Feldinteraktion mit nichtlinear beladenen Strukturen

Ziel dieses Projektes ist es, an der Schnittstelle von drei verschiedenen Forschungsgebieten teilzunehmen:

  1. Physik der elektromagnetischen Feldinteraktion mit nichtlinear beladenen, elektrisch großen
    Strukturen und Oberflächen,
  2. neuartige technische Anwendungen für solche Strukturen und Oberflächen, und
  3. effiziente und stabile numerische Modellierung und Simulation solcher Strukturen und Oberflächen.

Während – zumindest im Prinzip – jedes Funkübertragungssystem ein Beispiel für die Anwendung von Elektromagnetische Feldwechselwirkung mit einer nichtlinear beladenen Struktur (Antenne verbunden mit Eingangsstufe einschließlich z.B. Mixer und Verstärker) und als solche gut verstanden ist und mit existierenden Werkzeugen entworfen werden kann, ist es die massive Beladung, d.h. die Verbindung von mehreren hunderten von nichtlinearen Lasten über einer elektrisch große Fläche, die neue Herausforderungen und Chancen für die Forschung bietet.Anwendungen, die für diese Art von Strukturen und Oberflächen vorgesehen sind oder bereits betrachtet wurden, umfassen energieselektive wellenformabhängige Absorption, Selbstfokussierung von Oberflächenwellen, HF-Begrenzung, Subwellenlängenabbildung, nichtlinearem Radar und Umschalten und Zeitdomänenfenstern u.A..

Das Forschungsprojekt wird in Kooperation mit Prof. Grivet-Talocia vom Institut für Elektronik und Telekommunikation Politecnico di Torino (POLITO), Italien, durchgeführt.Das Team von Prof. Grivet-Talocia verfügt über Kompetenzen in den Bereichen der Makromodellierung und schnellen Schaltungssimulationen, die beide für dieses Projekt unerlässlich sind.
Die EMC-Gruppe am POLITO hat große Beiträge sowohl in der Theorie als auch in der Anwendung von Makromodellierungstechniken für elektrische und elektromagnetische Systeme geleistet.Prof. Grivet-Talocia ist Co-Autor des ersten Buches über Passive Macromodeling [02], zusammen mit Dr. Gustavsen.Seit 2001 haben Prof. Grivet-Talocia und seine Gruppe das Tool IdEM, eine Sammlung von State-of-the-Art-Algorithmen für das Generieren von Makromodellen, entwickelt.

Box mit nichtlinear geladenem Gitter über der Blende.
Alle Seiten der Box sind a = 50 cm, die quadratische Öffnung ist b = 25 cm
und der Port Abstand beträgt c = 6,25 cm.
Das Raster besteht aus Streifen mit Streifenbreite 2 mm.
Die neun Ports sind mit antiparallelen Dioden abgeschlossen und schaffen
einen feldabhängige Abschirmung.
Eine Gaußscher Puls mit ebenen Wellenfronten trifft auf die Struktur.
Das Streufeld wird an Beobachtern innerhalb und außerhalb der Kavität gemessen
(Beobachter nicht angezeigt).

(a): maximale elektrische Feldstärke an einem einzelnen Beobachter im
Inneren der in Fig. 1 dargestellte Box für unterschiedliche Anregungsamplituden.
(b): Shielding Effectiveness der gleichen Struktur in Abhängigkeit von
der Einfallsfeldamplitude für verschiedene Beobachter innerhalb der Box,
wobei jede Kurve einer anderen Position entspricht, wie durch die
Markierungen im Piktogramm oben rechts angegeben.

Finanzierung: DFG
Kooperationspartner: Department of Electronics and Telecommunications
Politecnico di Torino (POLITO)
Torino, Italy
Kontakt: Torben Wendt, M. Sc.

Quellen:[01] C. Yang, H.-D. Brüns, P. Liu, C. Schuster, “Impulse Response Optimization of Band-Limited Frequency Data for Hybrid Field-Circuit Simulation of Large-Scale Energy-Selective Diode Grids”, IEEE TRANSACTIONS ON ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY, VOL. 58, NO. 4 (2016).[02] S. Grivet-Talocia and B. Gustavsen, Passive Macromodeling: Theory and Applications. New York: John Wiley and Sons (2016).