Метод моментов (MoM) является численным методом, который преобразует непрерывные интегральные уравнения Максвелла в приблизительную дискретную формулировку, которая требует инверсии большой матрицы. Сетка - это процесс преобразования непрерывной области в дискретную область для решения уравнений. Для дискретизации поверхностей обычно используются треугольники или прямоугольники. Antenna Toolbox™ использует треугольный элемент для сетки, так как он лучше соответствует произвольным профилированным поверхностям. Треугольники используются для аппроксимации поверхностного тока с помощью функций базиса 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 или углами в геометрии антенны, или в точке, где антенна возбуждена.
В Antenna Toolbox антенна структурирует mesh автоматически на основе выбранной частоты анализа. Для функций анализа, которые принимают скалярную частоту, антенны заедают на этой одной частоте, чтобы удовлетворить минимальным треугольникам. Затем функции вычисляют соответствующий параметр антенны.
d = dipole; impedance(d,75e6); mesh(d)
В приведенном выше примере диполь автоматически зацепляется на частоте 75 МГц перед вычислением импеданса при этом значении. Используйте команду mesh, чтобы просмотреть сетчатый диполь. Количество треугольников - 44.
Для функций анализа, которые принимают вектор частоты (impedance, sparameters, returnLoss, vswr), каждая антенна сеет один раз на самой высокой частоте. Затем функции вычисляют соответствующие параметры антенны на всех частотах в области значений.
d = dipole; impedance(d,75e6:1e6;85e6); mesh(d)
В приведенном выше примере диполь зацепляется на самой высокой частоте, 85 МГц автоматически перед вычислением импеданса на всех частотах от 75 до 85 МГц. Сетка на самой высокой частоте, 85 МГц, обеспечивает максимальное количество треугольников и более плавный график дипольного импеданса. Используйте команду mesh, чтобы просмотреть сетчатый диполь. Количество треугольников составляет 48, что больше, чем сетка с одной частотой.
Можно принять решение создать сетку структуры вручную на самой высокой интересующей частоте. Создание сетки вручную осуществляется путем определения максимальной длины ребра, которая используется для дискретизации структуры. Один из опций состоит в том, чтобы задать значение, которое будет одной десятой длины волны на самой высокой интересующей частоте. Для примера:
sp = spiralArchimedean;
freq = 0.8e9:100e6:2.5e9;
lambda = 3e8/freq(end);
mesh (sp,'MaxEdgeLength',lambda/10);
Кроме того, можно запустить анализ на самой высокой интересующей частоте и получить максимальную длину ребра. Задайте эту максимальную длину ребра используя mesh функция, как показано. Этот mesh используется для всех других вычислений.
sp = spiralArchimedean;
freq = 0.8e9:100e6:2.5e9;
temp = axialRatio(sp,freq(end), 0, 90);
meshdata = mesh(sp);
mesh(sp,'MaxEdgeLength',meshdata.MaxEdgeLength);
Для сетки полосы включают по меньшей мере 10 треугольников на длину волны в полосе. Это правило применяется к таким структурам, как диполи, монополи и циклы. Antenna Toolbox автоматически удовлетворяет требованиям, исходя из заданной частоты анализа. Структурированный mesh, сгенерированная в таких случаях, показан:
Для сетки поверхности рекомендуется, чтобы в определенной области было по меньшей мере 100 элементов на длину волны. Это правило применимо к таким структурам, как спирали, закрашенные фигуры и наземные плоскости в целом. Antenna Toolbox автоматически удовлетворяет требованиям, исходя из заданной частоты анализа. В этих случаях неоднородный mesh генерируется как показано:
В областях с более высокой плотностью тока добавляют большее количество треугольников.
Для антенн, использующих диэлектрики и металлы, Antenna Toolbox использует тетраэдры, чтобы дискретизировать объем диэлектрической подложки.
Толщину диэлектрической подложки измеряют относительно длины волны. Диэлектрическая подложка толщиной меньше или равной 1/50 длины волны является тонкой подложкой. При создании сетки антенны с помощью диэлектрика в автоматическом режиме, тонкие подложки дают более точные решения.
Подложка толщиной 1/10 длины волны представляет собой толстую диэлектрическую подложку. Метод решателя моментов требует 10 элементов на длину волны, чтобы получить точное решение. Ручное зацепление дает более точные решения для антенн, использующих толстую диэлектрическую подложку, так как оно удовлетворяет критериям длины волны 10 элементов.
[1] Макаров, С.Н. Антенна и EM моделирование с MATLAB, Нью-Йорк: Wiley & Sons, 2002