Гибридный метод MoM-PO для металлических антенн с большими рассеивателями

Гибридная физическая оптика (PO) метода моментов (MoM) вычислительный метод в Antenna Toolbox™ позволяет вам образцовым антеннам около больших рассеивателей, таких как параболические отражатели. Элемент антенны моделируется с помощью MoM, в то время как эффектом электрически больших структур является рассмотренная использование ПО.

Субдомен основные функции RWG и дополнительные размерности

Знакомые основные функции Вильтона Рао Глиссона (RWG) на треугольниках основаны [2].

В изображении для двух произвольных треугольных закрашенных фигур trn+ и trn-, имеющий области An+ и An- и совместно использующий общее ребро, ln основные функции имеет форму

где вектор, чертивший от свободной вершины треугольного trn+ к наблюдательному посту; вектор, чертивший от наблюдательного поста до свободной вершины треугольного trn-. Основная функция является нулем вне двух смежных треугольников. Векторная основная функция RWG линейна и не имеет никакого потока (то есть, не имеет никакого нормального компонента) через его контур.

От [1], наряду со стандартным определением, этот метод требует двух модульных векторов нормали и 2D единичных векторов, также показанных в фигуре. Вектор является плоскостью треугольного trn+; оба вектора перпендикулярны ребру ln. Они заданы в центре ребра ln, которые обозначаются. Направления

также показаны в фигуре. Этот метод принимает, что векторы нормали правильно (угол между смежным должен быть меньше чем 180 градусами), и исключительно заданный. Определенная векторная ориентация (например, внешние или внутренние векторы нормали) не имеет значения. Мы затем формируем два вектора векторного произведения,

и установите, что оба таких единичных вектора, направленные вдоль ребра, идентичны,

Только вектор в конечном счете необходим.

Область MoM и область ФО

Поверхностная плотность тока, на целой металлической поверхности расширена в N основные функции RWG. Однако часть таких основных функций принадлежит области MoM (или "точная область"), в то время как другая часть будет принадлежать Области ФО (или "аппроксимируют область"). Эти основные функции (или области) могут наложиться и быть произвольно распределены на пробеле (не обязательно быть непрерывными). Метод принимает что основные функции NMoM из области MoM впереди в списке и основных функциях NPO для Области ФО позже. Поэтому вы имеете

Решение MoM и решение ФО

Если нет никакой Области ФО, можно решить целую проблему с помощью MoM с одним квадратом системная матрица MoM, которая может быть подразделена на 4 матрицы как показано.

Данные показывают матричную интерпретацию гибридного MoM-PO и его сравнения с плоскостью решение MoM. Метод принимает, что подача антенны дает вектор, который описывает возбуждение, которое принадлежит области MoM только.

Гибридное решение сохраняет подматрицы и. Другими словами, метод решает стандартную систему линейных уравнений для области MoM, где излучение от Области ФО через рассматривается.

Гибридное решение игнорирует подматрицы, полностью. Здесь, токи в Области ФО не взаимодействуют друг с другом. Они найдены через излученное магнитное поле, из области MoM, с помощью Приближения ФО [1]. Новая матрица описывает эту операцию, и отрицательную единичную матрицу, E, который заменяет.

Открытие ZPO

Подходящее Приближение ФО имеет форму [1]

где δ составляет теневые эффекты. Если наблюдательный пост находится в теневой области, δ должен быть нулем. В противном случае это равняется ±1 в зависимости от направления падения относительно вектора нормали ориентации. Используя второй Eq. (4) урожаи:

Ссылка [1] основы изящный способ выразить неизвестные InPO явным образом, с помощью интересного изменения метода коллокации. Во-первых, мы рассматриваем узел коллокации, который склоняется к центру ребра определенной основной функции и находится в плюс треугольник. Мы затем умножаем Eq. (7) вектором. Поскольку нормальный компонент основной функции под интересом в ребре - все до одного, другие основные функции, совместно использующие тот же треугольник, не имеют никакого нормального компонента в этом ребре, результат становится

Повторите ту же операцию с минус треугольник и получите

Add оба Eqs. (8a) и (8b) вместе, разделите результат на два и преобразуйте тройное векторное произведение, чтобы получить

Поэтому по данным Eqs. (2) и (3),

Чтобы завершить деривацию, H-поле, излученное областью MoM, всегда написано в форме

где даны отдельными вкладами основной функции. В самом простом случае каждый такой вклад является дипольным излучением [3]. Замена Eq. (11) в Eq. (10) урожаи

Метод прямого решения

Согласно второй фигуре, двойная система уравнений имеет форму

Метод прямого решения приводит к замене выражения для ПО, текущей в первое уравнение,

Ссылки

[1] У. Джейкобус и Ф. М. Лэндсторфер, “Улучшенная Формулировка MM По для Рассеивания от 3D Отлично Проводящих Тел Произвольной Формы”, Сделка IEEE. Антенны и Распространение, издание AP-43, № 2, стр 162-169, февраль 1995.

[2] С. М. Рао, Д. Р. Вилтон и А. В. Глиссон, “Электромагнитное рассеивание поверхностями произвольной формы”, Сделка IEEE. Антенны и Распространение, издание AP-30, № 3, стр 409-418, май 1982.

[3] С. Макаров, антенна и моделирование EM в MATLAB, Вайли, Нью-Йорк, 2002.

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте