Метод моментов (МоМ) - численный метод, преобразующий непрерывные интегральные уравнения Максвелла в приближённую дискретную формулировку, требующую инверсии большой матрицы. Создание сетки - это процесс преобразования непрерывной области в дискретную область для решения уравнений. Для дискретизации поверхностей обычно используются треугольники или прямоугольники. Антенна Toolbox™ использует треугольный элемент для зацепления, так как он лучше соответствует произвольным профилированным поверхностям. Треугольники используются для аппроксимации поверхностного тока с помощью базисных функций Рао-Уилтона-Глиссона (RWG). Чтобы получить точный результат, убедитесь, что большое количество треугольников присутствует в области, где изменение тока является самым высоким. Эта область обычно является либо углами в геометрии антенны, либо в точке возбуждения антенны.
В окне «Панель инструментов антенны» антенные структуры автоматически образуют сетку на основе выбранной частоты анализа. Для функций анализа, которые принимают скалярную частоту, антенны образуют сетку на этой единственной частоте, чтобы удовлетворить минимальным требуемым треугольникам. Затем функции вычисляют соответствующий антенный параметр.
d = dipole; impedance(d,75e6); mesh(d)
В приведенном выше примере перед вычислением импеданса при этом значении диполь автоматически входит в сеть с частотой 75 МГц. Команда mesh используется для просмотра диполя с сетками. Число треугольников - 44.
Для функций анализа, принимающих частотный вектор (impedance, sparameters, returnLoss, vswr), каждая антенна входит в сеть один раз на самой высокой частоте. Затем функции вычисляют соответствующие параметры антенны на всех частотах в диапазоне.
d = dipole; impedance(d,75e6:1e6;85e6); mesh(d)
В приведенном выше примере перед вычислением импеданса на всех частотах от 75 до 85 МГц диполь находится в сети на самой высокой частоте, 85 МГц. Сопряжение на самой высокой частоте, 85 МГц, обеспечивает максимальное количество треугольников и более плавный график полного сопротивления диполя. Команда mesh используется для просмотра диполя с сетками. Число треугольников - 48, что больше, чем одночастотная сетка.
Можно выбрать сетку структуры вручную с наибольшей интересующей частотой. Создание сетки вручную выполняется путем задания максимальной длины кромки, используемой для дискретизации структуры. Одним из вариантов является указание значения, которое должно составлять одну десятую длины волны на самой высокой интересующей частоте. Например:
sp = spiralArchimedean;
freq = 0.8e9:100e6:2.5e9;
lambda = 3e8/freq(end);
mesh (sp,'MaxEdgeLength',lambda/10);
Кроме того, можно выполнить анализ с наибольшей интересующей частотой и получить максимальную длину кромки. Укажите максимальную длину кромки с помощью mesh как показано на рисунке. Эта сетка используется для всех других расчетов.
sp = spiralArchimedean;
freq = 0.8e9:100e6:2.5e9;
temp = axialRatio(sp,freq(end), 0, 90);
meshdata = mesh(sp);
mesh(sp,'MaxEdgeLength',meshdata.MaxEdgeLength);
Для наложения сетки на полоску включить в полоску, по меньшей мере, 10 треугольников на длину волны. Это правило применяется для таких структур, как диполи, монополии и петли. Антенна Antenna Toolbox автоматически удовлетворяет требованиям на основе заданной частоты анализа. Структурированная сетка, сформированная в таких случаях, показана:
Для создания сетки поверхности рекомендуется иметь не менее 100 элементов на длину волны в определенной области. Это правило применяется к структурам, таким как спирали, фрагменты и плоскости заземления в целом. Антенна Antenna Toolbox автоматически удовлетворяет требованиям на основе заданной частоты анализа. В этих случаях формируется неоднородная сетка, как показано на рисунке:
В области с более высокой плотностью тока добавляют большее количество треугольников.
Для антенн, использующих диэлектрики и металлы, Antenna Toolbox использует тетраэдры для дискретизации объема диэлектрической подложки.
Толщину диэлектрической подложки измеряют относительно длины волны. Диэлектрическая подложка толщиной менее или равной 1/50 длины волны является тонкой подложкой. При создании сетки антенны с использованием диэлектрика в автоматическом режиме тонкие подложки дают более точные решения.
Подложка толщиной 1/10 длины волны является толстой диэлектрической подложкой. Метод решения моментов требует 10 элементов на длину волны, чтобы получить точное решение. Ручное сопряжение дает более точные решения для антенн, использующих толстую диэлектрическую подложку, поскольку она удовлетворяет критериям 10 элементов на длину волны.
[1] Макаров, S.N. Antenna and EM Modeling с MATLAB, Нью-Йорк: Wiley & Sons, 2002