Jump to content

    

Форма Radiation слоя для излучающих структур (антенн)

1 час назад, LMA сказал:

Специально для этого предназначен PML.

Во всех примерах антенн Ansys используется обычный Rad, везде ящик. Иногда очень близко к антенне (как в примере спиральной "helical_antenna")

Share this post


Link to post
Share on other sites

надо задавать большой объем аирбокса полюбому. где надо сократит. но на границе поверхность бокса засеивать мелким мешем. тут как ни крути, поле от одного конца должно доползти до другого и для этого нужна некоторая точность даже просто в воздухе. зисеивают слой вблизи антенны для сложных поверхностей, чтобы не терять точность в учете емкостей, индуктивностей на неоднорожностях. А сфера для расчета ДН - вообще умозрительная, используется только в фурье преобразовании, на скорость расчета влияет не  ее размер, а количество точек на диаграме. АФАИК достаточно чтобы она была в дальней зоне.

 

А PML-не PML, это от скурпулезности расчетов. Просто есть места где ничего кроме PML не годится, например в волноводах. А в открытой антенне, можно с близким результатом быстрее посчитать без PML на большем объеме.

Share this post


Link to post
Share on other sites

yurik82, для полноты картины посмотрите, что получается с PML. Сравните результаты. В случае с PML не надо гадать какую форму поверхности выбрать. Тем более что оптимальная форма может зависеть от частоты.

3 hours ago, Hale said:

АФАИК достаточно чтобы она была в дальней зоне.

Да, конечно достаточно. Но дальняя зона может быть на расстоянии гораздо большем, чем четверть волны.

Share this post


Link to post
Share on other sites

PML ещё не пробовал. Вот сравнение для полуволнового диполя с размахом 1000 мм между торцами. Материал - 1х0.2 мм тонкая прямоугольная полоса.

Слой Rad и слой FE-BI - шар, с радиусом L/2 и L (от торца диполя это будет +L*3/4 и +L/4)

Самый правильный ответ по Z-матрице - у MoM, FIT/FDTD метод поближе, HFSS решатель с крупным Rad ошибка небольшая, с L/4 достаточно большая

По Far-Field (направленность главного лепестка) у MoM и FIT ответы близкие к правильным, HFSS решатель с крупным Rad ошибка небольшая, с L/4 достаточно большая

Dip_Split_10mm.aedt

Спойлер

Imped.png.871b9e5a5b4d4199bb2c136a5b006959.png

Gain.png.b02ddaf88f2e75635bbcfeba15e208fc.png

 

Edited by yurik82

Share this post


Link to post
Share on other sites

http://www.ece.uprm.edu/~rafaelr/inel6068/HFSS/HFSS_Antenna_v2015_v1/workshop_instructions_trainee/ANSYS_HFSS_Antenna_W04_1_Boundaries.pdf

здесь обширное сравнение методов накладывания граничного условия

 

PIFA_W_PML.aedt

PIFA_Training.aedt

Edited by yurik82

Share this post


Link to post
Share on other sites
15 hours ago, Hale said:

Просто есть места где ничего кроме PML не годится, например в волноводах.

Для чего в волноводах используется PML? Какие еще места бывают?

Share this post


Link to post
Share on other sites

в PML результат по Far-Field наиболее точный (2.10-2.11 dBi), после него самый правильный в MoM

по реактансу у PML самый худший результат, по R отличный

Спойлер

Imped.png.2382538c2aa9d4385a99918efba9c5ca.png

Граничный слой задавал по рекомендациях из Workshop 4-1: Radiation Boundaries

1) начальный бокс - ящик с lambda/10 во все стороны от диполя: 1.4 х 0.42 х 0.42 метра (лямбда = 2.08 метра)

2) PML: Thickness  = lambda/3, minimum radiation distance = lambda/20

Спойлер

PML.png.d4d259ec41a1c0e4380b7dbbe7a85e67.png

 

Dip_Split_10mm.zip

Edited by yurik82

Share this post


Link to post
Share on other sites
6 hours ago, LMA said:

Для чего в волноводах используется PML? Какие еще места бывают?

иногда, когда их нужно открыть, или заткнуть фрагмент "согласованной" затычкой. разные ситуации бывают. например симуляции призм в раскрыве волноводов и параллельных линий. Так вот обычное излучающее условие не работает в ближнем поле, с затухающими модами и с большими углами падения. А PML худо бедно справляется на заданной частоте. Хотя отодвигать его все равно рекомендуют по тем же правилам.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Такое большое отличие в импедансе конечно не годится.

Проволочка диаметром 0.2 мм слишком тонкая. HFSS это может не переварить. Лучше взять что-нибудь поближе к реальности - хотя бы 20 мм. Правильные результаты можно определить сильно увеличив воздушную область.

minimum radiation distance - тут ведь lambda/10, а не lambda/20?

Расстояние lambda/10 до PML - это предел. Мне кажется, что лучше брать побольше - lambda/4.

Убедитесь в том, что решение сходится и в том, что сетка на границе с PML достаточно мелкая.

Edited by LMA

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 часа назад, LMA сказал:

Проволочка диаметром 0.2 мм слишком тонкая. HFSS это может не переварить

FE-BI и IE-ACA отлично переварили.

3 часа назад, LMA сказал:

Лучше взять что-нибудь поближе к реальности - хотя бы 20 мм

Тогда возникают неоднозначности в задании порта. LumpedPort в HFSS имеет некую расчетную индуктивность в зависимости от размера прямоугольника. Эта индуктивность сдвигает кривую jX и соотв. частоту резонанса (а соотв. и Rизл т.к. оно зависит от рассматриваемой частоты). Чтобы отключить эту индуктивность надо нажать галочку De-Embed (для LumpedPort). Чтобы было минимум неоднозначностей между разными способами заданий порта, и чтобы свойства диполя были максимально близкие к известным теоретическим свойствам - выбрал тонкий диполь с L/D=1000. И не круглый а прямоугольный чтобы упростить работу, IE-ACA сетка бесится от тонких круглых проводов

3 часа назад, LMA сказал:

minimum radiation distance - тут ведь lambda/10, а не lambda/20?

В примере 0.75 см (lambda/20) хотя на предыдущей странице пишут что лучше >lambda/8. Делал и так и так, с lambda/8 ещё намного хуже

3 часа назад, LMA сказал:

Расстояние lambda/10 до PML - это предел. Мне кажется, что лучше брать побольше - lambda/4.

в учебном примере брали /20 vs /10 vs /4 и везде результат одинаковый. рекомендуют lambda/10

3 часа назад, LMA сказал:

Убедитесь в том, что решение сходится

DeltaS<0.01, хотя количество итераций для схождения выше чем у других методов получилось

3 часа назад, LMA сказал:

сетка на границе с PML достаточно мелкая.

Как и в учебном примере - ставил Length-based = 280 mm (0.135 lambda). На самом диполе во всех примерах тоже Length-based = lambda/55 наложен

 

P.S. взял lambda/4 - по Z-параметрах ничего не изменилось, по Gain выросло до 2.33 dBi (ухудшилось)

Edited by yurik82

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 hours ago, yurik82 said:

FE-BI и IE-ACA отлично переварили. 

Получается, что минимальный  размер конечного элемента порядка 0.2 мм, а максимальный 280 мм. Отношение 280/0.2=1400. Это не есть хорошо - тут либо много тетраэдров надо (долго считать будет), либо тетраэдры плохого качества.

9 hours ago, yurik82 said:

Тогда возникают неоднозначности в задании порта. LumpedPort в HFSS имеет некую расчетную индуктивность в зависимости от размера прямоугольника.

Если делать высоту прямоугольника маленькой (маленький зазор), то получается не последовательная индуктивность, а параллельная ёмкость. Устремив эту высоту к нулю, теоретически можно получить сколь угодно большую ёмкость. Но неоднозначностей тут не возникает - для каждого прямоугольника импеданс антенны вполне определен. Во всяком случае в пределах одного метода решения. А куда сдвигается импеданс - совершенно не важно (если во всех расчетах место запитки остается неизменным).

9 hours ago, yurik82 said:

известным теоретическим свойствам

На сколько мне известно, эти теоретические результаты не точные, а приближенные. Причем для получения этих результатов использовался тот факт, что сечение провода - круг.

9 hours ago, yurik82 said:

В примере 0.75 см (lambda/20) хотя на предыдущей странице пишут что лучше >lambda/8.

Этот параметр - минимальное расстояние от токонесущих элементов до PML. В рассматриваемом случае это расстояние от конца вибратора до PML. И чем это расстояние больше, тем проще реализовать PML.

9 hours ago, yurik82 said:

Как и в учебном примере - ставил Length-based = 280 mm (0.135 lambda).

В рассматриваемом случае даже расстояние от конца вибратора до PML меньше.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, LMA сказал:

А куда сдвигается импеданс - совершенно не важно (если во всех расчетах место запитки остается неизменным).

в других методах не сдвигается. и для непрямоугольного LumpedPort тоже не сдвигается. сдвигается только у прямоугольных LumpedPort в FEM решателе. Формула сдвига есть в справке.

1 час назад, LMA сказал:

На сколько мне известно, эти теоретические результаты не точные, а приближенные.

да вроде точные, получены точные аналитические решения. просто они неприменимы на практике, если получилось например Z=70 +j0, то сделать в реальной жизни такую модель можно только с выходом на симметричную линию 70 Ом. А изгиб этой линии или неравные диаметры диполя и линии будет вносить дополнительную реактивность. в опытах 60-ых годов нагрузка была симметричная линия и результаты совпали с аналитическими решениями

Цитата

В рассматриваемом случае даже расстояние от конца вибратора до PML меньше.

200-210 мм от любой точки диполя до PML, как раз lambda/10 как рекомендуют в Ansys Workshop

Edited by yurik82

Share this post


Link to post
Share on other sites
23 hours ago, LMA said:

Проволочка диаметром 0.2 мм слишком тонкая. HFSS это может не переварить.

при правильном мешировании, задачи ГУ и условий возбуждения он переваривает все что угодно. Ценой занятой памяти конечно. Но иногда сокращение объектов до эквивалентных проволочек, или плоскостей помогает сократить веремя расчета. Главное - узлы меша, а не размеры.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now