Как задать вид падающей волны в MWO Опции

[Интересующийся]

Подскажите пожалуйста начинающему как задать в AWR Design Environment вид падающей волны на планарную антенну (круговая или линейная поляризация). В графиках понятно - RHCP и LHCP для круговой поляризации, а вот как посмотреть в вертикальную или горизонтальную поляризацию не понятно. А уж про задание вида падающей на антенну волны непонятно ни как задать линейную ни как задать круговую? Подскажите кто знает.

[Shura_jj]

Если я правильно понял, Вы хотите облучить структуру падающей ЭМВ. Если так, то для начала вынужден Вас расстроить: задать источник поля в MWO вплоть до v2008 невозможно. Источник сигнала для EM-моделирования структур в редакторе EMSight можно задать исключительно в виде порта, т.е. по сути - генератора ВЧ. Источники, как в виде падающей волны (plane wave), так и дальнего поля (farfield source) в MWO отсутствуют. Что будет в v2009 - пока неизвестно. Вообще говоря, источник поля как бы и не совсем актуален в случае 2.5d солвера, каковым является EMSight. Это связано с тем, что в отличие от 3d, такой солвер использует всё-таки двухмерные структуры (толщина ->0, если Вы заметили она вообще не задаётся), однако в отличие от чисто 2d в данном случае возможно построение многослойной структуры с использованием межслойных перемычек.
Лично моё, субъективное мнение, что в данном (Вашем) случае оптимальным будет использование ПО 3d EM анализа, например CST Studio Suite или Ansoft HFSS. В этих программах возможно задать источник в виде падающей волны с любым фронтом и любой поляризации. Можно даже задавать свою структуру в виде источника поля (farfield source). Также, например в CST Microwave Studio имеется не один солвер MoM, как в MWO, а целых 5 (для излучающих, неэкранированных структур), в т.ч. и MoM, причём в двух вариациях.

Это - как бы делал я. Но, если уж ничего, кроме MWO нет, есть один слегка мразматичный :-) вариант решения Вашей задачи с помощью MWO. НО, сразу предупреждаю: точных количественных результатов не ждите, более-менее картина получается только качественно. Для решения задачи необходимо создать импровизированный источник дальнего поля (как говорится - нет стандартного - сделаем свой, нестандартный). Вполне подойдёт элементарный электрический излучатель (ЭЭИ) в виде симметричного полоскового вибратора (СПЛ) в свободном пространстве. Для его задания добавьте в структуру 2 дополнительных слоя НАД Вашей структурой. Материал слоёв - воздух (Air). Толщина первого, непосредственно прилегающего к структуре должна быть не менее 10lambda для обеспечения нахождения Вашей структуры в сугубо дальней зоне нашего ЭЭИ, а также для того, чтобы обеспечить наиболее плоский фронт волны (я так понимаю, нужно именно это). Толщина второго - любая, но не слишком большая, чтобы избежать излишнего усложнения расчётов. Теперь, во втором слое, выше первого (т.е., по сути - на границе слоёв) рисуем 2 полоска длиной 0,1lambda каждый. Ширина должна быть меньше длины, но можно взять и соизмеримую, чтобы излишне не мельчить сетку и не усложнять вычисления. Полоски соединяем встык и размещаем в месте соединения внутренний порт (internal port). Тип порта - источник (Source port). Мощность и импеданс - по умолчанию.
Теперь, по поводу граничных условий. Боковые границы должны быть удалены от стенок структуры не менее чем на 5lambda для исключения, ну или хотя бы минимизации переотражений ЭМВ. Верхняя граница - открытая. Открытая в данном случае означает без скачков волнового сопротивления среды, т.е. в данном случае из списка больше всего подходит бесконечный волновод (infinity waveguide). ВНИМАНИЕ! Не устанавливайте границу Open, это приведёт к увеличению и без того значительной погрешности расчёта. Связано это с тем, что вся Ваша структура вместе с металлическими границами, по сути, представляет собой отрезок прямоугольного волновода, пусть и небольшой, волновое сопротивление которого может сильно отличаться от сопротивления свободного пространства 120pi=377Ом. Это исказит картину дифрагированного поля. В случае же использования границы infinity waveguide волновые сопротивления практически одинаковы, т.к. одинаковое сечение волноводов и поэтому искажения поля из-за переотражений от границы раздела не будет.

Графики ДН создавайте стандартные - в зависимости от того, что вы хотите на них увидеть.
После этого можете запускать моделирование.

Да, кстати, если Вам в качестве результата моделирования необходима картина дифрагированного поля, то необходимо учитывать, что полученные ДН содержат суперпозицию дифрагированного на Вашей структуре поля с полем падающей волны. Для того, чтобы исключить влияние поля падающей волны и посмотреть только поле рассеяния на структуре, необходимо вычесть их графически, либо аналитически, экспортировав ДН в виде таблицы например в MS Excel (Simulate->Results->Save).

На всякий случай напомню назначение ДН: Con_EPhi и Con_ETheta - азимутальные (conic) ДН phi- theta-составляющих электрического поля E, PPC_EPhi и PPC_ETheta - меридиональные (principal plane cut) ДН phi- и theta-составляющих электрического поля E, Con_TPwr и PPC_TPwr - Азимутальная и меридиональная ДН модуля электрического поля E, Con_LHCP и PPC_LHCP - ДН левой круговой поляризации (left hand circular polarisation) электрического поля E, Con_RHCP и PPC_RHCP - ДН правой круговой поляризации (right hand circular polarisation) электрического поля E.

Удачи!
_________
С уважением Александр.

[andybor]

....есть один слегка мразматичный :-) вариант решения Вашей задачи с помощью MWO. ...открытая. Открытая в данном случае означает без скачков волнового сопротивления среды, т.е. в данном случае из списка больше всего подходит бесконечный волновод (infinity waveguide). ....

Действительно - вариант более чем "мразматичный", учитывая, что EMSight использует метод моментов Галеркина заточенный для анализа объемов ограниченных по сторонам идеально-проводящими стенками. Посчитать поле в дальней зоне печатного излучателя, через результаты расчета поля ближней зоне, задача стандартная. Но смоделировать результаты падения плоской волны на объект в МВО, как-то не очень реально. Хотя понятно - все мы родились в Стране Советов
Попробуйте сначало сами, какую-нибудь модель прогнать в оффисе, а затем в СиЭсТи, и сравните результаты. Будет всем интересно.

....электрический излучатель (ЭЭИ) в виде симметричного полоскового вибратора (СПЛ) в свободном пространстве. Для его задания добавьте в структуру ....... во втором слое, выше первого (т.е., по сути - на границе слоёв) рисуем 2 полоска длиной 0,1lambda каждый....

А почему "2 по 0,1lambda"? Может лучше классически - "2 по 0,22lambda"?

[Shura_jj]

... EMSight использует метод моментов Галеркина заточенный для анализа объемов ограниченных по сторонам идеально-проводящими стенками. ...

Использование солвера на основе MoM или метода Галёркина, думаю не является препятствием для выбора тех или иных граничных условий. Таким образом это реализовано, как ни странно, только в MWO (по крайней мере из пакетов, с которыми я знаком), где граничные условия для боковых стенок заданы в виде идеально проводящих поверхностей, а редактировать допустимо только нижнюю и верхнюю границы. Странно и то, что разработчики MWO не обобщают их вплоть до v2008. А как же быть, если необходимо смоделировать полосковый излучатель в свободном пространстве? На этот счёт в HELP MWO предлагается совершенно дикое решение: если уж изменить тип боковой границы не представляется возможным, так давайте её отодвинем от EM структуры на такое расстояние (~>5lambda), чтобы, если и не исключить переотражения от боковых стенок, то хотя бы их минимизировать. Это всё конечно хорошо, однако они забывают, что размеры бокса по x и по y при этом будут ~>10lambdaX10lambda. А в том же HELP сказано, что время моделирования растёт экспоненциально с увеличением размеров структуры. Согласитесь - нерационально.
Совершенно иным образом дело обстоит с CST MWS, в которой, кстати, используется (в т.ч.) MoM (Integral equation solver). При этом, разработчики CST MWS не только предусмотрели возможность использования всех имеющихся (на сегодняшний день в электродинамике) видов граничных условий, но и возможность их задания для всех 6 граней параллелепипеда, в котором размещается исследуемая структура.

... Посчитать поле в дальней зоне печатного излучателя, через результаты расчета поля ближней зоне, задача стандартная. ...

Вообще говоря, не совсем уж стандартная.. Обычно сначала решают внутреннюю ЭД задачу, которая сводится к нахождению распределения поверхностной плотности эл. (или абстр. магн. - как в MWO) тока на структуре, а затем переходят к внешней задаче, включающей определение по известному распределению тока на поверхности структуры, поля в ближней (что в большинстве случаев представляет собой очень сложную математическую задачу ввиду наличия всех 6 компонент поля), промежуточной либо дальней зонах. Если честно, не совсем представляю целесообразность нахождения ЭМП в ближней зоне, чтобы затем переходить к полю в дальней зоне, гораздо проще сначала найти ток, и от него перейти непосредственно к полю в дальней зоне. Особенно учитывая, что во множестве случаев точно (либо с большой точностью) определить поле в ближней зоне вообще невозможно, можно лишь очень приближённо судить о его характере. Хотя, при всём при этом, я считаю, что принципиальных противоречий здесь нет, и если, действительно, известна картина ЭМП в ближней зоне, то перейти от него к полю в дальней зоне вполне возможно.

... смоделировать результаты падения плоской волны на объект в МВО, как-то не очень реально. ...

Согласен с Вами, именно плоской - да. Однако, в первом приближении, для получения качественной картины, вполне достаточно сферической волны от полоскового вибраторного ЭЭИ с ДН вида "бублик". В дальнней зоне (>10lambda) фронт такой волны будет почти плоским, и обладать перпендикулярной линейной поляризацией, что вполне подходит для решения стоящей задачи, опять же, в первом приближении.

Попробуйте сначало сами, какую-нибудь модель прогнать в оффисе, а затем в СиЭсТи, и сравните результаты. Будет всем интересно.

Мне приходилось проводить такое сравнение. После чего я полностью перешёл на CST. Задача была связана с нахождением дифрагированного поля рассеяния планарной спиральной антенны при нормальном падении к её поверхности плоско поляризованной ЭМВ с перпендикулярной линейной поляризацией. Сначала задача была решена качественно в MWO с использованием вышеописанного "слегка мразматичного" метода. Затем геометрия структуры была экспортирована из MWO в CST MWS и просчитанна на тех же частотах, с источником поля в виде чисто плоской волны. Также была смоделирована ситуация с источником возбуждающего поля в виде ЭЭИ, расположенного в дальней зоне. К сожалению, в настоящий момент нет возможности предоставить результаты, но, скажу я Вам, разница в этих 3-х случаях наблюдалась только в цифрах, почему и был сделан вывод о том, что для сугубо качественной оценки картины дифрагированного поля рассеяния на структуре такой метод моделирования в MWO в принципе применим.

А почему "2 по 0,1lambda"? Может лучше классически - "2 по 0,22lambda"?

В классической литературе под ЭЭИ понимается излучатель ЭМ энергии с геометрическими размерами, либо бесконечно малыми, либо значительно меньшими по отношению к длине волны lambda. Само понятие "значительно меньше <<" в литературе определяют по-разному, я встречал и на порядок меньше, и на два, точного определения думаю нет. Но с точки зрения уменьшения времени моделирования необходимо учитывать, что размеры структуры должны быть кратнными размерам dx dy ячейки сетки, поэтому ясно, что для упрощения расчётов целесообразно взять наиболее грубую сетку, а соответственно и наибольший возможный размер ЭЭИ. Поэтому я предложил использовать l=0.1lambda. Честно говоря, не совсем понял, что Вы имели в виду, говоря о l=0.22lambda.. Тогда уж, хоты бы по 0.25, чтобы получился полуволновый диполь..