Форма Radiation слоя для излучающих структур (антенн)

[yurik82 0]

Есть ли хорошие практики как задавать Radiation слой для вытянутых конструкций, например антенны траверсной компоновки или крупная плоская антенна с поперечником много лямбд.

Radiation граничный слой в форме шара для таких структур будет неоправданно большой.

Цилиндр или эллипсоид вращения дает в некоторых случаях очень большую погрешность и в S-параметрах и в Far Field.

 

Edited April 9, 2019 by yurik82

[Александр Мылов 0]

Добрый день

В  какой проге моделируете?

[yurik82 0]

Только что, Александр Мылов сказал:

В  какой проге моделируете?

Ansys, сравниваю сходимость моделей в МКЭ (HFSS решатель) с FIT/FDTD (HFSS решатель с граничными условиями FE-BI) и MoM (HFSS-IE решатель ACA)

[yurik82 0]

Вот пример спиральной антенны (на частоту не смотрите, никакого практического смысла - просто учебная модель)

Эллипсоид вращения дает по S/Z параметрах почти идентичный результат с IE-ACA, а по Far Field разница по уровню главного лепестка до 1 dB 

Файл модели Helical_LTE2600.zip (3 проекта: FE-BI + FEM + IE-ACA)

Спойлер

 

 

 

[Александр Мылов 0]

Если  (HFSS-IE решатель ACA) ,  то похоже размеры ооочень большие?

[yurik82 0]

11 минут назад, Александр Мылов сказал:

Если  (HFSS-IE решатель ACA) ,  то похоже размеры ооочень большие?

Нет. Речь не о выборе решателя, а о форме граничного слоя для FEM решателя, чтобы модели в FE-BI, Radiation и IE-ACA сходились

Например по простейшему диполю Герца - IE-ACA всегда дает правильные результаты, а в МКЭ они сильно варьируются от формы слоя Rad

FE-BI слой малочувствительный к форме и может быть вообще конформным - на небольшом расстоянии огибать модель

 

Меня интересует именно слой Rad, методы FIT и MoM только для проверки. Благо в Ansys в пару кликов можно поменять любой метод.

Edited April 9, 2019 by yurik82

[Александр Мылов 0]

Размеры норм

1  При таких размерах не используйте  (HFSS-IE решатель ACA) погрешности вычисления по-более.  Не  берите во внимание

2  На мой взгляд модель составлена не правильно (сразу видно по S парм)

3 Моделируйте в Terminal

4 Такие ант запитываются через  коах  ( если в настройках на анализ не укажете re-normaalize  то  сможете правильно посчитать Z0 и поразвлекаться с ним в зависимости от геометрии)

5 В закладке hFSS-model-creat open region     автоматом выставит  указанные    границы с учетом F  и геометрии. 

[yurik82 0]

18 минут назад, Александр Мылов сказал:

Такие ант запитываются через  коах

это просто пример, к практической антенне не имеет никакого отношения. конечно что всё практическое сводится или к коаксиальному или хотя бы полосковому waveport.

можно было для примера взять Ягу, но тут интереснее, т.к. нелинейная поляризация Far-Field и значительные отличия между решателями

 

18 минут назад, Александр Мылов сказал:

При таких размерах не используйте  (HFSS-IE решатель ACA) погрешности вычисления по-более

для полуволнового диполя Герца погрешностей нет вообще, а в FEM-решателе погрешности зависят от формы слоя Rad

18 минут назад, Александр Мылов сказал:

hFSS-model-creat open region     автоматом выставит  указанные    границы

ставит большой параллелепипед. поэкспериментирую отпишусь. на 99% уверен что будет значительно хуже чем с эллипсоидом вращения

 

18 минут назад, Александр Мылов сказал:

3 Моделируйте в Terminal

зачем? что это поменяет например в разбежности 1 dB для Far-Field отчета?

Edited April 9, 2019 by yurik82

[yurik82 0]

18 минут назад, Александр Мылов сказал:

2  На мой взгляд модель составлена не правильно

логические ошибки, или отсутствие связи с какой-либо реальной антенной из жизни? спиральная действующая антенна не нужна. просто пример траверсной компоновки. детализировать согласование и способ ввода питания нет нужды

[Александр Мылов 0]

Понятно

Ansys давно давали разъяснения по правилам установки    Rad 

Большой параллелепипед поэтому и получается

Хуже будет  только по требуемой памяти и времени расчета.

29 минут назад, yurik82 сказал:

нелинейная поляризация Far-Field

Не совсем понятно     нелинейная?  В ?чем нелинейность

[yurik82 0]

Опечатка. Не линейная поляризация (эллиптическая). По GainY разница аж 1 дБ

Вот разрезной полуволновой диполь. Размах 1 метр. Прутки диаметром 1 сантиметр  (L/D=100).

Dip_Split_10mm.aedt

В IE-ACA правильные 2.13 dBi и правильный Z > 70 Ом

В FEM неправильные 2.55 dBi и неправильные Z < 64.5 Ом

Слой Rad в форме шара диаметром 1 лямбда (от торца вибратора L/4 до Rad)

Спойлер

 

 

 

Edited April 9, 2019 by yurik82

[yurik82 0]

Увеличил диаметр шара в 1.6 раза (до 1.6 лямбда) - до такого же уровня как Create Open Region предлагал параллелепипед.

Far Field теперь 2.13 dBi как и в IE-ACE и как и должно быть.

Z выросло с 64.5 до 72.5 Ом

Минимальное расстояние между проводниками модели (торец вибратора) и слоем Rad получилось 0.56 лямбда.

 

Т.е. популярные рекомендации про "0.25 лямбда от крайних элементов", это неправильные, слишком оптимистичные рекомендации?

Edited April 9, 2019 by yurik82

[Prostograf 0]

4 hours ago, yurik82 said:

Есть ли хорошие практики как задавать Radiation слой для вытянутых конструкций, например антенны траверсной компоновки или крупная плоская антенна с поперечником много лямбд.

Radiation граничный слой в форме шара для таких структур будет неоправданно большой.

Цилиндр или эллипсоид вращения дает в некоторых случаях очень большую погрешность и в S-параметрах и в Far Field.

 

 

Считал в свое время спиральную антенну длина антенны была несколько длин волн (длина антенны 700мм, частота 1.3 ГГц, экран 300х300мм) вы же мне и помогали. Так вот выяснил, что при маленьком box воздушном очень большая погрешность, ни эллипсоид вращения ни сфера не помогают. Стал экспериментировать с размерами воздушного box и выяснилось (по крайней мере для моей антенн) результаты расчета перестают меняться когда box становится в ширину больше чем 1700мм, ну то есть от антенны по 850 мм, а вот вниз и вверх антенны изменения размеров практически не влияло. В конечном итоге box оставил размером 1700 на 1900 мм, причем 1900 разделились под экраном антенны 400 мм, над экраном 1500мм.  

[yurik82 0]

10 минут назад, Prostograf сказал:

Считал в свое время спиральную антенну 

Конкретная антенна, будь-то спиральная или другая не интересует. Именно общий принцип как для любых антенн задавать. Видел много и lambda/8 от крайних элементов антенны, но большинство таки склоняются к lambda/4

По моих же прикидках надо не менее lambda/2

Интересует также требования к форме. Допускается ли параллелепипед? Читал на забугорных сайтах что волна должна пересекать слой по возможности перпендикулярно. Допускается ли эллипсоид вращения вместо шара для экономии сетки меширования и RAM/CPU?

Вот антенна панельной компоновки и "сплюснутый шар". Причем углы рефлектора достаточно близко. Если сделать шар чтобы от углов рефлектор было 0.5 лямбда - получится весьма огромный GU

 

Спойлер

 

Edited April 9, 2019 by yurik82

[Prostograf 0]

В моем представлении lambda/2 это ближняя зона для антенны и как там сообразить перпендикулярно волна распространяется или нет? В дальней зоне понятно, что это сфера, поэтому сделал для себя вывод, что делать необходимо несколько длин волн box, а вот параллелепипед он будет или сфера на расчеты сильно  не влияет, зато при  параллелепипеде ресурсы экономятся очень сильно.