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応用例

キャビティバック・スロット/ストリップ・ループ・アンテナ

プロジェクトファイルのリクエスト

この例では、XFdtdXACT メッシング機能を使用してキャビティバック スロット/ストリップアンテナをシミュレーションします。リターンロス、軸比、利得のシミュレーショ ン結果を測定結果と比較します。アンテナの設計と測定結果は [1] から引用しています。

アンテナ構造のCAD図を図1に示す。空洞は空気で満たされ、壁は完全導電性である。スロットとグランドプレーンも完全導体です。スロットの下には非常に薄い誘電体基板があり、これがこの単純な形状に難題を加えています。標準的な階段状のメッシュでは、誘電体層の厚さをいくつかのFDTDセルで定義する必要があります。そのため、非常に小さなメッシュサイズを使用するか、可変格子法などの他の手法を使用する必要があります。XACT では、 メッシュサイズを大きくすることができますが、 明確なフィーチャを持つジオメトリの各レイ ヤーを確実に定義することが重要です。このジオメトリでは、スロットのZ平面とフィードスタブのZ平面(基板の上部と下部)に固定点を追加して、各平面が確実に定義されるようにしています。ベースセルサイズは、より大きな0.8mm立方体を選択し、Z厚を小さく定義できるように比率を設定しました。シミュレーション結果を補助するために、誘電体基板の外面は、誘電体値が自由空間と完全な誘電体値の中間の薄い平均化層で覆われています。また、給電線とキャビティ壁が適切に接続されるように、給電線の端点には固定点が追加されています。アンテナの最上層の図を図2に、給電構造を図3に示します。

図1A キャビティバックアンテナのCAD図。白は金属層、緑はスロット下の誘電体基板。

図1:キャビティバックアンテナのCAD図。白は金属層、緑はスロット下の誘電体基板。

図2A アンテナのスロット平面におけるXFdtd 7メッシュの2次元カット。XACTで調整されたセルがCADモデルのエッジに完全に適合しているのがわかる。

図2:スロットの平面におけるアンテナのXFdtdメッシュの2次元カット。XACTで調整されたセルがCADモデルのエッジに完全に適合しているのがわかる。

図3フィードラインの2次元図は、マイクロストリップラインのサブセルラーサイズと、形状を正確に定義するために使用されたXACTマッピングを示しています。

図3:給電線の2次元図は、マイクロストリップラインのサブセルラーサイズと、形状を正確に定義するために使用されたXACTマッピングを示している。

シミュレーションに使用する周波数範囲は4~8 GHzです。これにより、この関心範囲をカバーするように波形が自動的に調整されます。実際のアンテナの励振は、キャビティの側面に取り付けられ、誘電体層の底面にあるマイクロストリップラインに給電される同軸ラインによって行われます。生アンテナ用同軸給電と生アンテナ用同軸給電と生アンテナ用マイクロストリップ線路と生アンテナ用マイクロストリップ線路とNear zone fields are saved at this location for the computation of S-parameter results.さらに、アンテナの真上の周波数の関数としての軸比と利得、およびアンテナの中心を通る2つの主平面における利得を保存するために、遠帯域センサーが定義されています。ーアンテナシミュレーションはーNVidia Telsa C870GPUカード4枚からーGPUクラスタ上でーでーでーでーでー23分。ャ ン テ ナ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン は ャ ン ク タ の ャ ン ク タ の ャ ン ク タ の ャ ン ク タ の ャ ン タ の ャ ン タ の ャ ン タ の ャ ン タ ン タ ン タのThe S-parameter result for return loss at the feed compares well with the measured results defined in the paper (Figure 4).The axial ratio and gain results versus frequency also show good agreement when compared to the measured results (Figures 5 and 6).、図7-10では、、図7-10はー二つのー二つのー2、図7-11の図7-12参照。結果は論文に記載されたものと同様である。

図4XFdtd7によるリターンロスのシミュレーションは、測定データとよく一致している。

図4:XFdtd7によるリターンロスのシミュレーションは、測定データと良い一致を示している。

図5シミュレーションによる軸比と実測データによる軸比は、対象周波数範囲にわたって同様の結果を示している。

図5:シミュレーションによる軸比と実測データによる軸比は、対象周波数範囲にわたって同様の結果を示している。

図6アンテナ面の真上におけるシミュレーションアンテナの利得は、測定結果とよく一致している。

図6:アンテナ面の真上におけるシミュレーションアンテナの利得は、測定結果とよく一致している。

図7ここで、5.7GHzにおけるPhi=0平面(アンテナの狭い幅を横切る)において、右側と左側の円偏波利得がプロットされている。

図7:ここでは、5.7GHzのPhi=0平面(アンテナの狭い幅を横切る)において、右側と左側の円偏波利得をプロットしている。

 

図8ここでは、5.7GHzにおけるPhi=90平面(アンテナの長手方向に沿って)において、右側と左側の円偏波利得をプロットしている。

図8:ここでは、5.7GHzにおけるPhi=90平面(アンテナの長手方向に沿って)において、左右の円偏波利得をプロットしている。

図9ここでは、6.7GHzにおけるPhi=0平面(アンテナの狭い幅を横切る)において、右側と左側の円偏波利得をプロットしている。

図9:ここでは、6.7GHzにおけるPhi=0平面(アンテナの狭い幅を横切る)において、右側と左側の円偏波利得をプロットしている。

 

図10ここでは、6.7GHzにおけるPhi=90平面(アンテナの長手方向に沿って)において、右側と左側の円偏波利得をプロットしている。

図10:ここでは、6.7GHzにおけるPhi=90平面(アンテナの長手方向に沿って)において、右側と左側の円偏波利得をプロットしている。

参考文献

  1. R.Laskar, and M. Tentzeris, "Development of a Cavity-Based Broadband Circularly Polarized Slot/Strip Loop Antenna With a Simple Feeding Structure,"IEEE Trans.ー"Development Broadband-Based Circularly Polarized Slot/Strip Loop Antenna With Simple Feedingー構造"、IEEE Trans.

 

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