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使用混合有限元边界积分法实现高效的辐射与散射仿真

上网日期: 2013年04月12日 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:有限元法? 边界积分法? FEM求解器? FEBI?

第二个例子考查的是一组安装在复杂平台上的天线阵列(图4)。它是一个由螺旋天线组成的7元阵列,安装在卫星平台上。卫星两端之间的长度为18英尺,天线工作频率3.5GHz。由于这是一个大型模型,所以还是采用域分解法(DDM)来将FEM域分割为多个较小的域。7这种集成运载平台的天线系统之前曾采用标准的ABC进行仿真,使用大型闭合长方体空间。该模型闭合的空间的体积大约为21000λ,DDM将求解范围分解为34个域。仿真总共需要的存储为210GB RAM。

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图4:安装在卫星上的螺旋天线阵列。

FEBI仿真采用全共形的空间,该共形区域如图所示。闭合的空间体积下降到1200λ3。由于目标空间缩小,只需要在12个域上应用DDM,仿真只要21GB的RAM就足够了。相对于使用标准RBC求解,FEBI仿真所需的存储大小会大幅度减少。图5是两种仿真在同等幅度和相位激励下所有天线元的辐射特性,而两种特性实现了完美的吻合。使用FEBI对位于卫星上的等激励天线阵列仿真得出的三维极坐标方向图如图6所示。根据这个例子可以了解到,通过将FEBI与高度共形的有界域结合使用,可以在单个桌面计算机上能够完成大型复杂天线系统的仿真工作。

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图5:安装在卫星上的天线阵列的辐射特性。

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图6:7元阵列同等激励下的辐射电磁场三维极化图。

本文小结

混合FEBI是HFSS的FEM求解器中功能强大的新成员。设计工程师可以利用这种新技术将FEM仿真的优势与IE求解器在开放边界问题上的效率和准确性结合在一起。这个方法对共形区域、凹空间和独立空间都能取得相当的准确性,可以让用户缩小FEM求解域的范围,从而大幅度缩短求解时间和减少求解所需占用的内存。


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