Помогите правильно установить условия границ и референсную плоскость
для расчета хар-ки антенны
Антенна :подложка- поликор толщина 1мм, габариты 60Х48, одна сторона
металл на другой топология.
Топология - в центре подложки металл габаритами 15Х5 причем 15 металла параллельно 60 подложки, от широкого края подложки строго по ценральной
осевой к краю металла в центре, проложен проводник шириной 1мм, порт установлен на краю подложки у проводника.

За ранне всем благодарен

1. С такой огромной землей можно считать ее inf.
2. MWO не рекомендую, времени сожрет да и наврет.
(насчет второго могу ошибаться, давно не пользовался)
3. Беглый расчет на IE3D дал 8.30 ГГц и 226 Ом для ТМ01 при
референсе на краю патча. Питание в центре никогда не
подключается на 50 Ом нужно согласовывать. Либо сдвигом,
либо вдвигом, либо трансом.
4. Для справки: расчет для диапазона 6-10 ГГц занял 19 сек
и 3Мб на П4-3.22, рисование около 2 минут.
Удачи.

Полосковые антенны вполне можно считать в MWO. Верхнюю крышку нужно заменить сопротивлением 377 ом. Это, конечно, нестрого, и только имитирует излучение в открытое пространство (эквивалентные модальные линии передачи в функции Грина слоистой структуры нагружаются на сопротивление 120*PI =377 Ом) вместо кз, как в случае металлической крышки). Нужно только обеспечить удаление плоскости полоска от крышки этак на пять толщин подложки под полоском. Размеры коробки по X и Y должны раз в четыре-пять превышать размеры полосковой антенны. В вашем случае можно сделать коробку 60Х48 или 60Х60 - к фактическому размеру подложки 60Х48 это не имеет отношения, так как MWO при достаточно большом боксе имитирует окружение свободного пространства. Следите, чтобы слишком большой бокс с подложкой не зарезонировал - лучше всего об этом предупредят странные прыжки и изломы выбросы в частотной характеристике антенны. Отсчетную плоскость порта совмещайте прямо с той точкой, где вас интересует входное сопротивление. Сам порт должен быть на стенке бокса, но можно использовать и via-port (Draw/Add Via Port) для имитации коаксиального питания в любой точке антенны, а не только с края. Чтобы посчитать диаграммы направленности, нужно прежде всего правильно представлять себе, какая составляющая тока на антенне преобладает - Jx или Jy. Для этого нужно построить графики распределения тока хотя бы в двух сечениях - для постоянной координаты Х в функции координаты Y и для постоянной координаты Y в функции координаты X. То, какая компонента будет преобладать, определяется соотношением размеров (прямоугольной) антенны, положением точки питания и частотой генератора. Если нужна линейная поляризация, то питают с края и ищут частоту, при которой резонатор антенны возбуждается на гармонике, обеспечивающей нужную поляризацию. Сходите к полякам на edaboard и найдите книгу Compact and Broadband Microstrip Antennas - там есть подробности. Определили, какая компонента тока на металле антенны преобладает - выберите нужное соответствующее measurement (PPC ETheta или PPC EPhi) в главных плоскостях (Principal Plane Cut при phi=0 и при phi=90). Чтобы посчитать ДН, сделайте активным окно с EM Structure, пункт меню Animate/E-Field setting и поставьте галочку на слое 1 только. Чтобы ускорить расчеты, всегда делайте два экземпляра EM Structure с антенной, благо копирование в MWO делается просто и благородно - drag-and-drop. В одном экземпляре уберите галку со свойства "Frequencies/Use project default" и введите диапазон частот, в котором вы ищете подходящие резонансы по входному сопротивлению; в другом экземпляре сделайте то же самое, но частоту ставьте только одну - частоту выбранного вами рабочего резонанса. Для этой же структуры установите описанный выше флаг (он же галка) расчета E-поля в слое 1; в структуре для поиска резонанса эту галку обязательно уберите - не нужно считать поля на всех частотах. Чтобы структура с одной частотой и полем не путалась под ногами при поиске резонанса, деактивируйте ее с помощью Toggle/Enable. Активируете позже, когда частота резонанса будет выяснена.
Посчитал вашу топологию в 6.5. Да, есть резонанс на 8.37 ГГц. Его же предсказывает приближенная формула. Есть резонанс и на 6.6 ГГц, но это вроде не то. К сожалению, на 8.37 ГГц диаграмма в плоскости, перпендикулярной стороне 15 мм, разваливается и имеет минимум в зените, что не есть хорошо. Попробовал размер 15X15- вроде получше с ДН, но резонанс на частоте 3.13 ГГц.
Поэкспериментируйте сами, используя вышеизложенные рекомендации. На хорошей машине (3.2 ГГц) работает быстро, десяток частот менее минуты, диаграмма направленности на одной частоте секунд за 20. Только не злоупотребляйте плотностью сетки mesh на антенне - пусть будет normal или даже low. Если тут не получится, то high и no variable mesh обычно кроме ожидания ничего не дадут.
Да, кстати - будьте осторожны с измельчением grid при задании enclosure - слишком мелкие размеры ячеек cells приведут к тому, что поле на верхнем слое будет считаться неоправданно долго.

Автор темы исчез, ну да ладно, странные результаты
MWO побудили написать.

Данные расчета для TM01:

Frequency : 8.29734 (GHz)
Radiation Efficiency : 79.3978%
Antenna Efficiency : 50.3922%

Total Field Properties :
Gain : 3.28835 dBi
Directivity : 6.26472 dBi
Maximum : at (15, 90) deg.
3dB Beam Width : (72.9969, 157.704) deg.

Совершенно нормальная ДН (пухлый полублин торцом) с максимумом
ну почти в тэта-нуль (сдвиг на 15 град из-за питания).
Не понял, что такое выдал MWO.

Для TM02:

Frequency : 6.51246 (GHz)
Radiation Efficiency : 43.9377%
Antenna Efficiency : 11.6279%

Total Field Properties :
Gain : -1.87121 dBi
Directivity : 7.47376 dBi
Maximum : at (65, 0) deg.

Плохая эффективность излучения, больше экзотика, чем антенна,
но, может это и есть то, что надо автору.
Забавная ДН в виде двух крыльев под 65 град к горизонту.
Также совершенно нормальная для двух полуволн по длинной стороне.
Только вх. сопр. около 800 Ом, узкая полоса, согласовать сложно.

Из опыта попытки работы с MWO (древнего, по памяти). Как
оказалось, лучше, чем 377 Ом открытую коробку для МПА
моделировал открытый волновод. Бывали правильные результаты.
Кстати, удалять эти самые 377 Ом AWR рекомендует намного
дальше.

Книги.
Лучшее, ИМХО, для начинающих практиков (не теоретиков):
Kumar, Girish.
Broadband microstrip antennas / Girish Kumar and K.P. Ray.
(Artech House antennas and propagation library)
Рекомндуемая
Kin-Lu Wong
Compact and Broadband Microstrip Antennas.
(John Wiley & Sons, Inc.)
тоже неплоха, много практики, присоединяюсь.

Извините за отсутствие - не было доступа к сети

Обязательно попробую все ваши рекомендации

Вопрос EVS: IE3D эта программа позволяет обсчитать щелевые антеены с объемным резонатором

IE3D не моделирует диэлектрики конечных размеров.
И достаточно неудобна для действительно трехмерных структур.
Это все-таки не полностью 3D.
Рекомендую HFSS. Наверняка подойдет CST MWS, но с ней
сам не работал.
Для каждой антенны найдется оптимальная программа, впрочем,
как и для любой другой задачи. Из столь скудного описания
трудно посоветовать что-либо конкретнее.
Удачи.

Новые рекомендации по расчете диаграмм направленности в MWO


Провел много экспериментов, в основном сравнивал результаты с Sonnet – просто захотелось выяснить как себя ведут такие “коробочные” программы при расчете полей печатных антенн в дальней зоне. Поэкспериментировал с Sonnet и обратил внимание на то, что результаты мало зависят от толщины слоя воздуха над подложкой с антенной. Почитал внимательно документацию на обе программы и понял следующее:

Sonnet: находит распределение плотности электрического тока по металлическим элементам топологии в коробке, открытой сверху (приближенно, нагружая каждую эквивалентную поперечную линию для TE, TM волн на 120*pi). Затем берет этот ток и по нему рассчитывает поле в дальней зоне для бесконечной слоистой подложки, именно так, для бесконечной, то есть о коробке забывают и считают излучение известных токов в полупространство. Не зря документация на Sonnet говорит, что вертикальных (z-ориентированных токов) far field solver не признает. И в самом деле, нахождение поля, пусть даже в дальней зоне для вертикального тока, возможно, пересекающего нескольно слоев, задача не очень простая.

MWO: остается в коробке даже при вычислении полей в дальней зоне и вычисляет дальнюю зону по эквивалентным магнитным токам на открытой крышке только!
Теорема эквивалентности позволяет окружить излучатель произвольной замкнутой поверхностью, найти поле на этой поверхности, сопоставить этому полю эквивалентный касательный ток и находить поля в дальней зоне как продукт излучения этого эквивалентного тока. MWO полагает, что часть этой произвольной поверхности совпадает с открытой крышкой коробки. Оставшаяся часть поверхности проходит по нижней крышке и по боковым стенкам коробки. Нижняя крышка идеально проводит, на ней касательное электрическое поле ноль, это нормально. Но вот боковые стенки портят картину, их ведь нет в реальной ситуации, а поле на их внешней стороне должно быть задано, чтобы замкнуть нашу произвольную поверхность. Во почему открытую крышку коробки нельзя поднимать слишком высоко – нужно, чтобы боковая поверхность была небольшой, тогда в основном излучение будет определяться эквивалентными токами на крышке, а токами на боковых внешних стенках (все равно неизвестными) можно будет пренебречь.
Кроме того, мне кажется, что рассогласование в эквивалентных поперечных линиях TE, TM волн сильно портит картину распределения поля вблизи этой трехсот семидесяти семи омной нагрузки (а именно там рассчитывается поле и эквивалентный магнитный ток), причем чем длиннее линия (т.е. чем выше крышка), тем эта картина портится сильнее.
Так что такой метод расчета ДН несколько порочен по определению, зато он не накладывает ограничений на вертикальность токов, как Sonnet.

Вывод: У меня получилось, что крышку следует отодвигать от верхнего слоя подложки примерно на четверть волны в свободном пространстве. Ближе – можем получить неверное входное сопротивление, дальше – см. вышеизложенное.


Теперь про размеры коробки: мне кажется, что сторона коробки должна быть не менее чем 5 длин волн в свободном пространстве. Хорошо бы 10, но тогда считает вечность.

Контролировать разумность выбора всех размеров бокса нужно по распределению электрического поля на крышке: есть нужные measurements в MWO. Поле должно монотонно спадать к краям почти до нуля. Провалы в распределении поля в середине крышки возможны, если анализируется антенная решетка. Для одиночного излучателя, светящего по нормали, провалов в центре быть не должно – если есть, значит, крышка слишком близко к металлу антенны или разводки питания.

Просчитал простенький вибратор, о котором идет речь в этой теме, с учетом изложенных выше рекомендаций. Теперь все путем, сходно с Sonnet и с IE3D. Только нужно помнить, что MWO выводит поле как корень квадратный из направленности в заданном направлении (так следует из документации на последние версии).