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応用例

モノポール・オン・ボックス

この例では、金属製の箱の上に設置された0.125mのモノポール・アンテナの遠帯域アンテナ利得パターンを考えます。

この例では、金属製の箱の上に設置された0.125 mのモノポールアンテナの遠帯域アンテナ利得パターンを検討します。XGtdの結果を有限差分時間領域(FDTD)計算と比較します。図 1 は、問題の形状を XGtd で表現したものです。

表 1 に,XGtd と FDTD シミュレーションで使用した箱の寸法と送信機の位置を示します.FDTD 法では電界と磁界の計算にオフセット格子を使用するため,箱の寸法が異なります.オフセットにより、モデル化する物体のサイズが実質的に大きくなります。これを考慮し、XGtdの金属ボックスの寸法は、FDTDセルサイズの半分だけ大きくしました。オフセットは、金属ボックスの上面にある送信機の位置にも影響します。FDTD計算では、セル間隔は25mm(600MHzで1波長あたり20セル)でした。どちらのシミュレーションでも、箱の材料特性は完全導電体に設定し、送信信号には600MHzの正弦波を使用しました。

表1:メタルボックスの寸法

表1:メタルボックスの寸法

ファーゾーン・アンテナ・ゲイン・パターン

XGtdとFDTDの両方は、一定の極角(θ)または方位角(φ)の円に対する遠距離アンテナ利得パターンを計算することができます。

FDTD ファーゾーンの結果は、セル間隔 25 mm、合計回数 1500 回のステップを使用して生成された。XGtdの結果は、1回の反射と2回の回折を伴うフル3Dモデルを使用して計算されました。表 2 は、2.6 GHz Intel Xeon プロセッサを使用した場合の各手法の実行時間を比較したものです。

表2:XGtdとFDTDの実行時間の比較

表2:XGtdとFDTDの実行時間の比較

図3、図4、図5は、方位角φ=0°とφ=90°を一定にし、極角θ=90°を一定にした場合のファーゾーンパターンを比較したものである。

XGtdの結果は、FDTD解法と概ね良い一致を示しています。φカット面の視線領域(図3および図4)では、両手法の結果は一致しています。XGtdの結果は、図3のθ=135°付近でFDTD解法からわずかにずれていますが、全体としては、利得の大きさとピークとヌルの位置が一致しています。phi = 90°カット面のファーゾーンパターンは、シャドウ領域において各手法間で特に良い一致を示しています。θ=90°のカット面では、XGtdとFDTDの両方の結果が全方向パターンを示しています。