円偏波フィードホーンのシミュレーション

この例では、パッシブ パラボラ リフレクターに照射することを目的とした高効率ホーン アンテナの検証済みの HFWorks シミュレーションを示します。本来、モードの異なる2つの波を使用する設計で、非常にクリーンな放射パターンを提供します。モデルを 1 つの波でシミュレートして、リターン ロスの一致をテストします。放射パターンと内部電界分布のさらなる結果を示します。

図 1 -サン ノイズ測定に使用される放物面反射鏡を使用したフィード [1]

図 2 -アンテナの側面図 (左) とプローブ (右) の寸法 [1]

図 3 -アンテナの 3D SolidWorks ビュー (標準および透明) [1]

構造のメッシュは、同軸プローブの方が細かくなっています。構造体 (ボディ) の寸法を認識し、非常に便利なメッシュを適用する HFWorks のデフォルト メッシュを使用できます。それにもかかわらず、ユーザーはメッシュのグローバル サイズを完全に制御でき、構造により関連性が高いと思われる領域のメッシュ コントロールを定義できます。最適な結果を得るには、メッシュ要素が自由空間波長の 10 分の 1 を超えてはなりません。 3D メッシュ モデルのカラー チャートを表示して、内部パーツのメッシュを調べることができます。構造は有限要素メッシュに離散化され、解析はアンテナ ソルバーで行われました。

図 4 -構造のメッシュ

シミュレーション

シミュレーションは、目的の変数またはプロットに応じて、アンテナ スタディまたは S パラメータ スタディのいずれかになります。予想通り、ポート間の分離は S パラメータ スタディでより適切に計算されます。アンテナのフィードを扱うため、最初にアンテナ研究の結果を示します (リターン ロス、放射など)。シミュレートされたアンテナ スタディでは、電場と磁場の 3D プロットも提供されます。

部材と材料

ポートを同軸の円形面に適用し、[Pure TEM] チェック ボックスをオンにします。セプタムが PEC であることを通知します。フィードホーンは空気で満たされていますが、その表面はPECとして処理されています。

結果

モデルをメッシュ化して解析した後、電界分布を確認できます。フリンジ形式とベクトル形式の両方でフィールドをアニメーション化できます。内部の分布を確認するために、セクション クリッピング ビューを作成できます。

このプロットは、1.1 GHz から 1.5 GHz までのリターン ロス プロットを示しています。最小値は約 1.29 GHz で達成されていることがわかります。より正確な結果を得るために、1.25 ～ 1.32 GHz で別のスタディを実行できます (次の図を参照)。

図 5 -リターン ロス曲線。 (1.1～1.5GHzのスミスチャート)

図 6 - [1] の測定結果と HFWorks のシミュレーション結果

放射パターンを表示するために、電気パラメーター フォルダーには 2 種類の極座標プロット (2D と 3D) が組み込まれています。使用するタイプを決定したら、プロットする変数が複数あります。通常、アンテナの放射パターンを表示するには、Total Electric Field を選択します。電界のさまざまな成分、アンテナのゲインと軸比など、他の選択肢もあります。次の図は、アンテナの放射パターンを示しており、[1] の測定結果と完全に一致しています。 .

図 7 - HFWorks でシミュレートされた 1.296 GHz での放射パターン。

結論

この例では、HFWorks でのシミュレーションの前後のステップで、フィード ホーンのアンテナ スタディを設定する方法を見つけることができました。シミュレーションは、[1] の測定結果とよく一致しています。この例の最後では、目的のアプリケーションに応じて、モデルの寸法を他の周波数で動作するように引き延ばしたりスケーリングしたりできるとは限りません。

図 8 -実現後のフィード ホーン [1]。 

参考文献

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