集總元件

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Lumped Circuit 集總電路主要是參考這本書寫的

對照引用 Comparison & Reference：

The Finite Difference Time Domain Method for Electromagnetics: With MATLAB Simulations

Atef Z. Elsherbeni, Veysel Demir

覺得他的表示圖法不錯看也清楚、因此在集總電路的表示法就仿照他的。主要能用的工具有電壓源Voltage Source, 電流源Current Source, 電阻 Resistor， 電感 Inductor，電容 Capacitor，二極體 Diode 這些基本電子元件。

要記得輸入任何元件時，都有其編號。例如我們拿電壓源

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

其中1就是只電壓源元件1，如果系統內有兩顆電壓源，那麼第二顆記得寫二，否則會覆蓋過去永遠只有一顆，以此列推。

另外x1,x2,y1,y2,z1,z2則是座標位置。

且對應方向，必須最少有兩個格子以上才可以。也就是說，如果現在要一個z方向的電壓源，那麼至少要是z1=1,z2=2才可，z1,z2兩者位置不能一樣。

direction 則是方向

有正負號、方向性的，如電壓源、電流源、二極體，方向有六個

directioz=1 => +x 方向

directioz=2 => +y 方向

directioz=3 => +z 方向

directioz=4 => -x 方向

directioz=5 => -y 方向

directioz=6 => -z 方向

電阻、電感、電容則沒有分正負號、方向性

directioz=1 => x 方向

directioz=2 => y 方向

directioz=3 => z 方向

我們舉一個例子，模擬系統上放置三個電壓源，各在+x,+y,-z上，所以各個元件的對應方向都有最少兩格的限制。

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

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

direction=1;

x1=icenter-1;

x2=icenter;

y1=jcenter;

y2=jcenter;

z1=kcenter;

z2=kcenter;

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];

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

%------------電壓源 2 Voltage Source 2------------

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

direction=2;

x1=icenter;

x2=icenter;

y1=jcenter-1;

y2=jcenter;

z1=kcenter;

z2=kcenter;

Resistance=50; %(ohmn) 電壓源內阻抗

Magnitude=1;

type=1; %1=正弦波

voltage_sources(2,:)=[x1,x2,y1,y2,z1,z2,direction,Resistance,Magnitude,type];

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

%------------電壓源 3 Voltage Source 3------------

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

direction=6;

x1=icenter;

x2=icenter;

y1=jcenter;

y2=jcenter;

z1=kcenter;

z2=kcenter+1;

Resistance=50; %(ohmn) 電壓源內阻抗

Magnitude=1;

type=1; %1=正弦波

voltage_sources(3,:)=[x1,x2,y1,y2,z1,z2,direction,Resistance,Magnitude,type];

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

執行結果，我們可看到電壓源的正負號方向，各為+x,+y,-z方向。

(元件的外匡要兩格以上才會顯示)

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

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

direction=1;

x1=icenter-1;

x2=icenter-1;

y1=jcenter-1;

y2=jcenter;

z1=kcenter-1;

z2=kcenter+1;

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];

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

%------------電流源 1 Current Source 1-------------

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

direction=3;

x1=icenter-1;

x2=icenter-1;

y1=jcenter-1;

y2=jcenter;

z1=kcenter-1;

z2=kcenter+1;

Resistance=50; %(ohmn)

Magnitude=1;

type=1;

current_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;

x2=icenter-1;

y1=jcenter-1;

y2=jcenter;

z1=kcenter-1;

z2=kcenter+1;

Resistance=50; %(ohmn)

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

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

%------------電容 1 Capacitor 1------------

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

direction=3;

x1=icenter-1;

x2=icenter-1;

y1=jcenter-1;

y2=jcenter;

z1=kcenter-1;

z2=kcenter+1;

Capacitance=1e-12; %(farads)

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

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

%------------電感 1 inductor 1------------

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

direction=3;

x1=icenter-1;

x2=icenter-1;

y1=jcenter-1;

y2=jcenter;

z1=kcenter-1;

z2=kcenter+1;

Inductance=1e-9; %(henrys)

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

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

%------------二極體 1 diode 1------------

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

direction=3;

x1=icenter-1;

x2=icenter-1;

y1=jcenter-1;

y2=jcenter;

z1=kcenter-1;

z2=kcenter+1;

Inductance=1e-9; %(henrys)

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

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

%------------平面導體 1------------

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

x1=icenter-1;

x2=icenter-1;

y1=jcenter-1;

y2=jcenter;

z1=kcenter-1;

z2=kcenter+1;

Conductivity=1e10;

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

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

這個就是電路板上面的銅或其他金屬導體，簡單來說就是導線的意思。只能輸入一個固定的電導率。

若導線想使用色散材料模型，那麼可使用一般結構裡的薄膜(thin_film)，與Lumped的平面導體一樣都是單層。

%=================薄膜 thin_film===========================

nindex=1^2;

sigma=0;

choice='E_Iso'; %E_Iso,PEC,M_Iso,PMC,E_Model1,M_Model1,EM_Model1

x1=(icenter-3)*gdx;

x2=(icenter+3)*gdx;

y1=(jcenter-3)*gdy;

y2=(jcenter)*gdy;

z1=kcenter*gdz;

z2=kcenter*gdz;

Iso_thin_film(choice,nindex,sigma,x1,x2,y1,y2,z1,z2)

%=================薄膜 thin_film===========================