การพัฒนาอัลกอริทึมของการวนรอบคลื่นส าหรับการเรียนการสอนด้านวิศวกรรมไมโครเวฟ

Development of wave iterative algorithm for microwave engineering education.

Name: พินิจ เนื่องภิรมย์

ThaSH: อัลกอริทึม -- การศึกษาและการสอน

ThaSH: ไมโครเวฟ -- การศึกษาและการสอน

ThaSH: สื่อการสอน

Abstract: วิทยานิพนธ์ฉบับนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาอัลกอริทึมของการวนรอบคลื่นโดยใช้หลักการ ของคลื่นตกกระทบ (Incident Wave) คลื่นสะท้อนกลับ (Reflected Wave) และคลื่นส่งผ่าน (Transmitted Wave) ที่มีการแพร่กระจายบนโครงสร้างของวงจรช่องแคบในท่อน าคลื่น ที่ก าหนด พื้นที่เป็นส่วนตัวน า (Conductor) และส่วนไดอิเล็กตริก (Dielectric) รูปแบบการค านวณจะถูกแบ่ง ตามกายภาพของคลื่นที่ปรากฏในพื้นที่ ที่แบ่งออกเป็น 2 โดเมน ได้แก่โดเมนจริง (Real Domain) หรือพิกเซล (Pixel) และโดเมนสเปคตรัม (Spectrum Domain) หรือโมด (Modes) โดยใช้ทฤษฎีของ พารามิเตอร์กระจัดกระจาย เงื่อนไขขอบ และการหาผลรวมของคลื่นในตัวกลางในท่อน าคลื่นที่ อาศัยเครื่องมือการแปลงสภาพฟูเรียร์อย่างเร็ว (Fast Fourier Transform) ส าหรับวิเคราะห์วงจร จากนั้น ออกแบบและสร้างเป็นโปรแกรมจ าลองโดยใช้ฟังก์ชันการประสานงานกับผู้ใช้ทางกราฟิก (Graphical User Interface: GUI) ของโปรแกรม MATLAB เพื่อให้สามารถวิเคราะห์วงจรที่มีความ ซับซ้อนมากขึ้น และเพิ่มความสามารถของโปรแกรมส าหรับวิเคราะห์โครงสร้างวงจรช่องแคบที่มี รูปแบบหลากหลาย จากนั้นผู้วิจัยได้น าเครื่องมือที่สร้างขึ้นมาใช้ประกอบการเรียนการสอนเรื่อง การประยุกต์ใช้งานความถี่ไมโครเวฟ ร่วมกับรูปแบบการเรียนการสอนที่พัฒนาขึ้น ที่เรียกว่า SMISEA Model ที่ประกอบไปด้วย 6 ขั้นตอน ได้แก่ 1) ขั้นการค้นคว้า (Search) 2) ขั้นการสร้าง แรงจูงใจ (Motivation) 3) ขั้นการให้เนื้อหา (Information) 4) ขั้นการแก้ปัญหา (Solving) 5) ขั้น การประเมินผล (Evaluation) และ 6) ขั้นการประยุกต์ใช้งาน (Apply) หลังจากนั้นน ารูปแบบ ดังกล่าวมาสร้างเป็นเครื่องมือส าหรับใช้ในการวิจัยที่เรียกว่าชุดการสอน ที่ประกอบไปด้วย คู่มือครู โปรแกรมจ าลอง ชุดสาธิต สื่อน าเสนอ ใบเนื้อหา และแบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน โดย กลุ่มตัวอย่างที่ใช้ในการวิจัยได้แก่ นักศึกษาระดับปริญญาตรีที่ลงทะเบียนเรียนวิชาวิศวกรรม ไมโครเวฟ หลักสูตรครุศาสตร์อุตสาหกรรมบัณฑิต สาขาวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์และ โทรคมนาคม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลล้านนา จ านวน 25 คน โดยเลือกแบบเจาะจง ผลของการวิจัยสรุปได้ดังนี้ 1) การพัฒนาอัลกอริทึมของวิธีการวนรอบคลื่นประยุกต์ใน รูปแบบของโปรแกรมจ าลองส าหรับวิเคราะห์วงจรช่องแคบในท่อน าคลื่นมีความถูกต้องและ สอดคล้องกันกับโปรแกรมจ าลองในเชิงพาณิชย์ CST Microwave Studio® โดยมีค่าของความ คลาดเคลื่อนไม่เกิน ± 5 เปอร์เซ็นต์ 2) ผลของการสร้างและทดสอบวงจรกรองผ่านแถบความถี่ ไมโครเวฟในท่อน าคลื่นด้วยโปรแกรมจ าลองที่พัฒนาขึ้นและโปรแกรมจ าลองเชิงพาณิชย์ มีความ สอดคล้องกันกับผลการวัดจากเครื่องมือวิเคราะห์โครงข่าย (Network Analyzer) โดยมีค่าของความ คลาดเคลื่อนไม่เกิน ± 5 เปอร์เซ็นต์ 3) ประสิทธิภาพของรูปแบบการเรียนการสอนที่เน้นผู้เรียนเป็น ส าคัญแบบ SMISEA Model ส าหรับการศึกษาด้านวิศวกรรมไมโครเวฟ เรื่องการประยุกต์ใช้งาน ความถี่ไมโครเวฟ ที่ทดสอบกับกลุ่มตัวอย่างโดยใช้ชุดการสอนที่พัฒนาขึ้นมีประสิทธิภาพ เท่ากับ 76.07/76.73ที่สูงกว่าเกณฑ์มาตรฐานที่ก าหนด 75/75 ดังนั้นสรุปได้ว่า การพัฒนาอัลกอริทึมของ การวนรอบคลื่นส าหรับการเรียนการสอนด้านวิศวกรรมไมโครเวฟ สามารถน าไปประยุกต์ใช้งาน ในรูปแบบของโปรแกรมจ าลองส าหรับวิเคราะห์วงจรกรองความถี่ในท่อน าคลื่นไมโครเวฟได้ ถูกต้องและแก้ปัญหาการเรียนการสอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

Abstract: This dissertation aims to give the development of Wave Iterative Algorithm using the principles of Incident Wave, Reflected Wave and Transmitted Wave within propagate on the iris structure in Waveguide that defines to conductor and dielectric. Calculation model will be determined by structure of the waves in the area that are divided into 2 domains, including Real domain or Pixels and the Spectrum domain or Modes. The theory of Scattering parameter, Boundary condition and the summation of waves in the Waveguide with the Fast Fourier transform were applied for the propose circuit. The simulation software has been developed with the function of Graphical User Interface (GUI) by MATLAB® program. The software can be applied to analyze the Iris structure in Waveguide that are complicated and various. We applied the simulation tool for microwave engineering education in cooperated with instructional development model. The student-centered learning SMISEA model, composes of 6 step: 1) Search, 2) Motivation, 3) Information, 4) Solving, 5) Evaluation and 6) Apply. An instructional package of microwave engineering course consists of the teacher’s manual, simulation tool, demonstration set, PowerPoint media, content set and achievement test. Samples were 25 students who registered in microwave engineering course of Technical Education, major of electronic and telecommunication engineering at the Rajamangala University of Technology Lanna. The research results were as following. 1) The developed WIM algorithm agreed well with the CST Microwave Studio software at less than 5% of computation error. 2) Measured results using network analyzer of the proposed filters circuit were successfully in comparing with commercial simulation program at less than 5% of measured error. 3) The efficiency of the SMISEA model for microwave engineering education had efficiency at 76.07/76.73 which is higher than 75/75. In conclusion, the developed of Wave Iterative Algorithm for microwave engineering education can be applied for simulation tool, to use analysis of the Waveguide filter circuits and resolve problems in teaching.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ. สำนักหอสมุดกลาง

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: library@kmutnb.ac.th

Name: สมศักดิ์ อรรคทิมากูล

Role: ที่ปรึกษาดุษฎีนิพนธ์

Email : ssa@kmutnb.ac.th

Created: 2558

Modified: 2024-11-14

Issued: 2559-08-16

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: E-THESIS

tha

DegreeName: ปรัชญาดุษฎีบัณฑิต

Level: ปริญญาเอก

Descipline: วิศวกรรมไฟฟ้าศึกษา

Grantor: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	B15990448.pdf	8.89 MB	48	2026-05-26 18:16:01

ใช้เวลา

0.028044 วินาที