Проектирование полосковых СВЧ-линий

Задание на курсовую работу

Проектирование полосковых СВЧ-линий. На примере широкополосной передающей линии необходимо определить электрические свойства передающей линии, конкретно - характеристический импеданс при различных геометрических и электрических параметрах линии.

Требования к структуре и оформлению курсовой работы

Общая постановка задачи; подробное описание модели линии и ее характеристик; постановка математической модели; описание и применение для данной задачи метода конечных элементов (МКЭ); выполнение построения и расчетов с помощью программы FEMM; анализ результатов; вывод.

Задание выдано

Преподаватель Бахвалов Ю. А.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 4

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ 6

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ 8

3. МЕТОД КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (МКЭ) 9

4. ОПИСАНИЕ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ В ПРОГРАММЕ FEMM 11

5. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ 14

ЗАКЛЮЧЕНИЕ15

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ16

ВВЕДЕНИЕ

Сущность методологии математического моделирования заключается в замене изучаемого объекта его «образом»-математической моделью-и дальнейшем исследовании модели с помощью вычислительно-логических алгоритмов, реализуемых на ЭВМ. Работа не с самим объектом, а с его моделью позволяет относительно быстро и без существенных затрат исследовать его свойства и поведение в любых мыслимых ситуациях (преимущества теории). В тоже время вычислительные эксперименты с помощью современных ЭВМ позволяют подробно и глубоко изучать объекты в достаточной полноте, недоступной чисто теоретическим подходам.

В настоящее время всеобщей компьютеризации, современных средств коммуникации и глобальной вычислительной сети математическое моделирование вступило в новый этап своего развития. Без применения новой методологии в настоящее время не реализуется ни один крупномасштабный технологический, экономический, экологический и социальный проект.

Постановка вопроса в математическом моделировании какого-либо объекта предполагает план действий, содержащий три этапа: модель-алгоритм-программа.

На первом этапе строится математическая модель объекта – описание его свойств на языке математики. Модель исследуется теоретическими методами, что позволяет получить предварительное значение об объекте. Выявляется существование и единственность решений уравнений, особенности и устойчивость решений к погрешностям исходных данных и т.п. на втором этапе разрабатывается алгоритм для реализации модели на компьютере. Алгоритм строится на основе подходящего численного метода и представляет собой последовательность вычислительных и логических операций, выполнение которых позволяет искомые величины с допустимой погрешностью. На третьем этапе создаются программы – модель и алгоритм представляются на доступном компьютеру языке. При этом к ним так же предъявляются требования экономичности и адаптивности. ЭВМ с введенными в ее память программами представляет собой «электронный» эквивалент изучаемого объекта. Полученная компьютерная модель отлаживается и тестируется с помощью «пробных» задач. При необходимости звенья триады уточняются. После модель используется для проведения вычислительных экспериментов, позволяющих получить требуемы качественные и количественные свойства и характеристики объекта, прогнозировать его поведение в различных ситуациях.

Преимуществами математического моделирования являются относительно малые сроки и небольшая стоимость исследований, универсальность, возможности оптимизации объекта, исследования режимов, опасных для людей, прогнозирование различных явлений и т.п.

Постоянное совершенствование и расширение применения методологии математического моделирования является одной из актуальных проблем современной науки. Деление задачи на технические, научные, экономические и т.п. является условным. Тем не менее наиболее широкое применение методологии математического моделирования наблюдается для решения задач, относящихся к техническим наукам. Для них характерно использование достаточно сложных математических моделей и адекватного математического аппарата, а также значительный объем вычислений.