リューネブルガー誘電体レンズ

この例のプロジェクトファイルを要求するには、ここをクリックします。

リューネブルガーのレンズのバリエーションは、2つの同心円状の誘電体球を作成することによって形成されます。内側の球体の比誘電率は1.7、半径は 125 mm で、外側の球体の比誘電率は1.4、半径は 250 mm です。比誘電率2の 600 x 600 x 10mm の誘電体スラブは、レンズを囲むプラスチックボックスの表面を表すために、球の後ろに 100 mm を配置します。図1に表示されている完成した構造体は、誘電体スラブからレンズの反対側に発生する y 軸に沿って進行する垂直偏波 15 GHz のプレーンウェーブで照らされます。図2は、完成したジオメトリの断面を示しています。誘電率を考慮すると、完成したジオメトリは1辺あたりの長さが数十波長になります。この電気的に大規模な構造は、かつては手ごわい挑戦を表していました。しかし、コンピュータ技術と FDTD 法の進歩により、これは非常に合理的なシミュレーションとなりました。XFdtd を実行している最新の4コア・ワークステーションは、2時間以内にソリューションに到達できます。

自由空間でのクーラント限界を満たすために 1.9 mm の均一なベースセルサイズが選択され、1.5 mm の自動グリッド領域が外側の球体に配置されます。このグリッド領域は、密度の高い球体材料内の波長あたり10以上のセルを生成します。PML 境界の吸収は、+/-x、+/-z、および-y 方向のフリー・スペース・パディングの10個のセルを持つすべての側面で使用されます。+ Y 方向には、30セルの空き領域パディングが与えられます。結果のメッシュは7640万セルを占有し、シミュレートするには 3.2 GB の RAM が必要です。

ムービーには、時間に対する電界のアニメーションシーケンスが表示されます。ムービーは、ジオメトリを球の中心にスライスすることから始まり、参照ポイントを与えるのに役立ちます。ジオメトリは、レンズ内のフィールドを表示できるようにするために非表示になります。フィールド内の不連続性は、アニメーションの境界の周囲に表示されます。これは、この例で使用される全フィールド/散乱フィールドシミュレーション技術のアーティファクトです。全フィールド/散乱フィールドシミュレーションハイブリッドアプローチを使用して、シミュレーション境界付近の散乱フィールド値と、シミュレーション空間の残りの部分における合計フィールド値を同時に計算し、可視フィールドの不連続性は散乱計算のフィールド部分。映画は、この構造の焦点効果を明確に示しています。

図3は、レンズの中心とプラスチックスラブの上面における定常状態の E フィールドのマグニチュードを示しています。

図 1: 完成したソリッドジオメトリ

図 2: メッシュを使用したジオメトリの断面

図 3: 定常電界マグニチュード