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Simulation eines zirkular polarisierten Feedhorns

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WEBINAR
How to use HFWorks to design a MIMO antenna system for wireless communication
Thursday, January 20, 2022
Time
SESSION 1
SESSION 2
CET (GMT +1)
03:00 PM
08:00 PM
EST (GMT -4)
09:00 AM
02:00 PM
Gebrauchte Werkzeuge:

Beschreibung

Dieses Beispiel zeigt eine validierte HFWorks-Simulation einer hocheffizienten Hornantenne, mit der ein passiver Parabolreflektor beleuchtet werden soll. Das Design verwendet ursprünglich zwei Wellen mit unterschiedlichen Modi und bietet ein außergewöhnlich sauberes Strahlungsmuster. Wir simulieren das Modell mit einer Welle, um die Übereinstimmung der Rückflussdämpfung zu testen. Wir zeigen weitere Ergebnisse von Strahlungsmustern sowie die innere elektrische Feldverteilung.

Die Einspeisung mit Parabolreflektor zur Messung von Sonnengeräuschen [1]

Abbildung 1 - Die Einspeisung mit Parabolreflektor für die Messung von Sonnengeräuschen [1]

Abmessungen der Antennenseitenansicht (links) und der Sonde (rechts) [1]Abmessungen der Antennenseitenansicht (links) und der Sonde (rechts) [1]

Abbildung 2 - Abmessungen der Antennenseitenansicht (links) und der Sonde (rechts) [1]

3D-SolidWorks-Antennenansichten (normal und transparent) [1]3D-SolidWorks-Antennenansichten (normal und transparent) [1]

Abbildung 3 - 3D-SolidWorks-Antennenansichten (normal und transparent) [1]

Das Gitter der Struktur ist auf der Koaxialsonde feiner. Wir können auf das Standardnetz von HFWorks zurückgreifen, das die Abmessungen der Strukturen (Körper) erkennt und ein recht praktisches Netz anwendet. Der Benutzer hat jedoch die vollständige Kontrolle über die globale Größe des Netzes und kann Netzkontrollen für Bereiche definieren, die er für die Struktur für relevanter hält. Ein Maschenelement sollte ein Zehntel der Wellenlänge im freien Raum nicht überschreiten, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Wir können ein farbiges Diagramm des 3D-Netzmodells anzeigen, um das Netz in den inneren Teilen zu untersuchen. Die Struktur wurde in ein Finite-Elemente-Netz diskretisiert und die Analyse mit dem Antennenlöser durchgeführt.

Masche der Struktur

Abbildung 4 - Geflecht der Struktur

Simulation

Die Simulation kann entweder eine Antennenstudie oder eine S-Parameter-Studie sein, abhängig von der Zielvariablen oder der Auftragung. Voraussichtlich wird die Isolation zwischen den Ports in einer S-Parameter-Studie besser berechnet. Da es sich um eine Antenneneinspeisung handelt, werden zuerst die Ergebnisse der Antennenstudie angezeigt (Rückflussdämpfung, Strahlung ... usw.). Die simulierte Antennenstudie bietet auch 3D-Diagramme für elektrische und magnetische Felder.

Feststoffe und Materialien

Wir wenden den Port auf die kreisförmige Oberfläche des Koax an und aktivieren das Kontrollkästchen Pure TEM. Wir signalisieren, dass das Septum eine PEC ist. Das Speisehorn ist mit Luft gefüllt, seine Oberflächen werden jedoch wie PEC behandelt.

Ergebnisse

Nachdem das Modell vermascht und analysiert wurde, können wir uns die Verteilung des elektrischen Feldes ansehen. Wir können das Feld sowohl in seinen Rand- als auch in seinen Vektorformaten animieren. Wir können eine Schnittansicht erstellen, um die Verteilung in den inneren Teilen zu sehen.

die elektrische Feldverteilung

Dieses Diagramm zeigt das Diagramm der Rückflussdämpfung von 1,1 GHz bis 1,5 GHz. Wir können sehen, dass das Minimum bei ungefähr 1,29 GHz erreicht wird. Wir können eine weitere Studie von 1,25 bis 1,32 GHz durchführen, um genauere Ergebnisse zu erhalten (siehe weitere Abbildung).

Rückflussdämpfungskurven. (Smith-Diagramm von 1,1 bis 1,5 GHz)

Abbildung 5 - Rückflussdämpfungskurven (Smith-Diagramm von 1,1 bis 1,5 GHz)

Feedhorn Return Loss Vertikale SkalaMessergebnisse von [1] neben den HFWorks-Simulationsergebnissen

Abbildung 6 - Messergebnisse von [1] neben den HFWorks-Simulationsergebnissen

Für die Betrachtung von Strahlungsmustern enthält der Ordner für elektrische Parameter zwei Arten von Polarplots (2D und 3D). Nachdem Sie entschieden haben, welchen Typ Sie verwenden möchten, müssen Sie mehrere Variablen zeichnen. Normalerweise wählen wir Total Electric Field, um das Strahlungsmuster der Antenne anzuzeigen. Wir haben auch andere Möglichkeiten wie die verschiedenen Komponenten des elektrischen Feldes, die Verstärkung und das axiale Verhältnis der Antenne ... usw. Die folgende Abbildung zeigt das Abstrahlmuster der Antenne und zeigt die perfekte Übereinstimmung mit den gemessenen Ergebnissen in [1]. .

In HFWorks simulierte Strahlungsmuster bei 1,296 GHz.In HFWorks simulierte Strahlungsmuster bei 1,296 GHz.

Abbildung 7 - In HFWorks simulierte Strahlungsmuster bei 1,296 GHz .

Fazit

In diesem Beispiel konnten wir herausfinden, wie in HFWorks eine Antennenstudie für ein Feedhorn in Schritten vor und nach der Simulation eingerichtet werden kann. Die Simulation zeigt eine große Übereinstimmung mit den Messergebnissen von [1]. Wir sind nicht am Ende dieses Beispiels angelangt, dass die Abmessungen des Modells gestreckt oder skaliert werden können, um abhängig von der beabsichtigten Anwendung mit einer anderen Frequenz zu arbeiten.

Das Feedhorn nach der Realisierung [1]

Abbildung 8 - Das Feedhorn nach der Realisierung [1].  

Verweise

[1 ]  Computer Optimized Dual Mode Circularly Polarized Feedhorn Marc Franco, N2UO