Моделирование утроителя частоты

При моделировании утроителя использовались продукты компании Ansys (программы HFSS и Designer). В программе HFSS решаются электродинамические задачи с пространственным распределением полей, а в программе Designer проводится нелинейный анализ. Связь между программами осуществляется через сосредоточенные порты.

Первый важнейший шаг – это адекватное представление модели. В программе HFSS была построена и проанализирована 3D модель, соответствующая экспериментально разработанной конструкции волноводного утроителя частоты (рис.4).

Рисунок 4. Модель из программы HFSS

Проведен анализ распределения поля на регулярном Н-образном участке волновода (рис.5). Координата 0 – сочленение волноводов различных сечений. По графику определяем геометрическое местонахождение ближайшего к точке соединения волноводов максимума поля с минимальным разбросом по амплитуде в диапазоне частот. Оптимально расположить диоды в интервале 1-1,2 мм - это начало регулярного участка Н-образного волновода.

Рисунок 5. Распределение поля в Н-образной части волновода.

В программе HFSS на место диодов устанавливаются сосредоточенные порты. Проводится анализ распределения поля в диапазоне входных частот и анализируемых гармоник в модели утроителя с учетом особенностей конструкции при наличии подстроечных полиимидных пластин. Вычисляются S-параметры модели утроителя. Далее в программе Designer строится схема умножителя с цепями автосмещения и подключается к переданной из программы HFSS модели (рис.6). На порт 1 (входной порт) подается входной сигнал в диапазоне частот 25-37 ГГц, с порта 2 (выходной порт) снимается уровень мощности гармоник (результаты анализа). Порты согласованы с импедансами волноводов на анализируемых частотах.

Рисунок 6. Модель из программы Designer.