箱の上のモノポール

この例では、金属製の箱の上にある 0.125 m モノポールアンテナからの遠方ゾーンアンテナゲインパターンを考慮しています。

この例では、金属製の箱の上にある 0.125 m モノポールアンテナからの遠方ゾーンアンテナゲインパターンを考慮しています。XGtd からの結果は、有限差分時間領域 (FDTD) 計算と比較されます。図1は、問題のあるジオメトリの XGtd 表現を示しています。

表1は、XGtd および FDTD シミュレーションで使用されるボックスの寸法とトランスミッタの位置をまとめたものです。FDTD 法では、電界および磁界の計算にオフセットグリッドが使用されるため、ボックスの寸法は異なります。オフセットを有効にすると、モデル化するオブジェクトのサイズが大きくなります。これを考慮すると、XGtd の金属ボックスの寸法は、FDTD セルサイズの半分だけ増加しました。オフセットは、金属ボックスの上面のトランスミッタの位置にも影響します。FDTD 計算では、セル間隔は 25 mm (600 MHz では波長当たり20セル) とした。箱の材料特性は両方のシミュレーションの完全な電気コンダクターに設定され、600 MHz 正弦波は送信信号として使用された。

表 1: 金属箱の寸法

ファーゾーンアンテナゲインパターン

XGtd と FDTD はいずれも、図2に示す従来の球面座標系によって角度θとφが定義されている、一定極 (θ) または方位角 (φ) の円に対するファーゾーンアンテナゲインパターンを計算することができます。

FDTD 遠方領域の結果は、25 mm のセル間隔と1500の合計回数のステップを使用して生成されました。XGtd の結果は、1反射と2回折のフル3d モデルを使用して計算されました。表2は、2.6 GHz Intel Xeon プロセッサの各方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

図3、図4、および図5は、一定方位角φ = 0 °およびφ = 90 °および定極性角度θ = 90 °についての遠方ゾーンパターンを比較する。

XGtd の結果は、一般的に FDTD 法との良好な一致を示している。phi 切断面の視線領域 (図3および図 4) では、メソッドの結果が一致します。XGtd 結果はθ = 135 °付近の図3の FDTD 解からわずかに外れているが、全体としては、ゲインの大きさとピークとヌルの位置が並ぶ。phi = 90 °の切断面の遠方ゾーンパターンは、シャドウ領域における各方法の間で特に良好な一致を示します。シータ = 90 °の切断面では、XGtd と FDTD の両方の結果によって全方位パターンが得られます。