电分析大型结构使用混合FMM妈妈

这个例子展示了如何使用两个解决分析电大型天线天线工具箱™:混合矩量法(MOM)和快速多极子方法(FMM)。天线的整体大小可以表示在电气方面,作为操作的频率或波长的函数 $λ$ 。这样做可以使您能够选择电磁求解程序部署进行分析。

典型的天线偶极子天线和微带贴片天线的辐射单元的大小 $\frac{λ}{2}$ 。包括一个地平面可以提高总体尺寸3 $λ$ 。但是,某些类型的天线,电大尺寸目标应用程序。这种天线的一个常见的例子是抛物面反射器。这些天线电尺寸范围内的5 $λ$ 到100年 $λ$ 。

为了解决这些结构,你必须离散化几何。在天线的工具箱,金属表面离散成网格组成的三角形。更大的电尺寸的直接影响是增加网格的大小会导致更多未知数求解,在分析解决。

您可以使用两种方法之一来解决电大尺寸结构:第一种方法是混合的妈妈,这是一个近似技术,依赖于物理光学(PO)方法将一个电的大部分被分析的几何相对较小的辐射单元被妈妈全波处理技术。

第二种方法使用一个迭代FMM算法避免构建交互矩阵,从而避免了存储约束的一个典型的直接解算器(依赖于明确的反矩阵),但仍与全波产生一个解决方案的准确性。

混合妈妈全波方法将权衡精度为了快而FMM基于解算器消除了直接解算器的矩阵存储需求从而使解决方案与全波电大型结构的准确性。

定义频率和抛物面反射器的物理尺寸。反射器由一个 $\frac{λ}{2}$ 偶极子作为励磁机。电气这个抛物面反射器的大小 $\approx 20. λ$ 。

Fc = 3.2975 e9;λ= physconst (“光速”)/ Fc;D = 2;F_over_D = 0.51;

使用设计对象函数来设计一个抛物面反射器所需的中心频率和调整属性结合物理规格。

p =设计(reflectorParabolic、Fc);p。半径= D / 2;p。FocalLength = D * F_over_D

p = reflectorParabolic属性:励磁机:[1×1偶极子]半径:1 FocalLength: 1.0200 FeedOffset:[0 0 0]倾斜:0 TiltAxis:[1 0 0]负载:[1×1 lumpedElement] SolverType:“MoM-PO”

使用可视化结构显示对象的功能。注意,对象显示的属性之一SolverType。默认情况下,混合规划求解的解算器天线反射器的家庭。

图显示(p)

建立一个远场分析使用模式函数。这个函数的默认角间距的方位角和仰角的飞机是5度。由于天线是一个电大型反射器天线,期望一个狭窄的主光束向天顶。对于这个示例,指定一个细角1度的离散化。在两架飞机。使用PatternPlotOptions类来调整大小限制整体策划的输出。

阿兹= 180:2:180;el = 90:1:90;P = PatternPlotOptions;P。MagnitudeScale = 32 [-10];图模式(p, Fc, az, el, patternOptions = p)

修正方位角90度,改变矩形的坐标系统来生成一个模式,随海拔飞机的阴谋。

图模式(p, Fc 90 el CoordinateSystem =“矩形”);

使用SolverType财产FMM反射器和开关。FMM使用迭代解算器到达最终的解决方案。调用函数的对象,解算器在天线对象给你访问属性。解决的一个关键优势混合像MoM-PO是可以放松的啮合标准结构。

p。SolverType =“FMM”;s =解算器(p)

s = EFIE属性:IterativeSolver:“巨磁电阻”迭代:100 RelativeResidual: 1.0000 e-04精度:2.0000 e-04

因为FMM全波的能手,你必须细化网格。要理解这一点,修改默认到20的迭代次数和计算和可视化模式。

年代。我terations = 20; figure pattern(p,Fc,az,el,patternOptions=P)

远场模式出现类似从混合妈妈方法计算。情节的收敛解算器的函数迭代的数量。被请求的RelativeResidual在解算器属性设置1的军医,而收敛图显示,过去的第五个迭代,收敛大幅减缓,最终未能达到预期的残余。

迭代解算器解决了方程组的地方V是已知的,Z交互作用矩阵,从未形成和存储。左边是计算而不是作为一个使用估计的乘积我gmr的每个迭代算法。情节的收敛趋势观察表明,网格可能需要完善。

图收敛(年代)

细化网格之前,检查波长的比值最大边缘长度。

M =网(p)

M =结构体字段:NumTriangles: 4656 NumTetrahedra: 0 NumBasis: 6895 MaxEdgeLength: 0.0391 MeshMode:“汽车”

mesh_ratio =λ/ M.MaxEdgeLength

mesh_ratio = 2.3265

使用网功能细化网格,然后再计算模式。解算器属性保留。

M =网(p, MaxEdgeLength =λ/ 6)

M =结构体字段:NumTriangles: 33076 NumTetrahedra: 0 NumBasis: [] MaxEdgeLength: 0.0152 MeshMode:“手册”

绘制3 d模式和一片90度方位的显示变化沿高程平面。

图模式(p, Fc, az, el, patternOptions = p)

图模式(p, Fc 90 el CoordinateSystem =“矩形”);

情节表明虽然不改变方向性的最大值,null的模式更准确地得到解决。注意方向性的最小值下降大约20 dB注册。

情节的收敛解算器。注意,相对剩余达到在更少的迭代,但计算需要更多的时间,因为网格细化导致更多的未知数来解决。

图收敛(年代)

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