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COMSOL中高频电磁场的多尺度模拟导论(五)

2020.9.28
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

下图比较了无限细偶极子与偶极天线仿真的方向性。因为天线是无损的,这相当于天线增益。您可以点击“阅读原文”下载偶极天线模型。

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比较两个半波长天线(z 方向)的方向性与 θ 之间的函数关系。COMSOL Multiphysics® 仿真模型是一个具有很小半径的圆柱体,理论模型是一个无限细的天线。

计算接收功率

现在,我们可以使用弗里斯传输方程计算完美点偶极子发射的功率和半波长偶极子天线接收的功率。使用方程时,我们只需要了解增益和阻抗失配(或实际增益)、波长、天线之间的距离和输入功率。我们选择了使用电点偶极子,所以可以获得偶极矩,而不是输入功率和阻抗失配。要解决这个问题,我们可以去掉阻抗失配项,用完美电偶极子的辐射功率替代输入功率——实际上,输入功率等于辐射功率。

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若假设发射器和检测器均位于xy 平面,处于极化匹配状态,相隔1000 λ,而且20180115034526561.jpg中发射极的偶极矩为1 Am,则弗里斯方程关于接收功率的计算值为380 μW。我们将在本系列的第3 部分中模拟接收功率值,借此验证仿真技术,然后我们可以自信地从仿真中提取结果,并引入弗里斯方程无法解释的复杂性。

结语

在本篇博客中,我们介绍了多尺度模拟的概念,讨论了建模之前需要了解的相关术语、定义和理论。对于在电磁学和天线设计方面拥有深厚背景的专业人士而言,这或许是一篇快速回顾。如果您不熟悉本文介绍的概念,我们强烈建议您阅读一本介绍经典电磁学或天线理论的书籍。

在后续的博客文章中,我们将重点讨论如何在COMSOL Multiphysics中实现多尺度模拟,并且会反复提及今天讨论的概念。


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