Analisi di strutture planari tridimensionali alle microonde tramite simulazione software con Sonnet Lite 7.0c

In questa tesi verrà analizzato e provato il software si simulazione di campi elettromagnetici Sonnet Lite 7.0c che è la versione ”alleggerita” del Sonnet Professional.
Dopo una rapida introduzione nel capitolo 1 dove vengono illustrate alcune delle ragioni per le quali è importante un software di simulazione, il capitolo 2 propone una completa presentazione delle funzionalità di Sonnet Lite.
Il capitolo 3, che conclude la prima parte della tesi, è dedicato alla teoria che sta alla base dell’analisi armonica del metodo dei momenti usato dal programma. Verrà illustrata un’analisi di Galerkin di circuiti microstrip con geometria planare arbitraria racchiusa in una scatola rettangolare di materiale conduttore.
Nella seconda parte della tesi vi sono tre prove importanti atte a dare una quantificazione numerica e qualitativa dell’accuratezza garantita dalla simulazione. In particolare il capitolo 4 si propone di valutare l’errore commesso da Sonnet nell’effettuare il sottosezionamento delle parti metalliche del circuito in esame. Per fare questo verrà analizzata una stripline standard, cioè una struttura costituita da una semplice linea dritta. Dal momento che per essa esiste una precisa soluzione teorica, sarà analizzata una particolare stripline per la quale conosciamo già quali risultati teoricamente esatti dovremmo ottenere. Confrontandoli con i risultati ottenuti tramite simulazione Sonnet possiamo verificare l’errore da questo commesso. Dimostreremo che, sotto opportune condizioni, l’errore di discretizzazione diminuisce linearmente con la diminuzione della dimensione delle celle di sottosezionamento.
Il capitolo 5 considera invece un altro fattore d’errore, non considerato nella precedente prova, ovvero l’errore nel modellamento della dispersione. Per fare questo si pone un condensatore al centro di una linea microstrip. Questo elemento concentrato è indipendente dalla frequenza quindi ogni variazione della sua capacità con la frequenza costituisce un errore nell’analisi della dispersione.
La parte dedicata alla valutazione dell’accuratezza si conclude con il capitolo 6 dove, per mezzo di una stripline accoppiata, cercheremo di dare una quantificazione del rumore di fondo presente in Sonnet. In questo capitolo verrà anche illustrata l’estrapolazione di Richardson, una tecnica che, entro certi limiti, permette di avere una convergenza migliore dei risultati ottenuti. La terza parte, infine, è dedicata all’applicazione di alcuni esempi. Il capitolo 7 studierà l’accoppiatore direzionale branch-line.
Il capitolo 8 presenterà una raccolta di esempi, alcuni molto semplici, per dare una visione delle potenzialità offerte da questo software.
Nell’appendice A viene illustrato l’integrale ellittico completo del primo tipo, utile per completare la teoria accennata nei capitoli 4 e 6.
Nell’appendice B si discuterà in quali situazioni Sonnet può produrre risultati errati e come fare per ovviare a questi limiti.
Nell’appendice C si illustreranno quali accorgimenti usare per rendere un’analisi più veloce in termini di tempo computazionale.
Nelle appendici D ed E, infine, vi sono tutti i dati e tutte le tabelle che, per comodità tipografica, non sono state stampate nei vari capitoli a cui fanno riferimento.