CST MWS怎么看微帶天線貼片和地的電流分布?
微帶天線的貼片和地是在substrate的上下兩邊,是在2個(gè)平面上。請(qǐng)問大家怎么樣才能同時(shí)看到微帶天線的貼片和地上面的電流分布呢?(最好是貼片與地之外的電流都不要,只看貼片和地的電流)。
之前我有試過在field monitor里面添加current density,也嘗試過看H field/surface current,不知道哪種才是正確的。另外,當(dāng)我選H field/surface current時(shí),如果勾選上2D Plane--Activate(選擇具體位置)的話,H field/surface current就變成H field了,表面電流就沒有了。
關(guān)于Current Density和Surface Current之間的區(qū)別,以及Surface Current Monitor的參數(shù)設(shè)置,最好先閱讀CST MWS幫助文件《Monitor》。
按照你的描述,個(gè)人認(rèn)為應(yīng)該使用Surface Current。
樓主其它的描述就比較混亂,察看表面電流分布的時(shí)候不就是所有金屬結(jié)構(gòu)表面的電流分布嗎?
我和樓主有類似的疑惑,見貼:
根據(jù)hefang的建議,分析一下幫助文件solve -> monitor里面的內(nèi)容。
E-Field: The electric field vectors will be stored.
這個(gè)是電場(chǎng)。
H-Field (Surface Current): Selecting this monitor creates two monitor entries in the result tree. The first one shows the magnetic field vectors. The second one (labeled with "Surface Current") uses the magnetic fields on the surfaces of "PEC" or "lossy material" solids to calculate the surface currents there.
磁場(chǎng)是明確的,關(guān)鍵在于surface current。我的理解是surface current是磁場(chǎng)的等效電流,即Js。
理由1:從選項(xiàng)上看,surface current 和 H field是相關(guān)聯(lián)的,說明里面也說了通過PEC 或者 lossy material表面磁場(chǎng)來計(jì)算的。
并且,我覺得應(yīng)該是根據(jù)惠更斯原理得來的。見Balanis的書第12章。而惠更斯原理需要一個(gè)封閉的區(qū)間去計(jì)算等效表面電流,可能這個(gè)是當(dāng)2D Plane--Activate之后,表面電流就不能被計(jì)算了,因?yàn)闆]有封閉區(qū)間了。
理由2:通過對(duì)矩形微帶貼片的仿真,我發(fā)現(xiàn)等效電流的最大值在貼片中部,而貼片是導(dǎo)體,中間不應(yīng)該有大電流吧?是不是電流最大值應(yīng)該出現(xiàn)在貼片邊緣才合理阿。這個(gè)也是我覺得powerflow比較想實(shí)際電流的原因。
Powerflow: This monitor stores the Poynting vector of the electromagnetic field. The monitor represents the maximum value (peak value) of the power flow at every spatial point, encountered within one period of time. Therefore, this type of monitor is time independent.
坡印廷矢量。
如果貼片是電流驅(qū)動(dòng)的話,是否可以認(rèn)為這個(gè)參數(shù)就是實(shí)際電流,或者正比于實(shí)際電流?
Current density: If there are electric losses inside of the calculation domain, the currents inside of these materials are stored in this type of monitor.
這個(gè)不是很懂。有點(diǎn)像電損耗,不過為啥是矢量呢?
貼片仿真的結(jié)果和電場(chǎng)很接近。
Electric energy density / Magnetic energy density: Choose one of these monitors if you want to store the electric/magnetic energy density throughout the monitor volume. These monitors represent the maximum values (peak values) of the energy density within one period of time. Therefore they are time independent.
這兩個(gè)都是正比與電場(chǎng)和磁場(chǎng)分布。
具體細(xì)節(jié)的原理可能得去咨詢CST技術(shù)支持吧。
問 info@cst.com 這個(gè)吧。
1.H-Field (Surface Current): surface current是磁場(chǎng)的等效電流,即Js 這點(diǎn)很贊同,H和Js分別是Maxwell方程組中磁場(chǎng)的旋度方程的左右兩邊的兩個(gè)量:H和Js; 二者可以相互轉(zhuǎn)換,這里的括號(hào)也表示了這個(gè)等效意義。
但是要說是根據(jù)根據(jù)惠更斯原理得來不太同意。個(gè)人覺得就是直接根據(jù)Maxwell方程加邊界條件解得的,理由是當(dāng)時(shí)學(xué)惠更斯原理的時(shí)候,是用于解釋喇叭天線的口徑場(chǎng)而運(yùn)用的原理,沒記錯(cuò)的話應(yīng)該說的是(準(zhǔn))均勻平面波陣面可以用很多等效的口徑場(chǎng)的源(類似小天線)來等效,而下一級(jí)口徑場(chǎng)又可以根據(jù)上一級(jí)口徑場(chǎng)等效得來,這樣一級(jí)一級(jí)地傳輸。所以,竊以為惠更斯原理主要是用于解釋口徑場(chǎng)的分布和喇叭天線的遠(yuǎn)場(chǎng)計(jì)算問題的。而在介質(zhì)基片中,有復(fù)雜的導(dǎo)體邊界形狀和結(jié)構(gòu),還有各種不連續(xù)條件,用惠更斯原理起碼不太滿足(準(zhǔn))平面波的條件吧,所以個(gè)人覺得是直接根據(jù)Maxwell方程+邊界條件解得的。
2.關(guān)于Current density: 根據(jù)英文描述,是有耗介質(zhì)才能計(jì)算,那么根據(jù)歐姆定律,H=E*損耗(損耗正切里那個(gè)字母),所以這個(gè)電流個(gè)人覺得應(yīng)該是就是損耗電流,或者說是實(shí)際電流、傳導(dǎo)電流。上面那個(gè)表面電路應(yīng)該是一種等效電流,位移電流,本質(zhì)是變化著的電場(chǎng),而非實(shí)際存在的,而這里是傳導(dǎo)電流。傳導(dǎo)電流在通過導(dǎo)體時(shí)會(huì)產(chǎn)生焦耳熱,而位移電流則不會(huì)產(chǎn)生焦耳熱,位移電流也即變化著的電場(chǎng)可以存在于真空、導(dǎo)體、電介質(zhì)中,而傳導(dǎo)電流只能存在于導(dǎo)體中。
個(gè)人理解
感謝你的分享。我也說說我的理解?;莞乖硎菍⒁粋€(gè)封閉曲面內(nèi)部的源(磁流源M1和電流源J1)等效到封閉區(qū)面的表面,成為等效面流源(電流源Js,磁流源Ms)。當(dāng)然這里利用了麥克斯韋方程和邊界條件來計(jì)算等效的電流和磁流。書上提到“the fields outside an imaginary closed surface are obtained by placing over the closed surface suitable electric- and magnetic-current densities which satify the boundary conditions.” 并且封閉區(qū)面的內(nèi)部電場(chǎng)磁場(chǎng)可以假設(shè)為0,在滿足這樣的邊界條件下,封閉曲面內(nèi)部的源,完全被表面的等效電流磁流來代替。(注,僅對(duì)封閉曲面外部而言。)這樣在計(jì)算輻射場(chǎng)時(shí),只要考慮面流源(Js和Ms)就可以了。
所以,我覺得惠更斯原理并不局限平面波。Balanis的書中舉了一個(gè)無限大導(dǎo)體表面上開槽輻射的例子,我認(rèn)為也是一個(gè)封閉曲面。并且貼片天線計(jì)算遠(yuǎn)場(chǎng)一般都是計(jì)算Ms。我想道理是一樣的。
關(guān)于current density等等,我已經(jīng)去信了,相信一兩天內(nèi)可以得到回復(fù)。屆時(shí)再上來向大家匯報(bào)。
我重新翻看了幾本書上關(guān)于惠更斯原理的解釋,你講的是對(duì)的,我之前說用來解釋口徑天線輻射的例子符合惠更斯原理,但用在此處有些片面,受到了近日學(xué)習(xí)天線測(cè)量的影響,也感謝你的分享
期待你的下一貼官方解釋~
CST回復(fù)如下:
Since the patch is defined by a lossy metal in your model, it is best to setup an H-field / Surface current monitor for viewing the current distribution on the metalization.
For viewing currents inside normal materials (not PEC or lossy metal), you need to define a current density monitor.
For the calculation of the farfield the E-field values at the bounding box are taken into consideration, this is independent of the current distribution. Please see also the Online Help.
另外,他們認(rèn)可:
In the text, CST Microstripes -> Radiation and Scattering -> Equivalent Surface (Principle of Theory), surface current are calculated as
Jse = n * H, Jsm = -n * E.
Jse is the same as H-field/Surface current.
暫時(shí)只有這么多。我在繼續(xù)查找CST Microstripes里面的相關(guān)資料。不知道有誰用過這個(gè)沒有。我手頭上沒有這個(gè)仿真。
CST答復(fù)的夠快啊。。。
你收到的答復(fù)的前半部分是MWS的還是MS的?貌似是MWS的吧。
在CST 2011中的MWS界面中的表面電流監(jiān)視器有兩種,其中有一種是TLM Only,可能兩者有區(qū)別吧!