Anterior am scris despre cum puteți economisi timp folosind condițiile de simetrie, antisimetrie și condiții limită periodice în modelele dvs. electromagnetice. Astăzi vom demonstra un model care profită de simetria axială - modelul unei antene cornice conice.
Economisiți timp folosind un model bidimensional axialmetric
În ciuda faptului că este posibil să se creeze și să se rezolve un model tridimensional al unei antene cornice conice, soluția unui astfel de model va necesita comparativ multe resurse computaționale. Putem găsi o soluție pentru câmpul electromagnetic mult mai rapid, folosind simetria construcției. Deoarece avem de-a face cu un con, modelul de proiectare este simetric față de axa sa, adică are simetrie axială.
Pe de altă parte, deși designul este axialmetric, câmpurile electromagnetice vor varia de-a lungul azimutului axei, adică va avea loc variația azimutală a acestor câmpuri. Modulele optice de frecvență radio și Wave permit modelarea modelelor axiometrice cu indicatori diferiți de moduri de azimut.
Putem folosi această funcție. Construirea unui model axisimetric bidimensional și găsirea de soluții pentru diverși indici de azimut moduri, obținem un model care se rezolvă mult mai rapid și necesită mai puțină memorie decât modelul complet tridimensional. Sună minunat, dar mai întâi vă vom spune ceva despre antenele cu corn.
Note generale privind antenele cornului
Există diferite tipuri de antene cu corn, care diferă în ceea ce privește forma generală și construcția internă. Aceste proprietăți determină distribuția intensității fasciculului, lățimea de bandă și polarizarea încrucișată a antenei.
Cross-polarizarea înseamnă că câmpurile electromagnetice sunt polarizate într-o direcție care nu corespunde cu cea țintă. De exemplu, am dori să obținem polarizarea verticală a câmpurilor, dar am obținut polarizarea orizontală.
Soclul antenei este conectat la un ghid de undă prin care undele electromagnetice sunt transmise către antenă. Forma difuzorului determină scopul antenei. De exemplu, coarnele sectoriale (b și c din figura de mai jos) sunt utilizate în mod obișnuit pentru antenele radar.
Există următoarele forme de coarne: a) piramidale, b) sectoriale în planul E, c) sectorial în planul H, d) conic, e) exponențial. Chetvorno, "Tipuri de antenă cu corn", lucrări proprii. În cadrul licenței Creative Commons CC0 1.0, Transfer universal în domeniul public, materialele de pe Wikimedia Commons.
Modelul antenei cornului conic ondulat
În cazul nostru, antena are forma unui con (d în figura de mai sus) și o suprafață ondulată internă. Aceasta este o antena cu cornul conic ondulat, cu un ghidaj de undă circular. Ghidul de undă transmite un mod electric excitant transversal (TE) printr-un clopot ondulat, care la rândul său creează un mod magnetic transversal (TM). Datorită suprafeței ondulate a conului, modurile sunt amestecate, ceea ce duce la o scădere a polarizării încrucișate la deschidere comparativ cu modul transversal electric excitat inițial.
Antena corneană conică: vizualizarea tridimensională a unui model axialmetric bidimensional. Ghidul de undă alimentează modulul TE1m (m = ± 1) cu antena, care, atunci când se amestecă de-a lungul antenei, se amestecă cu modul TM1m.
Mai sus am menționat ce este polarizarea încrucișată, dar de ce vrem să o slăbim? În cazul unei polarizări încrucișate, semnalul poate interfera cu alte canale din apropiere dacă au polarizare verticală și orizontală alternantă. O astfel de interferență este nedorită.
Studiul polarizării încrucișate într-o antenă cu corn
Putem crea un model pentru studierea polarizării încrucișate utilizând modulul COMSOL Multiphysics și Radio Frequency. Așa cum am învățat mai devreme, putem economisi timp rezolvând această problemă ca una axiometrică bidimensională, nu una tridimensională. Pentru a face acest lucru, folosim interfața cu unde electromagnetice, domeniul de frecvență (valuri electromagnetice, domeniul de frecvență).
Trecem peste configurația pas cu pas a modelului și continuăm cu cele mai interesante rezultate. Dacă doriți să reproduceți grafica prezentată aici, descărcați documentația pentru model și fișierul mph din Galeria de modele.
În primul rând, putem vedea modelul de radiații al antenei:
Graficul din zona îndepărtată: modelul de radiație al radiației antenei.
Mai mult, putem studia câmpul electric la intrarea și ieșirea din antenă. Rezolvând modelul pentru m = +1 și pentru m = -1, putem compara polarizarea liniară în direcțiile axelor x și y la ieșire.
Câmpul electric la intrarea și ieșirea antenei pentru suprapunerea liniară este m = +1 și m = -1.
La introducerea ghidului de undă, câmpul este orientat predominant de-a lungul axei x. dar nu polarizat liniar. Pe diafragmă, dimpotrivă, câmpul este aproape complet polarizat liniar. Pentru a cuantifica polarizarea în ambele direcții, putem calcula integralul valorii absolute a fiecărei componente a câmpului de la intrarea și ieșirea antenei cornului conic. Astfel, stabilim că raportul dintre polarizări este de aproximativ 5: 1 la intrare și aproximativ 40: 1 la ieșire. Cu alte cuvinte, am redus polarizarea încrucișată cu aproximativ opt ori.
Resurse recomandate
Trimiteți-le prietenilor: