناحیه تشعشعی به‌صورت خودکار تشکیل می‌شود و قابل‌مشاهده نیست، شما نمی‌توانید سطحی از آن را برای رسم نتایج انتخاب کنید. بنابراین فقط می‌توانید از صفحات XY، XZ یا YZ استفاده کنید.

نکته:

• تغییر حالت از Auto-Open Region به حالت non-Auto-Open نتایج حل را نگه می‌دارد
• تغییر حالت از non-Auto-Open به حالت Auto-Open Region نتایج حل را از بین می‌برد

وقتی تنظیمات Auto-Open Region را خاموش می‌کنید، مرز تشعشعی در پنجره مدل‌سازی بانام AutoOpen1 نمایش داده می‌شود. ضمن اینکه در درخت تاریخچه هم ظاهر می‌گردد.

اگر این تنظیمات را درحالتی‌که برای مرز FE-BI تنظیم‌شده است، خاموش‌کنید، درخت پروژه، یک ناحیه Hybrid بانام AutoOpen1 نمایش می‌دهد.

درنهایت اگر این گزینه را در حالت PML خاموش‌کنید، مرزهای تشعشعی PML در درخت پروژه نمایش داده می‌شود.

منبع: سایت ANSYS