集總電路:電壓-電阻 V-R

設定參數

1. 主要設定 (Main-Setup)

這裡我們選擇三維，點擊右邊3D。(記住集總電路Lumped circuit，只有三維3D的情況有支援)

總尺寸-目前只做電壓源、電阻的試驗，因此三個方向給於格數皆為20，解析度delta=0.5mm。邊界條件的話，先給予完美磁性導體邊界。

總步數，目前只看電壓、電流分佈情形

2. 波源與觀測 (Wave & Ob.)

使用電壓源所以不用設定，選無波源(None)

3. 頻譜 & 場 (Spe.&Field)

模擬波長我們選擇500mm的連續波(CW)

4. 邊界條件 (B.C.)

邊界條件的話給予完美磁性導體邊界。

5. 結構設計 (Geo. Design)

勾選 ☑設計結構(Design structure)、因為我們要使用電壓源、電阻等集總電路(Lumped)元件，因此勾選 ☑Lumped 。輸出結構時會輸出Data_Lumped.csv，裡面紀錄著我們所使用的元件、數量、位置等。

要量測電壓、電流，勾選 ☑E,H,V,I (FFT)

確定無誤後，按下【輸出結構】即可輸出記憶體內描述結構的矩陣，好讓執行檔讀取

這時會產生Data_Materials.csv（判斷哪個地方有結構及是什麼材料）

Data_Lumped.csv (紀錄紀錄著我們所使用的元件、數量、位置)

在輸入區塊中輸入以下元件、然後按下【執行】

%------------電壓源 1 Voltage Source 1------------

% direction 1(+x),2(+y),3(+z),4(-x),5(-y),6(-z)

direction=3;

x1=(icenter-2)*gdx;

x2=(icenter-2)*gdx;

y1=(jcenter-1)*gdy;

y2=(jcenter)*gdy;

z1=(kcenter-1)*gdz;

z2=(kcenter+1)*gdz;

Resistance=50; %(ohmn) 電壓源內阻抗

Magnitude=1;

type=1; %1=正弦波

voltage_sources(1,:)=[x1,x2,y1,y2,z1,z2,direction,Resistance,Magnitude,type];

%----------------------------------

%------------電阻 1 Resistor 1------------

% direction 1(x),2(y),3(z)

direction=3;

x1=(icenter+1)*gdx;

x2=(icenter+1)*gdx;

y1=(jcenter-1)*gdy;

y2=(jcenter)*gdy;

z1=(kcenter-1)*gdz;

z2=(kcenter+1)*gdz;

Resistance=50; %(ohmn)

resistors(1,:)=[x1,x2,y1,y2,z1,z2,direction,Resistance];

%----------------------------------

%------------平面導體 1------------

% istart,iend,jstart,jend,kstart,kend,electronicmaterial

x1=(icenter-2)*gdx;

x2=(icenter+1)*gdx;

y1=(jcenter-1)*gdy;

y2=(jcenter)*gdy;

z1=(kcenter-1)*gdz;

z2=(kcenter-1)*gdz;

Conductivity=1e10;

wires(1,:)=[x1,x2,y1,y2,z1,z2,Conductivity];

%----------------------------------

%------------平面導體 1------------

% istart,iend,jstart,jend,kstart,kend,electronicmaterial

x1=(icenter-2)*gdx;

x2=(icenter+1)*gdx;

y1=(jcenter-1)*gdy;

y2=(jcenter)*gdy;

z1=(kcenter+1)*gdz;

z2=(kcenter+1)*gdz;

Conductivity=1e10;

wires(2,:)=[x1,x2,y1,y2,z1,z2,Conductivity];

%----------------------------------

%------------探測電流 1 Probe Current I 1------------

% direction 1(+Ix),2(+Iy),3(+Iz),4(-Ix),5(-Iy),6(-Iz)

direction=1

x1=(icenter-1)*gdx;

x2=(icenter-1)*gdx;

y1=(jcenter-1)*gdy;

y2=(jcenter)*gdy;

z1=(kcenter+1)*gdz;

z2=(kcenter+1)*gdz;

probe_currents(1,:)=[x1,x2,y1,y2,z1,z2,direction];

%----------------------------------

%------------探測電壓 Probe Voltage 1------------

% direction 1(+Vx),2(+Vy),3(+Vz),4(-Vx),5(-Vy),6(-Vz)

direction=3;

x1=(icenter)*gdx;

x2=(icenter)*gdx;

y1=(jcenter-1)*gdy;

y2=(jcenter)*gdy;

z1=(kcenter-1)*gdz;

z2=(kcenter+1)*gdz;

probe_voltages(1,:)=[x1,x2,y1,y2,z1,z2,direction];

%----------------------------------

%------------探測電場 1 Probe Electric 1------------

% direction 1(Ex),2(Ey),3(Ez),4(|E|)

direction=4;

x1=(icenter)*gdx;

x2=(icenter)*gdx;

y1=(jcenter-1)*gdy;

y2=(jcenter)*gdy;

z1=(kcenter+1)*gdz;

z2=(kcenter+1)*gdz;

probe_electric(1,:)=[x1,x2,y1,y2,z1,z2,direction];

%----------------------------------

%------------探測磁場 1 Probe Magnetic 1------------

% direction 1(Hx),2(Hy),3(Hz),4(|H|)

direction=4;

x1=(icenter)*gdx;

x2=(icenter)*gdx;

y1=(jcenter-1)*gdy;

y2=(jcenter)*gdy;

z1=(kcenter+1)*gdz;

z2=(kcenter+1)*gdz;

probe_magnetic(1,:)=[x1,x2,y1,y2,z1,z2,direction];

%----------------------------------

6. 模擬計算 (Calculation)

集總電路只有 Finite-difference time domain支援

當我們有勾選探測 ☑E,H,V,I(FFT)時，計算結果後會產生Result_ProbedFields.csv此檔。這裡是使用【參數設定介面=>分析結果】

讀取Result_ProbedFields.csv。會看到參數設定介面下，E,H,V,I(FFT)有值可以選擇。因為輸入是一單頻連續波(CW)，時域是一連續正弦波、頻域則只有一個點。

我們設定的結構是電壓源與電阻串聯，電壓源內阻抗為50 (ohm)、電壓為1 V的交流電正弦波，外部電阻為50 (ohm)

因此可知量測的電壓應為 V_L=Vs*(R_L/(R_s+R_L))=1*(50/(50+50))=0.5 V(伏特)。電流則為1/(50)50)=0.01A(安培)

從下圖可看結果

figure(99)

subplot(2,1,1)

for ii=1:n_V

a=num2str(ii,'%2.2d');

Probe=strcat('probe_V',a);

plot(eval(Probe));title(strcat('Probe Voltage : ',num2str(ii)));

end

subplot(2,1,2)

for ii=1:n_I

a=num2str(ii,'%2.2d');

Probe=strcat('probe_I',a);

plot(eval(Probe));title(strcat('Probe Current : ',num2str(ii)));

end

clear;clear global; clc;

Globalsetup;

ReadParameters;

Initializeparameters;

%E_Iso,PEC,M_Iso,PMC,E_Model1,M_Model1,E_AnIso,M_AnIso

%----------------------------------------------------------------------

direction = 1;

probe_currents(1,:)=[isrc+1,isrc+1,jsrc-1,jsrc+1,ksrc+1,ksrc+1,direction];

direction = 3;

probe_voltages(1,:)=[isrc+1,isrc+1,jsrc-1,jsrc,ksrc-1,ksrc+1,direction];

direction = 3;

probe_electric_fields(1,:)=[isrc+1,isrc+1,jsrc-1,jsrc,ksrc+1,ksrc+1,direction];

direction = 3;

probe_magnetic_fields(1,:)=[isrc+1,isrc+1,jsrc-1,jsrc,ksrc+1,ksrc+1,direction];

sigma=1e10;

wires(1,:)=[isrc-2,isrc+1,jsrc-1,jsrc,ksrc-1,ksrc-1,sigma];

wires(2,:)=[isrc-2,isrc+1,jsrc-1,jsrc,ksrc+1,ksrc+1,sigma];

direction =3; R = 50; amp = 1; type = 1;

voltage_sources(1,:)=[isrc-2,isrc-2,jsrc-1,jsrc,ksrc-1,ksrc+1,direction,R,amp,type];

direction = 3;R = 50;

resistors(1,:)=[isrc+1,isrc+1,jsrc-1,jsrc,ksrc-1,ksrc+1,direction,R];

%======================

% Output Parameters

%======================

WriteParameters