Как бы я считал в HFSS эту антенну.
Выбор типа порта в HFSS при расчете антенн часто бывает проблемой. Вполне вероятно, что волноводный обеспечивает большую точность для расчета S-пар-ров по ср. с сосредоточенным. Но разместить его в структуре удается далеко не всегда. Люмпед порт применяется очень часто.
В данном случае использование волноводного порта само по себе уже закладывает несимметрию ДН. Грубо (для рад. бокса вместо сферы): 5 поверхностей - рад.граница на расстоянии лямбда на четыре -все замечательно, но последняя! Мало того, что она на нулевом расстоянии от излучающей структуры, так еще и неизвестно (мне) как ее учитывает и за что принимает HFSS при расчете поля в дальней зоне. Думаю, ожидать симметрии ДН в такой модели не приходится. Да еще и в столь специфичной структуре - с толстым высокопроницаемом ковером.
Автор куда-то делся, наверное второй core докупает или память

 St_Antenna_EVS.rar ( 34.79 килобайт ) Кол-во скачиваний: 176

Пока автор "с горя ищет core":), предлагаю ещё один вариант запитки патча - снизу.
navuho конечно опять скажет: " Мол размеры порта малы и поля будут испытывать возмущение", но мы то знаем - симметричность ДН в этом случае должна быть выше

Думаю, это слишком сильное упрощение модели. Если взять только патч, совсем без питания, и каким либо образом возбудить его, то очевидно, что и для основной моды (поллямды по длине) и для всех остальных ДН будет абсолютно симметрична в двух плоскостях. Несимметрию вносит только питание. А вот уже насколько - это вопрос. Рискну предположить, что для в данном случае согластованной с обоих концов линии (неважно, квази ТЕМ она или что другое) излучать сильно она не должна и внести сильное искажение ДН не сможет. При запитке коаксиалом снизу это влияние будет еще меньше и шансы на симметричность сильно возрастают
Кстати, а какая ДН получается в Вашей модели?

А автор тут пробегает иногда, только, похоже, стесняется почему-то

Позволю не согласится. Обычно подложка не является волноводом и поэтому не вносит искажений в излучение патча. Здесь же я вижу, что ДН складывается из двух факторов - излучение от патча и излучение от самой подложки (!), которая по сути является волноводом с открытым концом.
Посмотрите на ДН такого волновода для разных мод :


Они отнюдь не симметричны и будут вносить существенные искажения в ДН исследуемой геометрии.
Даже если запитать патч только одной TEM-модой полоска, то все равно на стыке произойдет
преобразование ее в другие два типа волн подложки. Полной симметрии излучения, я считаю, в такой антенне принципиально не будет.
Буду благодарен, если вы объясните ваше видение физики излучения данной геометрии.
То есть, почему ДН должна быть симметричной ?

Полной симметрии в E-плоскости данной модели с любым реальным питанием конечно не будет, запитать патч в центре невозможно. Только размер этой несимметрии для практического применения будет пренебрежимо малым. Superstrate часто применяется в т.ч. и для увеличения направленности одиночного излучателя, примеров много, то, что нашел насвкидку:

Effect of dielectric protecting superstrate on radiation pattern of microstrip patch antenna

Да и тут кое-что есть, в т.ч. и ДН излучателя с ковером:
Microstrip Antenna Design Handbook (Artech House Antennas and Propagation Library)
by P. Bhartia (Author), et al. s.291-294

Странно, что в своей модели Вы все-таки оставили H-симметрию в одной плоскости, или, именно в ней симметрия таки есть? Кстати можно попробовать облучить модель вообще без фидера plane wave по нормали к излучателю и посмотреть, что будет.

Разве увеличение направленности не есть нарушение симметрии ?


Спасибо, данная статья полностью подверждает то, что я вижу в расчете.
"Thick superstrate ... will drasstically changed the shape of radiation pattern".
В данном случае, это тем более выражено, так как подложка очень широкая - возможны волны с несколькими вариациями по сечению диэлектрика.


Наличие H-plane определяется симметрией питания. Поскольку скорее всего это коаксиал, то я и назначил магнитную симметрию.
А вот если делать уже инженерный расчет, с учетом погрешностей и допусками, то придется считать полную геометрию.
В подложке присутствует и четвертая мода, с E-симметрией, которая тоже будет возбуждаться и излучаться при несимметрии ввода питания.
Вроде все. Спасибо MasterBo за пищу для размышлений и дискуссии

Спасибо за интерес к моему вопросу.


Действительно пробегаю и пытаюсь переварить информацию

С портом и модами вот нет у меня полной ясности. Вы уж извините за тугодумие и дилетанство, но у меня еще несколько вопросов.

1. Размеры Wave Port
Правильно ли я понимаю, что если вручную явно можно задавать количество мод, то можно не ограничивать сверху размер порта, главное чтобы выбранное число мод смогло "протиснуться" ?Например, нас интересует только одна мода, тогда можно смело задавать размер порта, равный сечению Radiation Boundary и не заморачиваться (если, конечно, есть core duo )

2. Количество мод
Правильно ли я понимаю, что количество мод, которые необходимо явно задавать, зависит от способа запитки антенны?
По умолчанию вроде бы предполагается, что в линии питания распространяется только одна мода, от высших мод стараются избавиться. И предположим, что такой линией запитывается моя антенна. Тогда при задании Wave Port необходимо задавать только ОДНУ МОДУ. Далее, если структура антенны многомодовая, то одна мода порта преобразится во много мод в антенне. Так, как писал уважаемый andybor И если получаются допустимые параметры, то все счастливы и пишут статью в научный журнал
Другое дело, когда мы уже знаем, что структура многомодовая, а результаты при запитке одномодовым портом получились неудовлетварительными. Тогда мы говорим, ага!, давайте сделаем многомодовую питающую линию, тогда у нас будут дополнительные степени свободы и возможно мы получим допустимые параметры. И в этом только в этом случае мы и задаем МНОГОМОДОВЫЙ ПОРТ, как предлагал уважаемый navuho

Только вот здесь у меня как-то не стыкуется в голове. Поясните, пожалуйста, физику процесса.
Пусть у нас есть волновод, в котором распространяются три моды.
И есть второй волновод, в котором распространяется одна мода, но на конце которого сделан переход на волновод большего размера, в котором распространяется три моды. Будет ли одинакова структура поля на выходе простого и составного волноводов? На примере моей антенны выходит, что структура поля будет разной.



Проект navuho с излучающей границей в виде сферы у меня запоролся при заданной точности в 0,001
После этого я уменьшил точность в 10 раз. При точности в 0,01 мой core duo 3GHz, 3.50GB of RAM мучался примерно часа 4.
Результаты получились почти анологичными тем, что выкладывал navuho
Потом я задал только одну моду и запустил симуляцию. ДН отличается значительно.
Извините, картинки выложу немного позже.


Еще не успел посчитать Вашу модель.



К сожаленю, возможна запитка только полосковой линией.

Ну и еще, собственно я взялся за такую модель антенны, прочитав о положительном опыте японских коллег.

https://www.ntt-review.jp/archive/ntttechni...tr200509033.pdf

У них все получилось.
Я моделировал структуру с четырьмя и восемью дополнительными patcham'и (parasitic patches), с ДН естественно та же петрушка.

Сообщение отредактировал MasterBo - Jul 23 2007, 07:21

Пока продвинутые форумчане ищут истину в "увеличении числа мод требуемых для расчета чудо-патча", я запитал модель обычным 50-омным сосредоточенным портом и получил следущие результаты, похожие на предложенные EVS ещё две недели назад. Результат более-менее правдоподобный, на первый взгляд, вряд-ли что можно ещё высосать играя назначением портов с большими размерами и несколькими модами.
Решение на обычном P4-3.2GHz/1gb_RAM заняло 13 минут.
К сожалению, нет времени просвипировать верхний слой диэлектрика по толщине, чтобы сравнить её влияние на диаграмму.

М-да... похоже, продолжим (хотя, кажется, отдельный топик был бы уместнее).
andybor
Ваша модель отличается от моей только сдвигом порта от края подложки внутрь, что, в принципе, корректнее. Но, результат аналогичный
Про "... структура антенны многомодовая ...". Да любая структура многомодовая! Хоть коленвал от трактора. Конкретно для патча: волна TMxy - x- количество полудлин волны по одной стороне, y- по другой-простейшая модель. Для фунд. моды - TM01. Вводим еще моду - количество полудлин волны до ground'ы, получаем TMxyz, вводим еще - количество полудлин до верхнего края верхней подложки - получаем TMxyza, вводим еще - количество полудлин до левого края подложки - получаем TMxyzab ну и т.д. Только какое отношение это имеет к порту? Это определяет только рез. частоту, распределение тока, поля в ближней зоне и, естественно ДН на этой частоте. Хотя, если Вы сумеете как-то привинтить эту антеннку к волноводу и сознательно загнать в оный три, четыре, пять.... мод и это Вам действительно нужно, тогда да, так и надо моделировать.
Бегло просмотрел разработку японских коллег. Питание в смещенном центре, через виа, линия снизу- ничего похожего. Считали методом моментов да еще и с беск. землей. В МоМ в принципе невозможно задание количества мод в портах. Просмотрел пару статей из референсов. Там считают конечной разностью во временной области. В известных мне реализациях (XFDTD и Fidelity) задание количества мод в портах там также нет.

Да, я с вами согласен. Смысла устраивать могомодовую запитку через Wave_Port тут не имеется, если нет спец-требований к источнику. Да и городить тот-же Wave_Port огромных размеров, пытаясь что-либо выжать не нужно, тем-более Ансофт настоятельно рекомендует не гнаться за размерами портов:
" ..if meeting the height and width requirements outlined result in a rectangular aperture bigger than λ/2 on one dimension, the substrate and trace may be ignored in favor of a waveguide mode."

Рамеры Wave Port с открытыми границами определяются по спаду полей мод порта.
Граница должна быть расположена достаточно далеко, чтобы не вносить искажений.
Я уже писал об этом.


Количество мод зависит только от самого порта, сколько их там распростаняется, столько и нужно задавать. HFSS не может заранее этого знать, поэтому и стоит по defult только одна мода.
Если вы задаете число мод меньшее, чем на самом деле, то вы должны понимать, почему вы это делаете. Наверное, есть случае когда это применимо, но в общем - это неверно (!).


У вас не нарисована одномодовая линия питания, поэтому я за таковую считаю всю подложку вместе с полозком. И она эта лини - многомодовая. Вы пишете, что питание только через strip-line, но у вас то она идет вместе с подложкой, которая тоже - ВОЛНОВОД. Разделите их где то (уменьшите ширину и высоту верхнего и нижнего субстрата) и только тогда можно будет говорить об одномодовой запитке.


Конечно структура будет разной ! Это целое исскуство, как сделать переход на многомодовый волновод, сохранив только одну основную моду. Это специально нужно оптимизировать.


Не удивительно, слишком большой объем. Для такой точности точности вам понадобится уже 64 GB



Так у них все размеры даны для тефлона с eps=2 ! Я уверен, что для LTCC субстрата с eps=7 все толщины уменьшены, хотя в статье про это и не говорится.



Где у вас этот источник ? Я не понимаю. Терминальное возбуждение не есть реальный физический источник питания. Реально это всегда волновод. Допускаю, что вы это держите в голове, как само собой разумеющееся. Но я то этого не знаю. Нарисуйте полную схему питания.


Почему это любая ? Все зависит от размеров, не вижу логики.


Никакого не имеет отношения. Я про сам патч ничего и не писал.
Вы забыли про толстый субстрат, который является ВОЛНОВОДОМ. Только он и определяет многомодовость порта в данном случае.


Да она уже привинчена ! Нарисуйте мне РЕАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ, это совершенно все изменит.
Пока что, я его не вижу, а назначать терминальное возбуждение для многомодового порта, это ни чем не обоснованное упрощение модели. Я уже писал, что не специалист по антеннам и их практической реализации, поэтому сужу строго по модели, а у нее порт - МНОГОМОДОВЫЙ !

Лень рисовать, честно. Всё уже давно нарисовано в ансофтовых бумагах.


Зря вы видите во всём "заговор мод"
Так можно и любой кусок текстолита назвать "диэлектрическим волноводом".
Ваша идея по многомодовой запитке через круговую поверхность больших размеров, без указания Integration_Lines, только усложняет задачу и дает кривой результат: "При точности в 0,01 мой core duo 3GHz, 3.50GB of RAM мучался примерно часа 4."
И не удивительно, сам Ансофт в своих рекомендациях по назначению портов указывает: "Protects mode ordering, sets phase reference, and prevents mode ‘precession’ around circular waveguide (WC) ports".!!!
Решение при одномодовой запитке более похоже на реальное и занимает всего 13 минут, на куда более-скромной PC-конфигурации.

Дайте линк.


Ну прочитайте же вы книжку по электродинамике, сразу станет легче разговаривать.
Такое ощущение, что у вас несомненно большой опыт проектирования, а внятная теоретическая база отсутствует.
Нельзя "любой кусок текстолита" назвать волноводом. Волноводом является только то, что имеет решение уравнений Максвелла в виде направленных волн.


Integration Lines НЕ НУЖНЫ в данном случае. Можете посчитать с ними и без, разницы не увидите. И почему вы решили, что результат кривой, только потому, что комп считал 4часа ?

Не нужно выдергивать фразы из контекста без понимания того, о чем написано.
При чем здесь круглый волновод и прецессия мод ? Поймите, в СВЧ нет универсальных решений,
слишком много степеней свобод. Каждое указание относится только к конкретному случаю.




Вы знаете реальное решение ?
Вы прочли эту статью : hxxp://www.geocities.com/reza_afzalzadeh/00132761.PDF ?

C:\Ansoft\HFSS10\Help;
http://www.ansoft.com/products/hf/hfss/



Ну-ну. А ещё можете открыть истину, что "порождаемый напряжением ток обратно пропорционален сопротивлению, которое ему приходится преодолевать"
Если диэлектрический предмет, типа прямоугольного куска текстолита, имеет резкие границы от окружающей среды(воздух, вакуум), то нет никаких препятстий, чтобы по нему распространялась волна. Рассказывать вам как её туда загнать, и какова её минимальная частота, не стану, а то вы ещё скажете, что я диплом купил в переходе метро



Да нет, мне на первый взгляд уже сам ваш результат не понравился - слишком далёк от ожидаемого для обычного патча.
Судя по 5-ти летнему опыту общения с HFSS, если программа на простой модели начинает свопить часами, то ничего хорошего не получится. Либо ошибка в расчетах, либо ошибка в модели. Обычный патч, пусть даже и с наклейкой в виде диэлектрикой пластины, считается за 10-15 минут. Результат, как правило, совпадает с макетом на 90-95%. Проверено не раз в хорошей чамбер-камере хорошего западного университета.



А никто ничего не выдергивает. Вы внимательно почитайте. Речь идет не о конкретном круглом волноводе, а о назначении порта с поверхностью в форме круга, как у вас в модели. Круглая форма поверхности порта подразумевает виртуальное подключение круглого волновода. Если в вашей модели не ожидается прецессии мод, то можете её не предовращать, но всё остальное соблюдите, а то потом будете "кусать локти" и хаять производителя.
Фраза взята из инструкции Ансофта по назначению портов и относится ко всем моделям без исключения. Если вам в лом порыться в фирмовых закромах, я могу выслать её вам.



Тем более непонятно. Вы нарисовали больших размеров порт с кучей мод, без их назначения, и ожидаете, что программа сама, по некому универсальному алгоритму, откалибрует порт относительно каждой моды и начнет расчет поля в модели. Кстати! Расчет поля в поверхности порта основан на решении этих самых, как вы сказали, уравнениях Максвелла
Если вы такой большой специалист по электродинамике, то должны хотя-бы догадываться, что правильность и вообще наличие решения зависят от правильности задания граничных условий.
Это, кстати, относится и к назначению портов в HFSS.



Прочел. Содержание пока не противоречит результату моделирования и похоже на правду.

Ничего более конкретного вы указать не можете ?


Уже ближе к истине. Вы признаете, что есть критическая частота, ниже которой "диэлектрический предемет" уже не будет концентрировать в себе поле и распространение
волны станет невозможным. То есть он, "диэлектрческий предмет", уже не является волноводом на докритических частотах. Это, замечу, сильно облегчает жизнь при проектировании strip-lines, поведение которых на высоких частотах есть вещь уже достаточно нетривиальная. То же самое происходит при увеличении толщины или eps субстрата. У вас уже не одномодовая линия, которой можно смело назначать terminal port, а нестандартный многомодовый волновод. Вы такие вещи, похоже, никогда не считали, а эффекты от них могут быть самые неожиданные. Вот мне интересно посмотреть все таки, как вы будете в реальности запитывать сей патч, так, чтобы возбудить только одну низшую моду ? Нарисуйте или объясните.



Это не обычный патч.


На простой модели, да. В конкретном случае, вы сами упрощаете модель без достаточных на то обоснований.


Вы разницу в портах с открытой границей и замкнутой не видите, нет ? Замечу, что это совершенно разные вещи.


Прям так и написано - "For all type of ports without exclusion" ? Приведите первоисточник.


Выложите ее здесь, все и прочтут


Да как же вас убедить то, что не обязательно назначать calibration lines ? В конце концов, посчитайте
сами с назначением и без и сравните результаты. Увидите, что ничего не изменится. Можете даже
произвольное направление задавать, все равно результат (S11 ) не поменяется с точностью до -+ 180 гр по фазе.


Задав сам порт и число мод в нем, вы тем самым уже определили все необходимые граничные условия.
Все, этого достаточно (!) От того как вы нарисуете линию, конфигурация поля в порту никак не изменится. Устал уже, честное слово, вам это доказывать.


С фразой, что толстая подложка сильно изменяет ДН, согласны ? Почему это происходит, понимаете ?
В этом случае данная антена уже далеко не обычный patch, а некий гибрид, свойств которого вы
ab initio знать не можете.