Jump to content

    
Sign in to follow this  
yurik82

Форма Radiation слоя для излучающих структур (антенн)

Recommended Posts

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 by yurik82

Share this post


Link to post
Share on other sites
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)

Share this post


Link to post
Share on other sites

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

 

Geo.png.0b583cb46f61cb5518cf1ca8a0c4f6cf.png

Imped.png.b7fee4fdb24c9ff22869fdbe214b3272.png

Gain.png.748cdd2dea35ff7eff10a534eb955d34.png

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
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 by yurik82

Share this post


Link to post
Share on other sites

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. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
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 by yurik82

Share this post


Link to post
Share on other sites
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

Share this post


Link to post
Share on other sites

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

Share this post


Link to post
Share on other sites

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

 

Imped.png.8cc7c49bfde35bacd77a9a2533fbd571.png

Gain.png.50e284c087ceef0b228dba878de8c8f8.png

 

 

Edited by yurik82

Share this post


Link to post
Share on other sites

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 by yurik82

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.  

Share this post


Link to post
Share on other sites
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

Geo1.png

 

Edited by yurik82

Share this post


Link to post
Share on other sites

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this