Источник напряжения

Назначение

Условие Источник напряжения предназначено для возбуждения электромагнитного поля путем задания известного электрического напряжения вдоль выбранного ребра или геометрической линии модели.

В САПР «ГАММА» источник напряжения реализован как идеализированный источник, характеризующийся:

• положением;
• направлением;
• амплитудой напряжения.

Источник напряжения применяется в тех случаях, когда величина возбуждающего напряжения известна заранее, а ток и электромагнитный отклик конструкции должны быть определены в результате расчета.

Типичные области применения:

• моделирование питания электронных устройств;
• возбуждение дипольных антенн;
• моделирование источников ЭДС;
• исследование распределения токов при известном напряжении;
• анализ резонаторных структур;
• тестирование электродинамических моделей.

Физический смысл

Источник напряжения задает фиксированную разность электрических потенциалов вдоль выбранного ребра или геометрической линии.

В реальном устройстве такое напряжение может создаваться:

• генератором сигналов;
• источником питания;
• аккумулятором;
• источником ЭДС;
• внешней электрической цепью.

При использовании условия Источник напряжения внешняя схема не моделируется. Вместо этого решателю непосредственно задается известное напряжение.

В результате расчета САПР «ГАММА» определяет:

• протекающий электрический ток;
• распределение электрического поля;
• распределение магнитного поля;
• распределение поверхностных токов;
• электромагнитный отклик конструкции.

Следует учитывать, что источник напряжения представляет собой идеализированную математическую модель и поддерживает заданную разность потенциалов независимо от тока, необходимого для ее формирования.

Когда использовать

Рекомендуется использовать источник напряжения, если необходимо:

• задать известное напряжение возбуждения;
• определить ток при заданном напряжении;
• исследовать электрическое поле;
• выполнить тестовое моделирование;
• смоделировать работу источника питания;
• анализировать отклик конструкции на известное напряжение.

Типичные примеры:

• питание дипольной антенны;
• возбуждение резонатора;
• моделирование источника ЭДС;
• анализ токов в проводящей конструкции.

Когда не использовать

Не рекомендуется использовать источник напряжения, если:

• известно значение тока, а не напряжения;
• требуется моделирование реального входного тракта;
• необходимо рассчитывать S-параметры;
• возбуждение осуществляется через коаксиальную или волноводную линию;
• требуется моделирование распределенного объемного источника.

Отличие от других условий возбуждения

Условие	Что задается	Типичное применение
Источник напряжения	Напряжение	Возбуждение по известному напряжению
Источник тока	Электрический ток	Возбуждение по известному току
Сосредоточенный порт	Напряжение или мощность относительно опорного сопротивления	Подключение линии передачи
Волновой порт	Электромагнитная мода	Возбуждение линий передачи и волноводов
Точечный источник	Электрический или магнитный диполь	Локальное излучение

Назначение условия в САПР «ГАММА»

Требования к геометрии

Источник напряжения может быть назначен:

• на ребро существующей геометрии;

  

• на предварительно созданную геометрическую линию.

  

Использование ребра удобно, если путь приложения напряжения определяется геометрией модели.

Использование отдельной геометрической линии рекомендуется в случаях, когда необходимо независимо задать положение источника или создать условный путь приложения напряжения.

Независимо от способа назначения выбранный объект должен соответствовать предполагаемому месту приложения напряжения.

Создание условия

Для назначения источника напряжения необходимо:

1. Открыть вкладку Решение.

   

2. В выпадающем списке Источника тока выбрать команду Источник напряжения.

   

3. Нажать кнопку Выбрать.

   

4. В 3D-области выделить ребро модели или ранее созданную геометрическую линию. В примере показано назначение на ребро модели.

   

5. Убедиться, что информация о выбранном объекте отображается в окне Назначить источник тока в поле Позиция.

   

6. Если требуется, настроить направление источника с помощью кнопки Направление вращения.

   

7. Задать значение напряжения или оставить значение по умолчанию.

   

8. Нажать Применить, затем ОК.

   

После создания источник появится в дереве проекта в разделе Условия в папке Точечные и линейные источники.

Параметры

Позиция

Поле Позиция отображает выбранный геометрический объект, на который назначается источник напряжения.

В качестве объекта может использоваться:

• ребро модели;
• геометрическая линия.

Направление

Определяет положительное направление отсчета напряжения вдоль выбранного объекта.

В САПР «ГАММА» доступны два варианта:

• Первое направление;
• Второе направление.

Переключение выполняется кнопкой изменения направления.

Изменение направления приводит к изменению полярности источника.

Напряжение, В

Определяет амплитуду прикладываемого напряжения.

Единица измерения:

В

Значение по умолчанию:

1 В

В линейной постановке задачи увеличение напряжения приводит к пропорциональному увеличению электрического поля и возникающих токов.

Проверка корректности назначения

После назначения источника рекомендуется убедиться, что:

• выбран правильный геометрический объект;
• направление соответствует требуемой полярности;
• напряжение задано в вольтах;
• источник расположен в предполагаемом месте питания конструкции;
• отсутствуют конфликтующие условия возбуждения.

После выполнения расчета рекомендуется проверить:

• распределение потенциала;
• распределение токов;
• распределение электрического поля;
• соответствие полярности ожидаемому результату.

Типичные ошибки

Ошибка	Последствие
Выбрано неподходящее ребро или линия	Некорректное возбуждение
Неверно выбрано направление	Инверсия полярности источника
Ошибка в величине напряжения	Некорректный уровень возбуждения
Использование источника напряжения вместо порта	Некорректная постановка задачи при расчете S-параметров
Назначение источника в неверной области модели	Недостоверные результаты