Dieses Beispiel dupliziert die Ergebnisse aus der Arbeit "An Inverted FL Antenna for Dual-Frequency Operation" von Nakano, Sato, Mimaki und Yamauchi [1]. Die invertierte FL-Antenne ist eine planare Antenne, die für den Betrieb bei 2,45 und 5,2 GHz ausgelegt ist. Diese Antenne ist mit XF extrem einfach zu analysieren. Die Geometrie der planaren Antenne ist in Abbildung 1 dargestellt.
Abbildung 1: Die Geometrie der invertierten Zweifrequenz-FL-Antenne
Das Papier enthält vollständige Abmessungen für die Antenne. Sie lässt sich mit den Skizzierwerkzeugen in XFdtd leicht zeichnen. Mit den Fangwerkzeugen und den Einstellungen für das Konstruktionsraster lässt sich die Antenne sehr schnell erstellen. Die Größe der Antenne wird mit den Constraint-Werkzeugen bestimmt. Die Skizze in Bearbeitung und die fertige Antenne sind in den Abbildungen 2 und 3 dargestellt.
Abbildung 2: Invertierte Zweifrequenz-FL-Antenne in 2D Sketcher
Abbildung 3: Fertige Antenne
Abbildung 4: Automatische Festpunkte aus der Antennengeometrie
Für die Antennengeometrie wurden automatische Festpunkte verwendet, um eine möglichst genaue Darstellung im Netz zu gewährleisten. Das Gitter erzeugt automatisch kleinere Zellen in der Nähe der kleineren Merkmale der Antenne, wodurch eine genauere Darstellung erreicht wird, wo dies erforderlich ist.
Die Berechnung wird mit einer transienten Anregung durchgeführt, um die Resonanzfrequenzen der Antenne zu bestimmen. Das sich daraus ergebende VSWR-Diagramm in Abhängigkeit von der Frequenz ist in Abbildung 6 dargestellt. Abbildung 7 zeigt die experimentellen Ergebnisse aus dem Papier. Es wird deutlich, dass XFdtd ein sehr genaues Ergebnis liefert.
Abbildung 5: Vernetzte Antenne mit variablen Zellgrößen
Abbildung 6: Simulierte VSWR-Ergebnisse
Abbildung 7: Theoretische und experimentelle Ergebnisse
Abbildung 8 zeigt die Stromverteilung der Antenne bei 2,45 GHz. Man beachte, dass der Strom auf dem langen "L"-Teil der Antenne oben links bei dieser niedrigen Frequenz relativ stark ist.
Abbildung 8: Stromstärken im stationären Zustand bei 2,45 GHz
Abbildung 9 zeigt die entsprechende Stromdichte bei 5,2 GHz. Bei dieser höheren Resonanz ist der Strom auf dem kürzeren "F"-Teil der Antenne und auf dem modifizierten parasitären "L" oben rechts stärker. Die Zweifrequenz-Natur dieser Antenne wird durch die Betrachtung dieser beiden Stromanzeigen deutlich.
Abbildung 9: Stromstärken im stationären Zustand bei 5,2 GHz
Referenz
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Nakano, Sato, Mimaki. "An Inverted FL Antenna for Dual-Frequency Operation". IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Bd. 53, Nr. 8, S. 2417-2421, August 2000.
