Я не писал, что сопротивление ВАШЕЙ линии 50 Ом, я этого не знал. Если это так, то Вы абсолютно правы.
Насчет сопротивления излучателя. Да, действительно, с таким толстым-толстым слоем диэлектрика м.б. и 50 Ом.
Стало интересно. Прогнал на любимом IE3D. Результат - совершенно симметричная ДН:

Для справки: Ваша конфигурация на домашнем стареньком ПК P4/3.25GHz считалась (без оптимизации) в диапазоне 50-60 GHz ровно "...Total simulation time is 5 seconds.". Вот за это я и уважаю IE3D для планарных антенн.
Осталось попробовать посчитать в CST, но это, надеюсь Вы уж сами. Удачи.

Все правильно написано. Можете посмотреть еще здесь : hxxp://emtalk.com/tut_1.htm
В вашем конкретном случае имеется несколько "НО".
Насколько я понимаю, (я не есть спец по антеннам) ваша геометрия отличается от стандартной реализации patch-антенны.
Вы добавили толстый слой диэлектрика с большим eps, в результате чего, ваша конструкция перестала быть одномодовой (!)
Беглый анализ показал, что в порту могут распространяться 3 моды (одна основная и две поверхностные волны в диэлектрике)
и их все нужно учитывать. Это изменяет все кардинально - так как моды оказываются связанными, антенной (излучателем) становится вся подложка. Соответственно границу Radiation Boundary нужно отодвигать от краев подложки для корректного расчета.
Согласование тоже изменится - появятся резонансы, положение которых будет зависеть от размеров диэлектрика и тд и тп.
Короче все запутывается и далеко не факт, что ДН в вашем случае будет симметричной.
Думаю, что нет и HFSS все считает верно (кстати, это камень в огород IE3D, как у нее дела с многомодовыми структурами )
Прилагаю измененный hfss-project, как бы я его считал (если, конечно, вы оставите конструкцию в силе)

Не просто камень, а лажанулся IE по полной. Он попросту игнорировал этот слой диэлектрика сверху. Посему и предложил CST. Данную конфигурацию уже можно рассматривать как вариант диэлектрической антенны. Думаю, ДН все же должна быть симметричной (почти). С размазанным максимумом в плоскости питания, вплоть до двух максимумов. Структура все же полностью симметричная в обеих плоскостях, за исключением линии, которая не должна много испортить.

А может, и не IE лажанулся, а я. Надо было делать структуру с конечным диэлектриком и конечной же землей.

ЗЫ. Грубая прикидка в CST дала такую картину.
И, похоже, именно она недалека от истины.

Поясните, пожалуйста.
Ведь то, что в порту может распространяться 3 моды, еще не означает, что система будет иметь отклик на 3 моды. Как Вы определили, что именно две дополнительные моды будут распространяться в виде поверхностных волн?
Я не понимаю. Вот мы сделали порт большого размера, предполагая, что через него может распространяться много мод. И смотрим реакцию системы. Как разделить отклики на разные моды?
И еще, зачем, все-таки, ограничивать размеры порта, выделяя только одну основную моду, если система может оказаться многомодовой?



Запустил Ваш проект, HFSS помучался часа 2, потом сказал, что
Adaptive solution, process solver: Insufficient memory
Я уменьшил точность в 10 раз и запустил еще раз, пока вот жду.




В чем же тогда проблема модели в HFSS? Мне так пока и не удалось получить такую красивую картинку. Кстати, а Directivity в 10dB не слишком ли для одного patch'a? (Или здесь еще влияние излучания подложки?)

Directivity там всего лишь около 5dB, что по-видимому, норамально. 10 - это максимум шкалы.
Мне кажется, стоит сделать модель как у уважаемого navuho , т.е. с конечной землей и диэлектриком, но без срезания рад. сферы, и применить lumped порт. Наличие волн. порта само по себе должно вносить искажения в ДН. Либо попробовать излучатель без линии, с коакс. питанием через via, как кто-то уже здесь рекомендовал. Вариантов много. Кстати, в CST я использовал именно сосредоточенный порт.

В вашем случае именно это и означает. Имеется неоднородность - patch, на которой и происходит коверсия мод друг в друга.
То есть, даже если вы запитаете только одной, основной модой, она трансформируется (с разной степенью в зависимости от частоты) в две другие. Эти две другие частично
излучатся, частично отразятся обратно. И тут важно, как вы будете эту геометрию реально запитывать (через коаксиал ?), чтобы получить достоверный результат расчетов. В случае одной моды это не критично, достаточно лишь обеспечить согласование импедансов (по 50 Ohm с каждой стороны), а в случае нескольких мод потребуется дополнительное согласование со стороны подводящего тракта.
В общем советую нарисовать разъем питания.


В HFSS нужно посмотреть Port Field Display. Видно, что поле первой моды сосредоточено между металлическими проводниками - это основная TEM волна, а вот поля остальных двух занимают объем
диэлектрика и вокруг него. Если почитать теорию, то можно узнать, что достаточно толстый слой диэлектрика с высоким eps имеет решение в виде направленных волн, бегущих вдоль его поверхности. Это они и есть.


HFSS посчитает многомерную S-матрицу. В ней и будет вся информация - отражение каждой моды
(S11, S22, S33) и их трансформация друг в друга (S12, S13, S21, S23, S31, S32). В постпроцессоре
появится возможность менять источник возбуждения (Field Overlays/Edit Source ) - можно задать любую
моду или их смесь и посчитать параметры антенны при этом.

Если система многомодовая и есть связь между модами (!), то задавать только одну моду неверно. Приведенные рассуждения имееют смысл только для для одномодового случая, с целью
экономии машинных ресурсов. Сетку в порту лучше измельчить изначально, а это, как вы могли заметить, требует памяти и увеличивает время счета.


Я предупреждал, что потребуются значительные машинные ресурсы. Лучше считать на 64-bit OS с >= 8 Gb RAM

Не надо извращаться - "задавать порт хитрой конфигурации с многомодовым режимом". Тем более, линии полей для мод в сечении порта не заданы. Тут однозначно, программа уйдет в длительный "загул" и вам никакой памяти не хватит
Задайте обычный Wave_Port прямоугольной конфигурации, с размерами в соответствии с указаниями от Ansoft. Укажите Integration_Line для первой моды и считайте. Всё получится.

Появилась новая версия HFSS. http://www.ansoft.com/products/hf/hfss/
Кто нибудь уже с ней работал? Если да, буду признателен за Ваши отзывы ...

К сожалению не получится Все указания фирмы ANSOFT относятся только к одномодовым(!) простейшим конфигурациям. Может спросить их техсаппорт по этому поводу.
Здесь не тот случай, порт - многомодовый и моды связаны. Вы, конечно, можете задать только одну моду, но результат будет неверным. Поэтому я и советую дорисовать схему питания и перейти на стандартный одномодовый коаксиальный вход.


Линии полей определяют только их начальную фазу с точностью до pi. Они важны если далее планируется как-то использовать полученную S-матрицу.
Интегральные параметры ( диаграмма направленности, потери) от их определения никак не зависят.

Посмотрел на модель патча и возник вопрос:

А почему такая хитрая излучающая граница? Почему выбрали именно шар, а не куб, например? Имно HFSS очень не любит всякие кривые поверхности. Вообще для меня был всегда большой вопрос какую форму излучающей поверхности стоит выбирать для тех или иных случаев... Может кто-нибудь прольет свет на это? :-)

А вот и неверно
Посмотрите внимательно документацию на фирмовом сайте. Там немало примеров по запитке различных полосковых структур с 2-х и более модовыми режимами. Кстати Driven_Terminal тип солвера и был специально введен для облегчения сих задач.



Тут вы себе противоречите. С чего вы взяли - дескать Wave_Port прямоугольной формы с одной модой даст неверный результат, а нарисованный коаксиал с тем-же Wave_Port в форме окружности, с той-же одной модой - верный? Результат будет примерно одинаковый, если правильно задать размеры прямоугольника порта.
Увеличение количества мод в сечении порта, при отсутствии Integration_Lines, на данной модели, только усложнит задачу. Программа не настолько умна, чтобы их правильно назначить за вас.
Вы поседеете пока дождетесь, когда солвер получит требуемый дельта-S для каждой моды.
Если вы не "счастливый обладатель суперкомпьютера", то "Adaptive solution, process solver: Insufficient memory" вам обеспечен
При одномодовом режиме возбуждения солвер сам учтет возникновение новых мод внутри модели и суммирует их влияние на результат решения.



Не стоит недооценивать назначение линий полей. Солвер в HFSS начинает считать модель от порта. В случае сложной структуры модели в сечении порта(stripline, торцы связанных линий, многомодовый режим и т.д.) без них никак не обойтись.
В самом хелпе к проге ясно указано: An Integration Line is a vector that can represent the following:

• A calibration line that specifies the direction of the excitation field pattern at a port. If you are analyzing more than one mode at a port, define a separate set of integration lines for each mode; the orientation of the electric field differs from mode to mode....!!!!

В любой задаче имеются частности. На офсайте много документации, давайте конкретный линк и обсудим.

Driven Terminal всегда есть некое упрощение по сравнению с Driven Modal. И оно не всегда применимо.


Вы, наверное немного не поняли. Я предлагаю нарисовать не просто коасиал, а полную геометрию перехода. Коаксиальный вход будет иметь не тот же Wave_Port, а другой - одномодовый. При этом будет иметь место преобразование TEM-моды коаксиала во все(!) три моды антенны и соотвественно обратно. Антенна будет работать как многомодовый излучающий резонатор.


А что вы называете результатом ? S-матрица будет точно разная, можете посчитать и убедиться.
ДН - тоже будет отличаться, хотя может и не так заметно. Это будет зависеть от конкретной частотной
точки, как я уже писал преобразование мод имеет резонансы.


Дело не в усложнении, а в правильности описания модели. Если вас интересует только примерный
вид кривой отражения S11, да ее профиль примерно сохранится, но частностей (ака резонансы) вы не увидите.


Да ну, Core Duo 3 GHz, 8 Gb это отнюдь не суперкомпьютер по теперешним меркам. Все решается и сходится.


Это все верно, если порт истинно одномодовый, а преобразование мод происходит позже, на расстоянии от порта. Если же порт многомодовый, то считать его одномодовым - принципиально неверно.
В этом случае HFSS просто считает, что у вас для высших типов вместо порта, стоит КЗ.
Если хотите, можно это проверить на простенькои примере с помощью Design Studio, в ней можно закоротить конкретные моды на входах.


Давайте разбираться что написано:

"Линии калибровки определяют направление полей в порту"
- Можно нарисовать вверх, можно вниз - будет разница фаз +- pi. Я об этом и писал.

"Если у вас больше одной моды - определите калибровочный линии для каждой из них, поскольку
направление эл. полей различно для каждой моды"
-Тоже верно. Иначе HFSS сам назначит(!) эти направления, только произвольным образом. В результате
будем иметь S-матрицу , которая при сшивке может дать несуществующий скачок фазы на pi (!).

Еще раз - на интегральные параметры, как то потери в структуре, назначение или нет линий калибровки никак не влияет,
так как при их расчете происходит усреднение по периоду, а от начально фазы они(потери) не зависят.





Почему хитрая - сферу вроде как проще задавать, чем куб.
Я не знаю что правильнее. Мне интуитивно кажется, что сфера более естественная граница для
Radiation Boundary. Она изотропна по всем направлениям. К тому же сфера обладает
минимумом поверхности при заданном объеме - экономим на сетке
Хотя могу и ошибаться...

Какой смысл? Вы же утверждали, что: "Все указания фирмы ANSOFT относятся только к одномодовым(!) простейшим конфигурациям. Может спросить их техсаппорт по этому поводу..."
Вам дали прямую ссылку на хелп программы о необходимости обязательного назначения Линий Калибровки в случае многомодовой запитки. Читайте внимательно документацию и не хайте зазря саппорт уважаемого производителя.
Вы выложили модель с здоровенной окружностью поверхности в сечении порта и тремя модами, без указания каких либо калибровочных линий. Ну и где результаты расчетов проделанных вашим замечательным "Core Duo 3 GHz, 8 Gb" по сей модели? Очень сомнительно, что в данном случае: "Все решается и сходится".



В случае со стрип-антеннами Driven Terminal работает и ничуть не хуже.


Я и сам иногда меняю запитку микрострип-линии с использованием модели коаксиального перехода. Разница результатов объясняется только потерями на преобразование типов волн и длиной коаксиала. Можете применить deembeding, тогда разница фаз устранится.


Всё-таки вы не поняли. Дело не в том, как нарисовать линии: "вверх или вниз", а в том где их нарисовать, в каком месте приложить потенциалы. В случае одномодового режима при поверхности порта на торце коаксиала, программа конечно не облажается и сама всё верно назначит, но при многомодовости запитки ваш "Core Duo" начнет считать черт-знает что и выдаст либо левый результат, либо "Adaptive solution, process solver: Insufficient memory".
Вы то сами знаете: Каким образом осуществить трехмодовую запитку этой антенны?
Я, например, нет! Даже ума не могу приложить, где там нарисовать Integration_Lines для оставшихся 2-ой и 3-ей моды. Ну и что вы хотите от программы?

Давайте все таки по делу разговаривать, а не смысл искать. Я думаю многим это будет интересно.


Вы взяли фразу из контекста. Там подрузамевались указания насчет задания порта для stripline.
Да, эти указания даны в предположении одномодовости порта.


Где там слово обязательный (must или have to) ? В хелпе говорится, что задавая integration line для многомодовых портов - задавайте их отдельно для каждой моды, а не одну для всех.
Можно и вообще их не задавать, если вас не интересует S-матрица, а нужны только поля, к примеру.


Читаю внимательно, да. Производителя не хаю и никогда этого не делал.
Почему так сложно признать, что чего-то не знаешь или не понимаешь ? Я с удовольствием
изменю свою точку зрения, если вы мне аргументированно докажете свою позицию, насчет того,
что многомодовый порт можно заменить одномодовым без потери точности в расчетах.
Вы с этим утверждением спорите ?


Все относительно. Посмотрите как далеко вываливаются поля во 2-й и 3-й модах. Именно полями и
определяется прежде всего размер порта с открытой внешней границей. Они должны достаточно
затухать, чтобы не испытывать возмущения.








Уточните, одномодовой микрострип-линии ?


Какие потенциалы ? Мы обсуждаем Driven Modal Solution, нет ? HFSS сам решает 2D-задачу и находит моды порта, без вашего участия. Он лишь не может определить их начальную фазу, для этого и вводятся calibration lines. Еще раз, вводить их необязательно, если вам не нужна S-матрица для дальнейших расчетов. Все интегральные параметры будут посчитаны верно, независимо введете вы calibration lines или нет.
Более того, задавать Driven Terminal Solution (как вы советуете) можно только для TEM или quasi-TEM волн. В данном случае да, моды 1-я и 2-я - quasi-TEM волны, а вот 3-я мода
уже имеет продольную компоненту поля и вы ее возбуждение с помощью Driven Terminal никогда точно не опишите. Опять таки quasi-TEM означает, что данная мода тоже имеет продольную составляющую, но она пренебрежимо мала до определенных частот на которых и можно использовать линейное возбуждение. То есть, задавать такой тип порта для микрополоска, работающего на высоких частотах также неверно.


См. выше. Все будет посчитано верно.


Я не делаю собственно дизайн антенны, а лишь советую, как бы я считал данный конкретный случай.
Если вы подведете коасиал, то он будет возбуждать все три моды, поскольку TEM волна коаксиала имеет компоненту Е-поля, совпадающую с таковой у каждой из 3-х мод.


Calibration lines рисуются так, чтобы они совпадали по направлению c E-компонентой каждой моды порта.
Если порт сложного сечения и невозможно заранее предугадать конфигурацию поля, то тогда
вначале делается расчет Solve Ports Only, смотрятся поля и соответсвенно назначаются линии калибровки.

Глядя на выложенные результаты сложно предположить, что всё "посчитано верно".
Солвер застопорился на максимально разрешенном вами пятом пасе и заложенный вами критерий сходимости дельта-S так и не достигнут