EE754-Trabalho-CST (1)

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ONDAS GUIADAS – EE754
PROJETO LT E CASAMENTO DE IMPEDÂNCIAS
SOFTWARE CST 
ONDAS GUIADAS – EE754
ETAPAS DE SIMULAÇÃO
• Pré-processamento
üModelagem (CAD)
üAlimentação
üMalha (discretização do domínio computacional)
üCondições de contorno
• Processamento
üSolução das Eq. de Maxwell
• Pós-processamento
üPerdas de retorno (S11)
üPadrão de Radiação
üCarta de Smith
ONDAS GUIADAS – EE754
Erros comuns à Cuidados
• Escala, unidades à mm, GHz
• Faixa de frequência à frequência de operação centralizada
• Solver à domínio do tempo
• Malha à maior número de células possíveis
• Não parametrizar à parametrizar todas as variáveis possíveis
• Não ajustar primeiros resultados à ajuste manual ou varredura de parâmetros
• Simular as 3 estruturas simultaneamente à simular individualmente e depois 
juntar em um único layout para exportar arquivo DXF
• Equações recursivas à não confundir largura da antena com largura da linha
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Simulação: LT
• Criar projeto
CST > New Template > Microwaves & RF/Optical > Antennas > Planar > Time domain
• Dados, cálculos e CAD
x
y
zεr = 2,8fr = 3 GHz
h = 1,6 mm
t = 18 µm
Z0 = 50 Ω
wLT = 4,25 mm 
εeff = 2,28
𝜆g = 
!!
""##
= 66,18 mm
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• Alimentação
Waveguide Port: Normal a Y, Orientação Positiva, Coordenadas Livres
àxmin = -4*wLT , xmax = 4*wLT
àzmin=-h, zmax=4*h
àFree normal position: Ypos=0
Otimizar usando macros
Home > Modeling > Macros > 
Solver > Ports > Calculate Port Extension Coefficient
àxmin = -wLT/2 – k*h , xmax=wLT/2 + k*h
à zmax= k*h
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• Malha
Simulation > Mesh view (plano X, Y, Z) > Global properties > # cells/wavelength
à Number of cells ≦ 100,000 cells (dependendo do computador e versão do CST)
• Field Monitor
E-Field (fr) > Apply
H-field (fr) > Apply
• Simulação
Setup solver > Calculate port modes only > Start
à Formato do campo na porta: arrows, contour, etc.
à Z0
à Beta na frequencia central!
𝜆g = 
!!
""##
== #$
%
??
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• Ajuste de parâmetros iniciais
Z0 ≈ 50 ? à ajustar wLT (Z0 e wLT inversos) à Parametric update
Navigation tree (NT) > Ports > Port 1 > Object Information > fr e adaptation > Calculate (até chegar 
no valor de Z0 desejado) 
Resultados: NT > 1D Results > Port Information > Adaptative Meshing
Atualizar wLT > Simular novamente > obter a constante de propagação (beta) > atualizar o valor de 𝜆g
(importante porque o comprimento da LT de casamento depende desse valor!!)
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• Simulação da LT completa
Setup solver (não selecionar Calculate port modes only) > Start
• Pós-processamento
1D Results:
2D/3D Results:
S11 ≈ 1 ou 0 dB ? 
Smith Chart: Localização correta?
E-field: contour, animate field, etc.
Onda estacionaria ou propagante?
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• Pós-processamento
Post-Processing > Result Templates > 2D and 3D Field Results > Evaluate Field in arbitrary Coordinates
Browse Results > E-field[fr] > Abs e Mag > 1D > Direction Y > X: 0 > Ymin: -0.25𝜆g, Ymax: 0.75𝜆g > Z:-h/2
NT > Tables > 1D Results > e-field
• Observa-se uma onda estacionaria?
• É possível calcular 𝜆g e SWR a partir dos 
pontos mínimos e máximos? (Mais confiável 
com um comprimento maior, e.g. 𝜆g)
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• Design e construçao de antenna patch
Simulação: LT + Antena + Tocos
εr = 2,8
fr = 3 GHz
Want = 36,3 mm
Lant = 29,2 mm
Lant/Want = 0,8
Ajustar Want e Lant, mantendo a razão entre elas.
Want = 35,9 mm
Lant = 28,72 mm
Field Monitor
Farfield/RCS (fr) > Apply
Ganho:
NT > Farfields > Results Template > Farfield and Antenna Properties > Farfield Result > All Setting > Gain (IEEE) > Evaluate
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Obter impedancia da carga (antena)
zL = 90,4 - 45,06j Ω
 ℓ
 ZL
 d
 yi yB
 yS
 yL
 B
 ′B
 
R
0( )
 
R
0( )
 yS
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Projetar os tocos simples e duplos (simétricos!!!)
dtoco = 0,116*𝜆g à 7,6 mm 
0,299*𝜆gà 19,56 mm
ltoco = 0,067*𝜆gà 4,4 mm
 ℓ
 ZL
 d
 yi yB
 yS
 yL
 B
 ′B
 
R
0( )
 
R
0( )
 yS
Tocos simples
S11, Zint melhores?
Otimizar, varredura
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Varredura de parametros do toco: dtoco e ltoco
Setup solver > Parameter sweep > New. Seq. > New parameters > Check / Start
Add Marker > S11 (-10dB) à BW
Smith Chart (antena descasada, antena casada, casamento otimizado)
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Gerar Layouts
Modeling > Import/Export > 2D Files > DXF
*Criar novo arquivo no CST e testar o layout DXF gerado