Как вам ответил l1l1l1, погрешность результата моделирования по сравнению с "классикой" в данном случае 0,81%. Куда уж точнее-то???

Как выбрать меш, много пояснений, часто ошибаются с выбором как в одну так и в другую сторону.
Поясните почему расчет именно входного импеданса гораздо важнее? ... для того кто считал антенны.

Более жесткие требования встречал по другим параметрам антенн, но это было для реальных антенн, отданных в пр-во.
Как у вас не знаю. Вам может, это только для обученя, освоения CST пакета нужно.

Ну батенька, именно удлиняет а не то что вы подумали. Электрически удлинняет, при той же же физической длине. Мне собственно с CST работать и этот тролл который здесь развели, вызывает недоумение- диссонанс.

Строго говоря близко к бреду. Импеданс к адмитансу. Дык у антенн согласование
важно а импеданс это так, вторично, на этапе разбора полетов, почему не летае. У сложных ФАР импеданс не информативен, там не понятно кто за что отвечает, в отличии от согласования S11. И реализованное усиление
важно. Вобщем бред диллетанта.

как обычно, вы ошибаетесь. везде.
мне уже с трудом удается отвечать вам вежливо.
вы на протяжении нескольких страниц не можете понять, что эффективное удлинение вызывает
необходимость физического укорочения отрезка, чтобы попасть на заданную частоту.
в материале, который вы выложили, именно это и проделывается.
я же делал расчет резонансной частоты отрезка заданной длины (физической).
при этом надо рассчитать эффективную длину отрезка, увеличив ее на величину эффективного удлинения.
что тут непонятного? троллите? - буду банить.

своим блужданием в двух соснах вы отвлекаете от проблемы, которая действительно существует.
вы правы в том, что программы, использующие FEM и FDTD (IE) дают сдвиг по частоте вниз,
который уменьшается с увеличением меша, но не до нуля, при разумном времени счета.
похоже, что решение сходится, так и не достигнув "правильного" значения.
но цифры-то другие! отклонение гораздо меньше, чем 3-5%, которые вы озвучили.

говорить, что все программы EM-анализа дают примерно одинаковый сдвиг по частоте пока нет оснований.
прежде, чем это заявлять, надо, по крайней мере, посмотреть результаты программ, использующих MOM.
я запланировал численный эксперимент по определению электрической длины отрезка МПЛ с помощью ряда программ:
СST MWS, HFSS, EMpro, Momentum, Sonnet, IE3D, MWO Schematic, EMsight, AXIEM.
поскольку далеко не на всё у нас есть лицензия, я разослал свою просьбу провести анализ коллегам, лицензиями обладающим.
результаты пока получены далеко не все.
анализируемая структура отличается от вашей, в ней отсутствует open или short end и исключено влияние портов (deembedding).
давайте пока не плодить посты, подождем результатов, а потом их обсудим.

с вашей стороны, конечно, заметен какой-то прогресс, необходимость учета эффективного удлинения,
по крайней мере с одной стороны, вам уже понятна.
надеюсь, что мы постепенно достигнем консенсуса и в других вопросах.

кстати о формуле из книги Баланиса для эффективного удлинения.
Баланису она не принадлежит, она принадлежит Хаммерстаду (Hammerstad),
однако по ссылкам
E.O.Hammerstad, "Equations for Microstrip Cirquit Design", Proc. Fifth European Microwave Conf., pp.268-272, Sept. 1975
и E.O.Hammerstad & F.Bekkadal: ”Microstrip Handbook” ELAB-report, STF44 A74169, Feb. 1975, Trondheim.
материалов найти не удалось, но вот здесь
E. Hammerstad. "Computer-Aided Design of Microstrip Couplers with Accurate Discontinuity Models."
1981 MTT-S International Microwave Symposium Digest 81.1 (1981 [MWSYM]): 54-56.
не только приведена оригинальная и улучшенные формулы для дельта L, но и указана их точность.
сказано, что первоначальная формула из-за особенностей использованной модели может применяться
только для сравнительно узких полосков W < 3H, то есть малоприменима как раз для патч-антенн,
а новые формулы имеют точность не хуже 0,017H, то есть 0,026 мм в нашем случае.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Я попытался показать, что полученная "l1l1l1, погрешность результата моделирования по сравнению с "классикой" в данном случае 0,81%" не совсем правильная.
l1l1l1 сравнивал не те цифры.



А здесь уже что-то непонятное для меня про выбор меша!
Как можно ошибиться с выбором меша в две стороны? Для меня, вроде, все просто. Чем мельче мешь (больше ячеек), тем точнее результат.
Число ячеек ограничивает только возможности ПК (размер ОЗУ) и время вычисления.
Какой смысл устанавливать меньшее число ячеек, чем позволяет ПК?

А какие основные параметры антенн? По каким параметрам антенн жесткие требования?
1. Усиление.
2. Диаграмма направленности.
3. Входное сопротивление.
Если усиление у вас "прыгает" в 1,5...2 раза, то это 2...3 дБ разницы. Хотя, при расчетах в CST "колеблется" в пределах 0,3...0,6 дБ. При общем усилении 10...12 дБ, такой разброс вам не сильно важен. Кроме того, усиление довольно "тупая" характеристика и расчеты CST показывает довольно слабое влияние параметров структуры и установок на вычисленное значение усиления.
Диаграмма направленности тоже довольно "тупая" характеристика (слабо зависит от параметров структуры). CST хорошо показывает ширину и угол направления CST. В CST хорошо видно как работает структура.
Например, если вы возьмете диполь и не отсимметрируете его плечи, то увидите искажение его ДН. Или, если неправильно сфазируете все элементы антенной решетки.
А вот, разброс входного сопротивления в 1,5...2,0 раза даст вам КСВн 1,5...2 и более. А после кабеля со стандартным волновым и длиной N*L/4 вы можете получить еще худшее КСВн на выходе(входе) усилителя. А, если у вас нагрузкой будет еще и фильтр, то вы получите недопустимое изменение АЧХ. И получить потери отражения 2...3 дБ, но АЧХ будет важнее!!



Мне тоже странно ваше отношение к входному импедансу антенны.
Вам важно S11, а от чего оно зависит?
Только от входного импеданса! Вы же считаете S11 относительно стандартного значения волнового сопротивления тракта или любого значения, выбранного вами.
Чтобы получить минимальное значение S11 и соответственно максимальное реализованное усиление, вам надо как можно точнее знать импеданс излучателя.
Конечно, можно рассчитать антенну и "плюнуть" на импеданс излучателя, а потом "тупо" экспериментально подобрать цепь согласования.
Каждый раз затрачивая много времени на настройку согласования каждой антенны.

Выбор числа базисных функций - не такая простая задача, как вам кажется. При увеличении числа элементов, во-первых, растет вычислительная ошибка из-за увеличения числа математических операций. А во-вторых, что может быть не таким очевидным, задача может стать плохо обусловленной, тогда результат решения будет далек от истинного.
Чтобы зацело посчитать большую антенную решетку, специально проводят исследования по выбору меша. Задача должна быть решена с хорошем качеством и за приемлемое время.



Существуют заказы, где нужно четко соблюдать требования, и такой разброс, как у вас, непримлем. Если вас устраивают такие результаты, то хорошо. По-моему, здесь как раз обсуждать нечего.

Здесь я согласен с вами на 100% по выбору меша и увеличения вычислительной ошибки от сильно большого меша.
И что мешь должен быть оптимальным.
Вот, только как определить оптимальны мешь? По какому параметру?

Ну, такой разброс по усилению как раз можно получить из-за плохого согласования.
А CST очень хорошо показывает ДН и усиление от размеров элементарного излучателя и шага решетки во всех плоскостях.
Причем колебания значения усиления слабо зависят неточности шага решетки, если шаг выбран по теории.
В этом уCST все замечательно.
Да, здесь обсуждать нечего.

К сожалению, статей, описывающих какую-либо методику, я не встречал. Обычно сначала считают с крупным разбиением, затем его уменьшают до тех пор, пока S-параметры не перестают изменяться при дальнейшем незначительном уменьшении элементов разбиения. Процесс итерационный и, скорее, эмпирической.
Буду рад, если кто-то поделится умными статьями или книжками, в которых есть грамотный анализ по выбору меша.

я сравнивал цифры, полученные вами с помощью CST, с цифрами,
полученными мной "по классике" для той же структуры, полностью приведя расчет.
какие же цифры, по вашему мнению, я должен был сравнивать? приведите их.

Вы взяли отрезок линии.
Удлинили этот отрезок на 2*dL. Получили какую-то физическую длину.
Затем вычислили резонансную частоту для полученной физической длины.
Взяли и сравнили эту резонансную частоту с частотой полученной мною в CST для отрезка без удлинения 2*dL.
Но, CST должна "показать" исходную частоту, т.е. для отрезка без добавления 2*dL.
Т.е. CST должна "убрать" эти дополнительные 2*dL из физической длины для расчета резонанса.

Ведь CST это чистая электродинамика, а классика это экспериментальное подтверждение электродинамики.

При задаваемом вами эпсилон, укорочение длины разве не происходит?

Конечно же все считается с учетом эпсилон эффективное.

это ложь.
я взял отрезок с физической длиной 34мм, такой же, как у вас в модели CST.
затем, чтобы учесть краевую емкость на торцах полоска, я расчитал эффективное удлинение.
после этого я рассчитал эффективную длину отрезка, прибавив к физической его длине
удвоенное (два торца полоска) эффективное удлинение.
после этого рассчитал резонансную частоту.

так, как делал я, делает весь мир. а вы что предлагаете?

вы согласны с тем, что на торцах полоска есть дополнительная краевая емкость?
вы согласны с тем, что наличие дополнительной емкости на землю на торцах полоска
понижает резонансную частоту структуры?
вы согласны с тем, что вместо расчета и использования емкости при определении резонансной частоты можно использовать эффективное удлинение полоска, величина которого даёт ту же частоту?
тем более, что это эффективное удлинение удобнее в использовании, чем емкость,
поскольку практически не зависит от частоты.


в модели CST никто никаких отрезков не добавлял, и убирать ей нечего.
поскольку CST сначала считает поля, а потом уже, на основании данных о полях,
получает значения коэффициентов S-матрицы и т.п., она автоматически учитывает наличие краевых полей на торцах полоска, и ей не нужны никакие дополнительные элементы, чтобы учесть краевые емкости торцов.

что из вышеизложенного может быть непонятно вменяемому человеку?
вы же вроде уже соглашались с наличием краевой емкости на торце, но взяли данные из таблицы Вольмана, и почему-то решили емкостью пренебречь.
а сейчас - снова "за рыбу гроши".
благодаря вашему троллингу мы ходим по кругу 8 страниц.
вы отнимаете время у занятых людей и дискредитируете наш форум,
позиционирующий себя как форум профессионалов

поскольку новых данных для обсуждения пока нет, тема временно закрывается.
если у кого-либо появятся новые результаты расчетов или эксперимента,
прошу обращаться с ЛС для повторного открытия темы.

l1l1l1

к сожалению, Хаммерстад в этой статье ошибался.
нет, первая его формула, использованная Баланисом, хороша для W < 3H, прежде всего своей простотой.
но вторая и третья, вроде бы улучшенные, при возрастании W имеют асимптотой линейную функцию,
дающую бесконечно большое эффективное удлинение при бесконечно большой ширине полоска,
а это противоречит физическим соображениям.
к счастью эта ошибка исправлена Киршнингом в статье
M. Kirschning, R. H. Jansen, Koster N.H.L., "Accurate model for Open End Effect of Microstrip Lines", Electronics Letters, vol. 17, 1981, No.17, pp. 123-125.
Нажмите для просмотра прикрепленного файлаНажмите для просмотра прикрепленного файла
здесь зеленая кривая построена по первоначальной формуле Хаммерстада,
синяя кривая - по его "улучшенной" формуле,
а красная - по формуле Киршнинга.
эпсилон подложки 4.3.
отметим, что при значении W/H = 10, соответствующему экспериментальным данным, импользованным Хаммерстадом, красная и синяя кривые дают близкие значения.
кстати, в справке AWR по элементу MLEF, Open Microstrip Line With End Effect (Closed Form), дана ссылка на вышеуказанную статью.
в формулах Киршнинга в предпоследней строке пропущена скобка, но это не страшно, бывают ошибки похуже.

как я и обещал, чтобы закрыть вопрос, приведу здесь результаты обсчета полуволнового отрезка МПЛ программами, которыми удалось это сделать (по переписке).
анализировалась одна и та же структура:
эпсилон подложки Еr = 4.3
толщина подложки Н = 1.5 мм
ширина линии W = 2.5 мм
толщина металлизации t = 0.035 мм
если программа не позволяла обойтись без крышки, то расстояние до нее бралось не менее 15 мм,
и, если была возможность, к крышке применялось граничное условие полного поглощения.
чтобы исключить влияние портов и открытых концов линии, применялись волновые порты
со сдвинутыми референсными плоскостями (deembedding)., а открытые/короткозамкнутые концы отсутствовали.
расстояние между референсными плоскостями портов - 34.0 мм
по ФЧХ структуры определялась полуволновая (180 градусов) частота.
на рисунке показана структура на примере Sonnet:
Нажмите для просмотра прикрепленного файлаНажмите для просмотра прикрепленного файла
за образец для сравнения возьмем классику-схематику: здесь ошибка нулевая не потому, что результаты абсолютно точные, а потому, что с этими результатами сравнивается всё остальное.
далее идут результаты для 2.5D-программ:отметим, как кучно легли результаты (за исключением EMsight,
у которого отклонение в противоположную сторону).

теперь результаты трехмерных программ:в графе Details указано число шагов рефайнмента.
для HFSS была сделана попытка получить максимально точное решение.
при NR = 20 время счета было в четыре раза больше, чем при NR=16, ОЗУ была использована почти вся,
но результат улучшился незначительно.
кмк, при бесконечной памяти и после бесконечного времени может быть достигнуто отклонение 1.7%. :-(
несколько лет назад в теме "Вопросы по HFSS" участник, имя которого я не запомнил,
отмечал неустранимое отклонение по частоте, даваемое HFSS, утверждал, что он разработал алгоритм FEM,
свободный от этой ошибки, и был занят его программированием.
к сожалению, результаты его мне неизвесны.
у CST MWS результаты значительно лучше, особенно порадовал Frequency Domain Solver.
его время счета благодаря небольшому эффективному мешу, тоже было невелико.
Нажмите для просмотра прикрепленного файлаНажмите для просмотра прикрепленного файла
результаты для EMPro и Analyst были получены, но они совсем ненадежны.
как выяснилось, проекты создавались в ADS/MWO и прямо в этих программах
передавались на счет в EMpro/Analyst, при этом параметры солвера никак не контролировались.

в заключение можно сказать, что для расчета полосковых структур лучше использовать 2.5D-программы,
которые для анализа таких структур и разрабатывались.
по-видимому, 3D-программы, имеющие гораздо большую сферу применения,
для полосковых структур дают менее точные результаты, но их точность также достаточно высока.
на примере CST MWS FD можно сказать, что точноcть вполне достаточна.

ЗЫ. почти все программы показывают отклонение вниз резонансной частоты от результатов классики/схематики,
по-видимому, в классике/схематике не учтена дисперсия, обусловленная высшими типами волн. :-)

Работа проведена громадная, очень познавательно, спасибо. Единственно, что не совсем прозрачно, так это идентичность граничных условий. Влияние "ящика", скорее всего, одного порядка с приведенными погрешностями. 15 мм это не такое уж и большое расстояние.

to |1|1|1

А какое количество "number of sheets" использовалось в модели толстого металла при расчетах в Sonnet? По моим экспериментам, есть существенная зависимость, правда расчеты проводил с практически квадратным сечением линии.... в приложении сравнение: 2D FEM - FEMM, 3D FEM - HFSS, 2.5D - Sonnet. Видно, что при малых значениях Ns емкость учитывается не полностью, из-за чего Zo получается более высокое.

надеюсь, что граничные условия для крышки это влияние несколько нивелируют.
в ближайшем будущем проверю это для HFSS, Sonnet, EMSight.



поскольку в нашей модели толщина металла мала по сравнению с шириной проводника и с толщиной подложки (t = 0.035 mm, w = 2.5 mm, h = 1.5 mm), для учета толщины металлизации в 2.5D-программах использовалась эффективная ширина проводника, рассчитанная по известной формуле.
так что Ns = 1.

но если рассматривать связанные полосковые структуры, то возможно ситуация изменится. 3D станут точнее. А вообще, было б интересно проверить... но к сожалению располагаю только HFSS и студенческой CST ( да и в CST не работал с 2005 го года ))

для узких зазоров и толстых проводников - обязательно.

Сегодня на семинаре по AWR задавали вопрос, в каком солвере лучше считать планарные фильтры. Ответ представителя AWR: считать в 2,5D, но проверять лучше в 3D.

й
Мдя глюк он такой, его не видно а он сть. Недельки через 2-3 смогу предметней подключиться. А касаемо 2.5D или 3D, предпочитаю при наличии машинных ресурсов 3D.
Кстати Соннет, позиционирует себя как 3D. Или плох тот генерал, ой солдат, который не мечтает быть...


exactly absolutely толко CST

привожу расчетные данные для полуволновой частоты отрезка МПЛ
для EMSight, Sonnet и HFSS для высоты крышки 15 мм и 30 мм.
разница конечно есть, но, на мой взгляд, несущественная.
у EMSight на крышке был "PEC", у Sonnet - "Free space", у HFSS - "Radiation".