Моделирование электромагнитного излучения

в дальней зоне Фраунгофера.  Основу этой  процедуры  составляет разработанный компанией «Computer Simulation Technology» метод аппроксимации для идеальных граничных условий [Perfect Boundary Approximation (PBA)], дополняющий хорошо известный метод определенных интегралов [Finite Integration (FI)], работающий во временной области. Комбинация методов PBA и FI, предложенная вышеназванной компанией, позволила быстро решать задачи моделирования сложных планарных микроволновых устройств с сильно изрезанными границами проводящих и диэлектрических слоев на широко распространенных компьютерах платформы IBM PC [20].

Моделирование электромагнитного излучения рекомендуется проводить с использованием данной программы в определенной последовательности, которую целесообразно проиллюстрировать на конкретном примере.

Пусть необходимо исследовать печатный излучатель, реализованный на диэлектрической подложке  мм, толщиной 1.52 мм, с относительной диэлектрической проницаемостью . Излучателем является квадратный участок металлизации (фольги), размером  мм, толщиной 20 мкм, расположенный в центре лицевой стороны подложки. Обратная сторона подложки полностью облицована медной фольгой с той же толщиной 20 мкм. Питание излучателя осуществляется коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением  Ом, центральный проводник (жила) которого пропускается с обратной стороны подложки в заранее просверленное отверстие, диаметром 0.8 мм, и припаивается к излучателю на лицевой стороне подложки. Внешний проводник коаксиального кабеля (оплетка) припаивается к металлизации обратной стороны подложки. Просверленное отверстие для подпайки жилы кабеля смещено от центра квадрата к одной из его сторон на 5.2 мм. Формализованное задание на моделирование этого излучателя составляется в следующей последовательности при уже включенном компьютере и развернутой программе.

*) В 1-й сверху строке (1S) одним щелчком левой клавиши мыши (<1LK>) разворачивается меню символа [File]. В этом меню с помощью <1LK> выбирается строка «New».

*) В появившемся списке «Create a New Project» с помощью <1LK> выбирается строка «Antenna [on Planar Substrate]». Нажатием клавиши «Enter» (<OK>) подтверждается согласие с активизацией данного выбора.

*) Во 2-й сверху строке (2S) с помощью <1LK> активизируется кнопка с изображением параллелепипеда («Create Brick»). На экране появляется приглашение к прорисовке первого слоя многослойной структуры излучателя. Пусть первым слоем будет диэлектрик. Тогда двойным нажатием левой клавиши мыши (<2LK>) в левом верхнем углу координатной сетки произвольно фиксируется первый (в данном примере – левый верхний) угол подложки. Перемещением мыши устанавливается произвольно правый нижний угол подложки и фиксируется его положение с помощью <2LK>. Затем лёгким смещением мыши устанавливается произвольно толщина подложки и её величина фиксируется с помощью <2LK>. На экране появляется красный параллелепипед подложки и меню с именем «Solid 1» для задания её геометрических размеров и параметров .

Полагая, что начало декартовой системы координат будет в центре подложки, устанавливаем следующие размеры (в миллиметрах):

                              (25)

Разворачиваем с помощью <1LK> (далее по умолчанию всегда при любом выборе того или иного раздела меню будет иметься ввиду однократное нажатие левой клавиши мыши <1LK>) окно «Material» и в нем [напоминание: с помощью <1LK>] выбираем строку [New Material…]. В появившемся окне «New Material Parameters» разворачиваем окно «Type» и в нем выбираем строку «Normal». Устанавливаем значение  в окне «Epsilon», а окно «Mue» оставляем без изменений (т. е. величина относительной магнитной проницаемости  равна 1). Клавишей <OK> соглашаемся с активизацией выбора «New Material Parameters» и возвращаемся в меню «Solid 1». Клавишей <OK> соглашаемся с активизацией и этого меню. Таким образом, завершается формирование 1-го слоя – диэлектрической подложки, и на экране появляется её изображение с осями координат, причём в данном случае подложка лежит в плоскости XOY.

*) Переходим к прорисовке излучателя на лицевой стороне подложки, ориентированной в положительном направлении оси Z [т.е. по орту ()]. Последовательность действий аналогична прорисовке 1-го слоя (подложки). После появления на экране изображения красного параллелепипеда и меню второго слоя «Solid 2» можно задать его размеры и параметры. Поскольку металлизация (фольга), толщиной 20 мкм = 0.02 мм, плотно прилегает к лицевой поверхности подложки с координатой  [см. условия (25)], то в меню «Solid 2» устанавливаем следующие размеры (в миллиметрах):