金属和介质天线矩量计算技术。gydF4y2Ba
采用电介质基板的天线由金属部件和电介质部件组成。计算求解电磁问题的第一步是离散麦克斯韦方程组。这个过程的结果是这个矩阵-向量系统:gydF4y2Ba
VgydF4y2Ba- 施加电压矢量。该信号可以是施加到天线的电压或功率或落在天线上的入射信号。gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba- 表示天线表面上电流的电流矢量。gydF4y2Ba
ZgydF4y2Ba- 相关的交互矩阵或阻抗矩阵gydF4y2BaVgydF4y2Ba来gydF4y2Ba我gydF4y2Ba.为了计算天线的相互作用矩阵,分别考虑了天线中金属部分和介质部分的影响。gydF4y2Ba
Antenna Toolbox™使用矩量法(MoM)计算相互作用矩阵和求解系统方程。gydF4y2Ba
妈妈配方分为三个部分。gydF4y2Ba
离散化使公式能够从连续域到离散域。这一步叫做gydF4y2Ba啮合gydF4y2Ba在天线文学。在MoM公式中,天线的金属表面被网格成三角形,介质体积被网格成四面体。gydF4y2Ba
基函数用来表示未知量。在使用介质的天线情况下,未知的量是金属结构上的表面电流和介质体积引起的通量密度。天线工具箱使用Rao-Wilton-Glisson (RWG)[2]基函数。天线中金属结构的基本功能请参考:gydF4y2Ba金属结构的矩位求解器方法gydF4y2Ba.gydF4y2Ba
对于天线的介电体积,天线工具箱使用Zeroth阶边缘基本功能来模拟磁通密度。gydF4y2Ba
图中显示了一个基于边缘的基函数。向量的变化垂直于底边AB(或)gydF4y2Ba )。边缘CD的矢量(或gydF4y2Ba )定义基础函数。在四面体内,基函数是由此提供的恒定字段gydF4y2Ba
cgydF4y2Ba-归一化系数。gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba-定义基函数的边的向量。gydF4y2Ba
相互作用矩阵为复密对称矩阵。对于金属介质天线,有两组基函数和四种相互作用。为填充相互作用矩阵,计算天线表面所有基函数之间的自由空间格林函数。最终的相互作用矩阵方程为:gydF4y2Ba
ZgydF4y2Ba毫米gydF4y2Ba
- 金属与金属相互作用。对于纯金属结构,您只计算该对称矩阵。gydF4y2Ba
ZgydF4y2BaDDgydF4y2Ba
-介电对介电相互作用。对于纯介电结构,你只计算这个对称方阵。gydF4y2Ba
ZgydF4y2BamgydF4y2Ba
和gydF4y2BaZgydF4y2BaDMgydF4y2Ba
- 这些矩阵计算金属和电介质之间的相互作用。该矩阵不是对称的方矩阵。gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
是自由空间绿色的功能。gydF4y2Ba
是每个四面体内的复介电常数。gydF4y2Ba
是四面体每个面上的差分对比。gydF4y2Ba
对于复合金属结构,您必须计算所有四个矩阵。gydF4y2Ba
该图显示了金属结构的典型相互作用矩阵gydF4y2BaZgydF4y2Ba毫米gydF4y2Ba
有256个基函数。gydF4y2Ba
从相互作用矩阵图中,你可以观察到矩阵是对角占优的。介质相互作用矩阵也是对角占优的。越远离对角线,这些项的大小就越小。这个行为与格林函数的行为相同。格林函数随着距离的增加而减小gydF4y2BargydF4y2Ba和gydF4y2Bar'gydF4y2Ba增加。因此,准确地计算对角线上和靠近对角线的区域是非常重要的。gydF4y2Ba
对角线上和围绕对角线的区域gydF4y2Ba邻居地区gydF4y2Ba.对于金属介电天线,邻域区域基于四面体的平均尺寸。gydF4y2Ba
对于金属天线的邻近区域细节,请参阅,gydF4y2Ba金属结构的矩位求解器方法gydF4y2Ba.gydF4y2Ba
沿着对角线,gydF4y2BargydF4y2Ba和gydF4y2Bar'gydF4y2Ba是相同的,所定义的绿色函数变为单数。为了去除奇点,提取是对这些术语进行的。奇异点提取的方程gydF4y2BaZgydF4y2Ba毫米gydF4y2Ba
矩阵:gydF4y2Ba
方程右边的两个积分,称为势积分或静态积分,是用解析结果[3]求得的。gydF4y2Ba
奇异点提取的方程gydF4y2BaZgydF4y2BaDDgydF4y2Ba
矩阵:gydF4y2Ba
有限阵列的MoM公式与单个天线单元的MoM公式相同。主要的区别是激励(馈源)的数量。对于有限阵列,电压矢量现在是电压矩阵。列的数目等于数组中的元素数目。gydF4y2Ba
例如,a的电压向量矩阵gydF4y2Ba2 x2gydF4y2Ba
矩形贴片天线(带有介电基板)的阵列具有四列,每个天线可以分别激励。gydF4y2Ba
要模拟无限数组,可以更改MOM以解释无限行为。为此,您可以使用定期绿色的功能替换自由空间绿色的功能。定期绿色的功能是无限的双倍求和。gydF4y2Ba
绿色的功能gydF4y2Ba | 周期性的格林函数gydF4y2Ba |
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dgydF4y2BaxgydF4y2Ba和gydF4y2BadgydF4y2BaygydF4y2Ba是定义的地面尺寸gydF4y2BaxgydF4y2Ba和gydF4y2BaygydF4y2Ba单元电池的尺寸。gydF4y2Baθ.gydF4y2Ba和gydF4y2Baφ.gydF4y2Ba是扫描角。gydF4y2Ba
比较两个格林函数,你观察到一个附加的指数项,它被加到无穷和上。的gydF4y2Baφ.gydF4y2BamgydF4y2Ba解释了无限阵列的扫描。周期格林函数还考虑了相互耦合的影响。gydF4y2Ba
有关更多信息,请参阅,gydF4y2Ba无限的数组gydF4y2Ba.gydF4y2Ba
哈林顿gydF4y2Ba矩量法现场计算gydF4y2Ba.纽约:Macmillan,1968年。gydF4y2Ba
[2] Rao,S. M.,D.R.Wilton和A. W. Glisson。“通过任意形状的表面电磁散射。”gydF4y2BaIEEE。反式。天线和传播gydF4y2Ba,卷。AP-30,第3号,1982年5月,第409-418页。gydF4y2Ba
[3] Wilton,D. R.,S. M. Rao,A.W.LaiLison,D.H.Schaubert,O. M. Al-Bundak。和C. M. Butler。“多边形和多层域均匀和线性源分布的潜在积分。”gydF4y2BaIEEE。反式。天线和传播gydF4y2Ba.AP-30卷,第3期,1984年5月,276-281页。gydF4y2Ba
[4] Balanis,C.a.gydF4y2Ba天线理论。分析和设计gydF4y2Ba.3 ed。纽约:John Wiley&Sons,2005。gydF4y2Ba