СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №6/2012

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ отношению мощности, поглощённой в дальнем поле, к мощности, подводи мой к антенне: . (3) Три программы (HFSS, CST и FEKO) ис пользуют три разных метода расчёта. Во всех трёх методах анализируемая структура разбивается на элементы, в пределах которых решение можно за дать в виде базиснойфункции. Элемен ты разбиения имеют различные фор мы (тетраэдр, параллелепипед и тре угольник) и базисные функции, от которых зависят время и точность ре шения задачи. Р АСЧЁТ ПЛАНАРНОЙ АНТЕННЫ В СИСТЕМЕ HFSS В программе HFSS в качестве базово го метода решения в частотной облас ти используется метод конечных эле ментов, при котором пространство анализа разбивается на трёхмерные тетраэдры, а компоненты электричес кого и магнитного поля во всех точках анализируемого пространства неиз вестны. Анализируемая антенна (см. рис. 1) представляет собой параллелограмм со скошенными углами, напылённый на диэлектрическую подложку с ди электрической проницаемостью 16, тангенсом диэлектрических потерь 0,01 и толщиной 8 мм. Подложка уста новлена на экране размером 80 × × 80 мм. Расчёт на HFSS в диапазоне частот 1,5…1,7 ГГц был выполнен с 12 итерациями уплотнения сетки и за нял 4 мин. Число итераций обычно вы бирается на основании тех ресурсов, которыми располагает разработчик. В данном случае на шаге 12 количество тетраэдров N достигло 50 000. Результа ты расчёта модуля параметра S 11 (ко эффициента отражения на входе ан тенны) приведены на рисунке 2. Полосу частот ПА будем определять по уровню 0,707 коэффициента отра жения S 11 . В этом случае на границах полосы половина мощности отража ется от антенны. Расчёт показывает, что полоса ПА получается широкой – порядка 100МГц. Такая полоса эквива лентна добротности антенныоколо 10. В методах расчёта, основанных на разбиении пространства на элемен тарные ячейки, предполагается, что если при дополнительном разбиении решение не изменяется, то наступает его сходимость. Количество шагов адаптации в программе HFSS обычно составляет от 6 до 20, и время расчёта при увеличении количества тетраэд ров N возрастает нелинейно. Анализ времени, которое затрачивает HFSS, показывает, что 30% времени реше ния на одной частотной точке зани мает разбиение на сетку тетраэдров. Расчёт элементов матрицы рассеяния, которые зависят от свойств материа лов и заполнения, занимает для дан ного конкретного примера 11 с (см. 49 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2012 1,5 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Коэффициент отражения lS11l 1,54 1,58 1,62 1,66 1,7 Частота, ГГц 92 МГц 122 МГц С учётом потерь Без потерь Рис. 2. АЧХ планарной антенны, рассчитанная с помощью HFSS (с учётом и без учёта потерь) Реклама © СТА-ПРЕСС