Проводной решатель

Следующее является сокращенным описанием деривации уравнений, решенных для проводным решателем. Для более подробной информации см. [1].

Для PEC (Совершенный электрически проведение) провода, граничные условия требуют, чтобы тангенциальный компонент общего электрического поля на проводной поверхности был нулем:

(E+Ei)tan=0  (1)

Можно также выразить уравнение в терминах поверхностной плотности тока, Js, на проводе PEC и его пространственной производной. Это сделано путем интеграции эффекта поверхностной плотности тока с помощью функции Грина, g(|rr'|). Функция Грина абстрактно представляет эффект бесконечно малого источника поверхностной плотности тока, расположенного в r' на электрических и магнитных полях в наблюдательном посте r. Функция Грина для распространения свободного пространства:

g(|rr'|)=exp(jk|rr'|)4π|rr'|     (2)

где k=ωε0μ0 номер волны, и ω является угловой частотой. В общем случае следующие шаги необходимы, чтобы решить электромагнитное (EM) проблема и получить поля EM в носителе. Чтобы представлять проблему EM точно, и продольные и поперечные составляющие интегрированного тока учтены на проводной поверхности и требуют того Eq. (1) держит над целой проводной поверхностью. Дискретизируйте Eq. (1) по конечному множеству точек или основных функций, чтобы получить набор уравнений. Дискретизируйте поверхностную плотность тока в конечное множество основных функций, чтобы получить набор неизвестных. Решите систему уравнений неизвестных, чтобы дать к дискретному приближению поверхностной текущей плотности на проводе. Эти плотности тока включают вычисление электромагнитных полей в любой желаемой точке. Для тонких проводов перечисленные выше шаги являются исчерпывающими и, упрощают функцию Грина до:

g(ra)=exp(jkra)4πra     (3)

также называемый тонко-проводным приближением ядра, где ra=r2+a2 аппроксимированное среднее значение расстояния |rr'|, r является расстоянием между бесконечно малым поверхностным источником плотности тока и проводной осью, и a является проводным радиусом. Кроме того, плотность тока на проводе заменяется проводным током I=2πa|Js||. Используя вышеупомянутое приближение, запишите Eq. (1) как:

(jωμ0s[(Is)e(s)g(ra)+1k2dI(s)dsg(ra)]ds+Ei)tan=0    (4)

где s является продольным местоположением вдоль провода и e(s) единичный вектор, представляющий проводную ориентацию в том местоположении. Дискретизируйте провод в конечное число сегментов s(m) где m = 1....N, и затем далее дискретизируйте Eq. (4) в конечное множество уравнений, наложенных в точках, совпадающих с p = 1....N получить:

m=1N0hm[epemIm(sm)+epk2dIm(sm)dsm]g(ra)dsm=epEijωμ0     (5)

где Im(sm) является распределением тока вдоль сегмента m, аппроксимированного полиномом формы:

Im(sm)=i=0nmIm,i(smhm2hm)i,0smhm,m=1,....,N     (6)

с hm, являющимся длиной сегмента и nm выбранная степень полинома (который отличается от сегмента до сегмента). Замена Eq. (6) в (5), система уравнений может быть написана в матричном формате как:

[Zp,mi][Imi]=[Vex,p]      (7)

где [Zp,mi] является матрицей импеданса, [Imi] вектор неизвестных коэффициентов, представляющих ток на проводе, и [Vexp,p] вектор возбуждения. Больше подробной информации о вычислении элементов [Zp,mi] предоставлено в [1].

Ссылки

[1] Попович, B.C, М.Б. Драгович и А.Р. Дьердьевич. Анализ и синтез нажатия изысканий проволочных антенн, 1982

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте