主要内容GydF4y2Ba

金属结构的矩求解器方法GydF4y2Ba

金属天线计算技术的方法。GydF4y2Ba

电磁问题计算解决方案的第一步是离散麦克斯韦的方程。该过程导致此矩阵向量系统:GydF4y2Ba

vGydF4y2Ba =GydF4y2Ba zGydF4y2Ba 我GydF4y2Ba

  • vGydF4y2Ba- 应用电压向量。该信号可以是电压或施加到天线的电压,也可以是落在天线上的入射信号。GydF4y2Ba

  • 我GydF4y2Ba- 代表天线表面电流的当前矢量。GydF4y2Ba

  • zGydF4y2Ba- 相关的相互作用矩阵或阻抗矩阵GydF4y2BavGydF4y2Ba至GydF4y2Ba我GydF4y2Ba。GydF4y2Ba

天线工具箱™使用矩(MOM)方法来计算交互矩阵和求解系统方程。GydF4y2Ba

妈妈的配方GydF4y2Ba

妈妈的配方分为三个部分。GydF4y2Ba

金属的离散化GydF4y2Ba

离散化可以从连续域到离散域的公式。此步骤称为GydF4y2Ba网resGydF4y2Ba在天线文献中。在妈妈的公式中,天线的金属表面被啮合成三角形。GydF4y2Ba

基础功能GydF4y2Ba

为了计算天线结构上的表面电流,您首先定义基础函数。天线工具箱使用Rao-Wilton-Glisson(RWG)[2]基函数。箭头显示电流流的方向。GydF4y2Ba

基础函数包括一对相邻的(不一定是共面)三角形,并类似于带有线性电流分布的小空间偶极子。每个三角形都与正电荷或负电荷相关联。GydF4y2Ba

对于任何两个三角补丁,GydF4y2Ba tGydF4y2Ba nGydF4y2Ba +GydF4y2Ba 和GydF4y2Ba tGydF4y2Ba nGydF4y2Ba -GydF4y2Ba ,有区域GydF4y2Ba 一个GydF4y2Ba nGydF4y2Ba +GydF4y2Ba 和GydF4y2Ba 一个GydF4y2Ba nGydF4y2Ba -GydF4y2Ba 并分享共同的边缘GydF4y2Ba lGydF4y2Ba nGydF4y2Ba ,基础函数是GydF4y2Ba

FGydF4y2Ba →GydF4y2Ba nGydF4y2Ba ((GydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba )GydF4y2Ba =GydF4y2Ba {GydF4y2Ba lGydF4y2Ba nGydF4y2Ba 2GydF4y2Ba 一个GydF4y2Ba nGydF4y2Ba +GydF4y2Ba ρGydF4y2Ba →GydF4y2Ba nGydF4y2Ba +GydF4y2Ba sGydF4y2Ba ,,,,GydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba ∈GydF4y2Ba tGydF4y2Ba nGydF4y2Ba +GydF4y2Ba lGydF4y2Ba nGydF4y2Ba 2GydF4y2Ba 一个GydF4y2Ba nGydF4y2Ba -GydF4y2Ba ρGydF4y2Ba →GydF4y2Ba nGydF4y2Ba -GydF4y2Ba sGydF4y2Ba ,,,,GydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba ∈GydF4y2Ba tGydF4y2Ba nGydF4y2Ba -GydF4y2Ba

  • ρGydF4y2Ba →GydF4y2Ba nGydF4y2Ba +GydF4y2Ba =GydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba -GydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba nGydF4y2Ba +GydF4y2Ba - 从三角形的自由顶点绘制的矢量GydF4y2Ba tGydF4y2Ba nGydF4y2Ba +GydF4y2Ba 观察点GydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba

  • ρGydF4y2Ba →GydF4y2Ba nGydF4y2Ba -GydF4y2Ba =GydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba nGydF4y2Ba +GydF4y2Ba -GydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba - 从观测点绘制到三角形的自由顶点的矢量GydF4y2Ba tGydF4y2Ba nGydF4y2Ba -GydF4y2Ba

和GydF4y2Ba

∇GydF4y2Ba ÅGydF4y2Ba FGydF4y2Ba →GydF4y2Ba nGydF4y2Ba ((GydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba )GydF4y2Ba =GydF4y2Ba {GydF4y2Ba lGydF4y2Ba nGydF4y2Ba 一个GydF4y2Ba nGydF4y2Ba +GydF4y2Ba ,,,,GydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba ∈GydF4y2Ba tGydF4y2Ba nGydF4y2Ba +GydF4y2Ba -GydF4y2Ba lGydF4y2Ba nGydF4y2Ba 一个GydF4y2Ba nGydF4y2Ba -GydF4y2Ba ,,,,GydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba ∈GydF4y2Ba tGydF4y2Ba nGydF4y2Ba -GydF4y2Ba

基本函数在两个相邻三角形之外为零GydF4y2Ba tGydF4y2Ba nGydF4y2Ba +GydF4y2Ba 和GydF4y2Ba tGydF4y2Ba nGydF4y2Ba -GydF4y2Ba 。RWG矢量基函数是线性的,没有通过其边界的通量(没有正常组件)。GydF4y2Ba

相互作用矩阵GydF4y2Ba

相互作用矩阵是一个复杂的致密对称矩阵。这是一个正方形GydF4y2BanGydF4y2Ba-经过-GydF4y2BanGydF4y2Ba矩阵,哪里GydF4y2BanGydF4y2Ba是基本函数的数量,即结构中的内部边缘数量。显示了具有256个基本函数的结构的典型交互矩阵:GydF4y2Ba

要填写相互作用矩阵,请计算天线表面上所有基础函数之间的自由空间绿色功能。最终的交互矩阵方程是:GydF4y2Ba

zGydF4y2Ba mGydF4y2Ba nGydF4y2Ba =GydF4y2Ba ((GydF4y2Ba jGydF4y2Ba ωGydF4y2Ba μGydF4y2Ba 4GydF4y2Ba πGydF4y2Ba )GydF4y2Ba ∫GydF4y2Ba sGydF4y2Ba ∫GydF4y2Ba sGydF4y2Ba FGydF4y2Ba →GydF4y2Ba mGydF4y2Ba ((GydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba )GydF4y2Ba 。GydF4y2Ba FGydF4y2Ba →GydF4y2Ba mGydF4y2Ba ((GydF4y2Ba rGydF4y2Ba 'GydF4y2Ba →GydF4y2Ba )GydF4y2Ba GGydF4y2Ba dGydF4y2Ba rGydF4y2Ba 'GydF4y2Ba →GydF4y2Ba dGydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba -GydF4y2Ba ((GydF4y2Ba jGydF4y2Ba 4GydF4y2Ba πGydF4y2Ba ωGydF4y2Ba εGydF4y2Ba )GydF4y2Ba ∫GydF4y2Ba sGydF4y2Ba ∫GydF4y2Ba sGydF4y2Ba ((GydF4y2Ba ∇GydF4y2Ba 。GydF4y2Ba FGydF4y2Ba →GydF4y2Ba mGydF4y2Ba )GydF4y2Ba ((GydF4y2Ba ∇GydF4y2Ba 。GydF4y2Ba FGydF4y2Ba →GydF4y2Ba mGydF4y2Ba )GydF4y2Ba GGydF4y2Ba dGydF4y2Ba rGydF4y2Ba 'GydF4y2Ba →GydF4y2Ba dGydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba

在哪里GydF4y2Ba

  • GGydF4y2Ba ((GydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba ,,,,GydF4y2Ba rGydF4y2Ba 'GydF4y2Ba →GydF4y2Ba )GydF4y2Ba =GydF4y2Ba 经验GydF4y2Ba ((GydF4y2Ba -GydF4y2Ba jGydF4y2Ba kGydF4y2Ba |GydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba -GydF4y2Ba rGydF4y2Ba 'GydF4y2Ba →GydF4y2Ba |GydF4y2Ba )GydF4y2Ba |GydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba -GydF4y2Ba rGydF4y2Ba 'GydF4y2Ba →GydF4y2Ba |GydF4y2Ba - 自由空间绿色的功能GydF4y2Ba

要计算相互作用矩阵,请在进料边缘通过1 V激发天线。因此,电压向量除喂食边缘以外的地方无处不在。求解方程系统以计算未知电流。确定未知电流后,您可以计算天线的场和表面特性。GydF4y2Ba

邻居地区GydF4y2Ba

从相互作用矩阵图中,您可以观察到矩阵在对角线上是主导的。当您远离对角线时,术语的大小会减少。这种行为与绿色的功能行为相同。绿色的功能随着之间的距离而降低GydF4y2BarGydF4y2Ba和GydF4y2Bar'GydF4y2Ba增加。因此,重要的是要准确地计算对角线上的区域并靠近对角线。GydF4y2Ba

对角线和周围的该区域称为GydF4y2Ba邻居地区GydF4y2Ba。邻居区域被定义在半径范围内GydF4y2BarGydF4y2Ba, 在哪里GydF4y2BarGydF4y2Ba就三角形大小而言。三角形的大小是从三角形到其任何顶点的最大距离。默认,GydF4y2BarGydF4y2Ba是三角形的两倍。为了提高准确性,使用高阶集成方案来计算积分。GydF4y2Ba

奇异性提取GydF4y2Ba

沿着对角线,GydF4y2BarGydF4y2Ba和GydF4y2Bar'GydF4y2Ba是平等的,定义格林的功能变得单数。为了消除奇异性,请在这些术语上进行提取。GydF4y2Ba

∫GydF4y2Ba tGydF4y2Ba pGydF4y2Ba ∫GydF4y2Ba tGydF4y2Ba 问GydF4y2Ba ((GydF4y2Ba ρGydF4y2Ba →GydF4y2Ba 一世GydF4y2Ba 。GydF4y2Ba ρGydF4y2Ba →GydF4y2Ba 'GydF4y2Ba jGydF4y2Ba )GydF4y2Ba GGydF4y2Ba ((GydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba ,,,,GydF4y2Ba rGydF4y2Ba 'GydF4y2Ba →GydF4y2Ba )GydF4y2Ba dGydF4y2Ba sGydF4y2Ba 'GydF4y2Ba dGydF4y2Ba sGydF4y2Ba =GydF4y2Ba ∫GydF4y2Ba tGydF4y2Ba pGydF4y2Ba ∫GydF4y2Ba tGydF4y2Ba 问GydF4y2Ba ((GydF4y2Ba ρGydF4y2Ba →GydF4y2Ba 一世GydF4y2Ba 。GydF4y2Ba ρGydF4y2Ba →GydF4y2Ba 'GydF4y2Ba jGydF4y2Ba )GydF4y2Ba |GydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba -GydF4y2Ba rGydF4y2Ba 'GydF4y2Ba →GydF4y2Ba |GydF4y2Ba dGydF4y2Ba sGydF4y2Ba 'GydF4y2Ba dGydF4y2Ba sGydF4y2Ba +GydF4y2Ba ∫GydF4y2Ba tGydF4y2Ba pGydF4y2Ba ∫GydF4y2Ba tGydF4y2Ba 问GydF4y2Ba ((GydF4y2Ba 经验GydF4y2Ba ((GydF4y2Ba -GydF4y2Ba jGydF4y2Ba kGydF4y2Ba |GydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba -GydF4y2Ba rGydF4y2Ba 'GydF4y2Ba →GydF4y2Ba |GydF4y2Ba )GydF4y2Ba -GydF4y2Ba 1GydF4y2Ba )GydF4y2Ba ((GydF4y2Ba ρGydF4y2Ba →GydF4y2Ba 一世GydF4y2Ba 。GydF4y2Ba ρGydF4y2Ba →GydF4y2Ba 'GydF4y2Ba jGydF4y2Ba )GydF4y2Ba |GydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba -GydF4y2Ba rGydF4y2Ba 'GydF4y2Ba →GydF4y2Ba |GydF4y2Ba dGydF4y2Ba sGydF4y2Ba 'GydF4y2Ba dGydF4y2Ba sGydF4y2Ba ∫GydF4y2Ba tGydF4y2Ba pGydF4y2Ba ∫GydF4y2Ba tGydF4y2Ba 问GydF4y2Ba GGydF4y2Ba ((GydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba ,,,,GydF4y2Ba rGydF4y2Ba 'GydF4y2Ba →GydF4y2Ba )GydF4y2Ba dGydF4y2Ba sGydF4y2Ba 'GydF4y2Ba dGydF4y2Ba sGydF4y2Ba =GydF4y2Ba ∫GydF4y2Ba tGydF4y2Ba pGydF4y2Ba ∫GydF4y2Ba tGydF4y2Ba 问GydF4y2Ba 1GydF4y2Ba |GydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba -GydF4y2Ba rGydF4y2Ba 'GydF4y2Ba →GydF4y2Ba |GydF4y2Ba dGydF4y2Ba sGydF4y2Ba 'GydF4y2Ba dGydF4y2Ba sGydF4y2Ba +GydF4y2Ba ∫GydF4y2Ba tGydF4y2Ba pGydF4y2Ba ∫GydF4y2Ba tGydF4y2Ba 问GydF4y2Ba ((GydF4y2Ba 经验GydF4y2Ba ((GydF4y2Ba -GydF4y2Ba jGydF4y2Ba kGydF4y2Ba |GydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba -GydF4y2Ba rGydF4y2Ba 'GydF4y2Ba →GydF4y2Ba |GydF4y2Ba )GydF4y2Ba -GydF4y2Ba 1GydF4y2Ba )GydF4y2Ba |GydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba -GydF4y2Ba rGydF4y2Ba 'GydF4y2Ba →GydF4y2Ba |GydF4y2Ba dGydF4y2Ba sGydF4y2Ba 'GydF4y2Ba dGydF4y2Ba sGydF4y2Ba

使用分析结果发现了方程右侧的两个积分,称为电位或静态积分[3]。GydF4y2Ba

有限阵列GydF4y2Ba

有限阵列的MOM公式与单个天线元件相同。主要区别是激发数(提要)。对于有限阵列,电压向量现在是电压矩阵。列的数量等于数组中的元素数量。GydF4y2Ba

例如,电压向量矩阵GydF4y2Ba2x2GydF4y2Ba矩形贴片天线的阵列具有四个柱,因为每个天线都可以分别激发。GydF4y2Ba

无限阵列GydF4y2Ba

为了建模无限阵列,您可以更改妈妈以说明无限行为。为此,您可以用定期绿色的功能替换自由空间绿色的功能。周期性的绿色功能是无限的双重求和。GydF4y2Ba

格林的功能GydF4y2Ba 周期性的绿色功能GydF4y2Ba

GGydF4y2Ba =GydF4y2Ba eGydF4y2Ba -GydF4y2Ba jGydF4y2Ba kGydF4y2Ba rGydF4y2Ba rGydF4y2Ba rGydF4y2Ba =GydF4y2Ba |GydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba -GydF4y2Ba rGydF4y2Ba →GydF4y2Ba 'GydF4y2Ba |GydF4y2Ba

GGydF4y2Ba 周期性GydF4y2Ba =GydF4y2Ba ∑GydF4y2Ba mGydF4y2Ba =GydF4y2Ba -GydF4y2Ba ∞GydF4y2Ba ∞GydF4y2Ba ∑GydF4y2Ba nGydF4y2Ba =GydF4y2Ba -GydF4y2Ba ∞GydF4y2Ba ∞GydF4y2Ba eGydF4y2Ba jGydF4y2Ba ϕGydF4y2Ba mGydF4y2Ba nGydF4y2Ba eGydF4y2Ba -GydF4y2Ba jGydF4y2Ba kGydF4y2Ba rGydF4y2Ba mGydF4y2Ba nGydF4y2Ba rGydF4y2Ba mGydF4y2Ba nGydF4y2Ba rGydF4y2Ba mGydF4y2Ba nGydF4y2Ba =GydF4y2Ba ((GydF4y2Ba XGydF4y2Ba -GydF4y2Ba XGydF4y2Ba 'GydF4y2Ba -GydF4y2Ba XGydF4y2Ba mGydF4y2Ba )GydF4y2Ba 2GydF4y2Ba +GydF4y2Ba ((GydF4y2Ba yGydF4y2Ba -GydF4y2Ba yGydF4y2Ba 'GydF4y2Ba -GydF4y2Ba yGydF4y2Ba nGydF4y2Ba )GydF4y2Ba 2GydF4y2Ba +GydF4y2Ba ((GydF4y2Ba zGydF4y2Ba -GydF4y2Ba zGydF4y2Ba 'GydF4y2Ba )GydF4y2Ba 2GydF4y2Ba ϕGydF4y2Ba mGydF4y2Ba nGydF4y2Ba =GydF4y2Ba -GydF4y2Ba kGydF4y2Ba ((GydF4y2Ba XGydF4y2Ba mGydF4y2Ba 罪GydF4y2Ba θGydF4y2Ba cosGydF4y2Ba φGydF4y2Ba +GydF4y2Ba yGydF4y2Ba nGydF4y2Ba 罪GydF4y2Ba θGydF4y2Ba 罪GydF4y2Ba φGydF4y2Ba )GydF4y2Ba XGydF4y2Ba mGydF4y2Ba =GydF4y2Ba mGydF4y2Ba ÅGydF4y2Ba dGydF4y2Ba XGydF4y2Ba ,,,,GydF4y2Ba yGydF4y2Ba nGydF4y2Ba =GydF4y2Ba nGydF4y2Ba ÅGydF4y2Ba dGydF4y2Ba yGydF4y2Ba

dGydF4y2BaXGydF4y2Ba和GydF4y2BadGydF4y2BayGydF4y2Ba是定义的接地平面尺寸GydF4y2BaXGydF4y2Ba和GydF4y2BayGydF4y2Ba单元电池的尺寸。GydF4y2BaθGydF4y2Ba和GydF4y2BaφGydF4y2Ba是扫描角度。GydF4y2Ba

比较两个绿色的函数,您会观察到一个额外的指数项,该项已添加到无限总和中。这GydF4y2BaφGydF4y2BaMnGydF4y2Ba说明无限阵列的扫描。定期绿色的功能还解释了相互耦合的影响。GydF4y2Ba

有关更多信息,请参见GydF4y2Ba无限阵列GydF4y2Ba。GydF4y2Ba

参考GydF4y2Ba

[1] Harringhton,R。F.GydF4y2Ba瞬间计算方法GydF4y2Ba。纽约:麦克米伦,1968年。GydF4y2Ba

[2] Rao,S。M.,D。R. Wilton和A. W. Glisson。“通过任意形状的表面进行电磁散射。”GydF4y2BaIEEE。反式。天线和繁殖GydF4y2Ba,卷。AP-30,第3期,1982年5月,第409–418页。GydF4y2Ba

[3] Wilton,D。R.,S。M. Rao,A。W. Glisson,D。H. Schaubert,O。M. Al-Bundak。和C. M. Butler。“多面体和多面体结构域上均匀和线性源分布的潜在积分。”GydF4y2BaIEEE。反式。天线和繁殖GydF4y2Ba。卷。AP-30,第3期,1984年5月,第276–281页。GydF4y2Ba

[4] Balanis,C.A。GydF4y2Ba天线理论。分析和设计GydF4y2Ba。第三版。纽约:约翰·威利(John Wiley&Sons),2005年。GydF4y2Ba

也可以看看GydF4y2Ba

|GydF4y2Ba