Die Geometrie stammt aus dem Artikel "A New Design of Horizontally Polarized and Dual-Polarized Uniplanar Conical Beam Antennas for HIPERLAN" von Neil J. McEwan, Raed A. Abd-Alhameed, Embarak M. Ibrahim, Peter S. Excell und John G. Gardiner [1]. Die Geometrie des Patch-Arrays ist in Abbildung 1 dargestellt. Das Patch-Array ist auf einer 75 cm langen, quadratischen, metallischen Grundplatte montiert, die mit einem 1,524 mm dicken dielektrischen Substrat mit einer relativen Dielektrizitätskonstante von 2,55 und einem Verlusttangens von 0,0024 bedeckt ist. Die Patches sind für eine Resonanz bei 5,0 GHz ausgelegt.
Das Dokument enthält alle Informationen, die für die Entwicklung einer Patch-Antenne erforderlich sind, die ordnungsgemäß bei 5 GHz in Resonanz geht; bestimmte Parameter, die sich auf die Leistung auswirken, wurden jedoch ausgelassen. Der in Abbildung 1 dargestellte "Vertical Offset" ist ein solches Merkmal. Die Skizzier- und Beschränkungswerkzeuge werden verwendet, um ein vollständig parametrisiertes Modell zu erstellen, das es uns ermöglicht, die Auswirkung der Variation des vertikalen Offsets zu untersuchen. Die Skizze der laufenden Zuleitung ist in Abbildung 2 dargestellt, und ein fertiges Feld ist in Abbildung 3 zu sehen. Sobald ein Element des Arrays fertiggestellt ist, wird das Werkzeug Circular/Elliptical Pattern verwendet, um die restlichen Array-Elemente automatisch zu erstellen (Abbildung 4). Die resultierende fertige XFdtd-Geometrie ist in Abbildung 5 dargestellt.
Abbildung 1: Geometrie aus dem Papier
Abbildung 2: Skizze der Zuleitung
Abbildung 3: Ein fertiges Patch mit Zuleitung
Abbildung 4: Definition der beiden anderen Patches
Abbildung 5: Vollständige Geometrie
Eine relativ große Basiszellengröße von 1 mm wird verwendet, um Speicherplatz zu sparen, während eine Kombination aus Gitterregionen und automatischen Fixpunkten verwendet wird, um kleinere Zellen genau dort zu platzieren, wo sie benötigt werden. Diese Merkmale führen zu einer ausgezeichneten diskretisierten Darstellung der Antennengeometrie, die einen minimalen Speicherplatzbedarf und eine schnell abschließende Simulation erfordert.
Bevor die Fernbereichsleistung dieses Arrays untersucht wird, wird ein Parameter-Sweep durchgeführt, um einen Wert für den vertikalen Offset zu bestimmen, der zu einer guten Antennenleistung bei 5 GHz führt. Sehen Sie sich den kurzen Film an, der zeigt, wie die Geometrie in XF automatisch auf der Grundlage des sich ändernden Wertes des vertikalen Offset-Parameters aktualisiert wird. Es wurden Werte zwischen 6 mm und 12 mm untersucht, und Abbildung 6 zeigt, dass größere Werte zu einer wesentlich besseren Leistung bei der gewünschten Frequenz führen. Daher wurde der vertikale Versatz für die Bewertung der Fernzone auf 12 mm festgelegt.
Die Abbildungen 7 und 8 zeigen die resultierenden stationären E-Feld- bzw. Oberflächenstromverteilungen. Abbildung 9 ist eine 3D-Visualisierung des Fernzonenmusters, während Abbildung 10 mehrere 2D-Schnitte der Fernzone zeigt, die eine gute Übereinstimmung mit den in dieser Arbeit vorgestellten Messergebnissen aufweisen.
Abbildung 7: Rückflussdämpfung für jeden Parameterwert
Abbildung 8: Stationäre elektrische Felder auf der Antennenoberfläche
Abbildung 9: Oberflächenstromverteilung auf den Patches
Abbildung 10: 3D-Abstrahlungsdiagramm für die Fernzone
Abbildung 11: 2D-Schnitte der Felder der Fernzone
Referenz
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Neil J. McEwan, Raed A. Abd-Alhameed, Embarak M. Ibrahim, Peter S. Excell, und John G. Gardiner. "A New Design of Horizontally Polarized and Dual-Polarized Uniplanar Conical Beam Antennas for HIPERLAN". IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Bd. 51, Nr. 2, Februar 2003.
