В этом примере показано, как создать дополнительный резонатор кольца для ключей (CSRR) из файлов Гербера и впоследствии анализировать модель. Формат файла Гербера используется в производстве печатных плат (PCB) и доступен в двух форматах: RS-274D, который был стандартом первоначальной версии и RS-274X, который является более новым расширенным форматом Гербера. RF PCB TOOLBOX™ поддерживает более новый формат RS-274X и чтобы сгенерировать файлы Гербера из модели PCB и также создать модель PCB из набора файлов Гербера.
CSRRs были предложены для синтеза metamaterials.The ячейки основной единицы, что отрицательный permitivitty выставок импортируется с помощью gerber файлов в первом разделе, который показывает ответ остановки полосы на уровне 0,9 ГГц, и позже предназначенное для левой руки (LH) поведение метаматериала достигается, который показывает полосу передачи на той же частоте путем создания разреза на верхнем слое линии электропередачи, и то же самое анализируется [1].
В этом примере показано, как смоделировать вышеупомянутую описанную структуру PCB из gerber файла.
Набор файлов Гербера включает информацию о геометрии слоя, маске слоя, использовании вставки припоя на слоях, файл развертки и так далее. Чтобы создать модель PCB из этих файлов, вам нужны файлы слоя, которые задают геометрию PCB, и при наличии файл развертки, чтобы задать любой покрытый металлом через отверстие (PTH) vias. Геометрия слоев задана или через верхнюю часть и файл нижнего слоя, с расширениями .gtl и .gbl, или через файл Гербера, с расширением .gbr. RF PCB TOOLBOX поддерживает формат Экс-целлона, чтобы указать информацию развертки с расширениями файла .txt или .drl.
Дополнительная метаматериальная структура резонатора содержит три слоя, на которых верхний слой является линией электропередачи в микрополосковой форме, и нижний слой является CSRR. Модель CSRR создается из gerber файла в первом разделе. Позже, конденсатор разрыва введен путем изменения верхнего слоя CSRR во втором разделе и далее, их поведения анализируются в третьем разделе.
Первый шаг должен импортировать верхний слой и нижний слой файл Гербера из рабочей области с помощью функции gerberRead. Это создаст объект PCBReader. Объект PCBReader обеспечивает доступ к стеку, который содержит информацию металлических и диэлектрических слоев и также любых файлов развертки, которые описывают PTH через от одного металлического слоя до другого при наличии.
Модель CSRR, импортированная с помощью метода StackUp, содержит три слоя, соответствующие модели CSSR, и возвращает модель с дополнительными двумя слоями воздушного диэлектрика как первый и последний слой по умолчанию.
Импортируйте верхние и нижние слои из gerber файла путем передачи .gtl и .gbl файла как входные параметры к функции gerberRead и используйте стек метод, чтобы создать слои.
P1 = gerberRead('CSRRWOSlit.gtl','CSRRWOSlit.gbl'); P1.StackUp;
Передайте созданный объект читателя PCB, как введено pcbComponent и очистите вершины слоя путем закругления его до некоторого допуска. Здесь 6 выбран как tolarence, как размерности слоя находятся в модулях мм. Позже, просмотрите верхний и нижний слой структуры, чтобы измерить ее ширину канала и размеры платы.
Импортированный объект PCBReader содержит пять слоев, Где, layer2 и layer4 содержит верхний и нижний слой структуры CSRR.
pb = pcbComponent(P1);
pb.Layers{2}.Vertices = round(pb.Layers{2}.Vertices,6);
pb.Layers{4}.Vertices = round(pb.Layers{4}.Vertices,6);
% Visualize the top and bottom layer of the PCB structure
figure; show(pb.Layers{2});
figure; show(pb.Layers{4});
Указатели помещаются, чтобы измерить размерности Ширины Канала и формы платы как показано выше. Замечено, что, Ширина Канала составляет 1,15 мм, и наземная длина плоскости и ширина составляют 16 мм каждый.
Следующий шаг должен изменить слои объекта pcb. Установите Размеры платы PCB, диаметр канала и местоположение канала от измеренных значений соответственно и визуализируйте модель PCB.
%Define substrate h = 1.27e-3; sub = dielectric('Name',{'Alumina'},'EpsilonR',10.2,'LossTangent',0.0023,'Thickness',h); % Define Board thickness pb.BoardThickness = h; % Define pcb Layers pb.Layers = {pb.Layers{2},sub,pb.Layers{4}}; % Define Board Shape gndL = 16e-3; gndW = 16e-3; gnd = antenna.Rectangle('Length',gndL,'Width',gndW); pb.BoardShape = gnd; % Define Feed Diameter and set Feed location from the measured values Fw = 1.15e-3; pb.FeedDiameter = Fw/2; pb.FeedLocations = [-gndL/2,0,1,3;gndL/2,0,1,3]; % Visualize pcb Component (pb) figure; show(pb)
Создайте разрез дополнительный резонатор кольца для ключей путем представления разреза в микрополосковой линии, которая показывает конденсатор разрыва, из-за которого структура может показать свои характеристики Метаматериалом LH.
Измените верхний слой от объекта pcbComponent (свинец) путем представления разреза в верхнем слое структуры CSSR и визуализируйте его.
pbs = copy(pb); g = 0.15e-3; W = 3.85e-3; % Create the rectangle to introduce the gap trace = traceRectangular('Length',g,'Width',W,'Center',[0,0]); toplayer = pbs.Layers{1}; % Substract the rectangle from the top layer slit = toplayer-trace; % Reassign the top layer pbs.Layers{1} = slit; % Visualize pcb Component (pbs) figure; show(pbs)
Модель CSRR, показанная без разреза (свинец) и С разрезом (PBS) на верхнем слое, проанализирована в частотном диапазоне от 0,1 ГГц до 2 ГГц с помощью sparameters метода, чтобы вычислить коэффициент передачи и построена с помощью rfplot
метод.
% Analyse sparameters of CSRR without slit spar = sparameters(pb,linspace(0.1e9,2e9,51)); figure; rfplot(spar,2,1); % Analyse sparameters of CSRR with slit spar = sparameters(pbs,linspace(0.1e9,2e9,31)); hold on; rfplot(spar,2,1) title('Transmission Co-efficient of CSRR models'); legend('S21 without slit','S21 with slit');
Замечено из вышеупомянутого графика, что коэффициент передачи, S21 для метаматериала CSRR отрицательных permitivitty линий показывает ответ остановки полосы на резонансной частоте 0,9 ГГц, и Предназначенное для левой руки поведение, которое достигается путем представления конденсаторов разрыва в микрополосковой линии, показывает ответ передачи полосы на той же частоте.
Микрополосковые линии, загруженные с CSRRs, анализировались в двух различных формах на той же подложке и наблюдаются, что они показывают остановку и передают полосу на той же желаемой частоте.
gerberRead
функция используется, чтобы импортировать gerber файлы CSRR. Можно создать, PCBReader
объект, и впоследствии использует тот объект сгенерировать модель PCB с помощью pcbComponent
объект.
Хорди Боначе, Марта Хиль, Игнасио Хиль, Джоан Гарсия и Ферран Мартин, “На электрических характеристиках дополнительных метаматериальных резонаторов”, МИКРОВОЛНА IEEE БЕСПРОВОДНЫЕ БУКВЫ КОМПОНЕНТОВ AND, ИЗДАНИЕ 16, № 10, OCTOBER 2006.