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仿真材料温变

对球形鼻锥天线罩

功率传输系数造成的影响

上海东峻
EastWave
【材料温变】


本案例针对EastWave V7.6初学者,利用天线罩模式计算材料温度变化造成天线罩功率传输系数的变化。案例步骤包含建模、仿真设置、求解和结果查看。


01
案例介绍
  • 仿真目标

    本案例仿真的目标是球形鼻锥天线罩功率传输系数

    ① 扫描方式:单角度宽频

    ② 频率:2GHz-4GHz

    ③ 角度:0°

    ④ 天线罩尺寸:480mm x 480mm x 600mm(电尺寸:6.75倍波长×6.75倍波长×8.0倍波长)


02
仿真流程


step1:选择天线罩计算模式
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step2:设置计算模式
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step3:建立材料温度

设置单位

选择#ddoc.unit.emwave,该单位为电磁波工程单位,长度单位mm,频率单位GHz,时间单位ns。

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设置变量

新建变量,EnableTempDep默认值为1,0表示常温,1表示温度随空间分布。

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设置温度相关材料

材料类型选择简单材料,设置材料介电常数为1.5,材料颜色可以根据个人喜好设置。

在材料设置下面有温度模型,点击编辑按钮设置如下:

当材料的电磁性质与温度存在函数关系时,温度的改变会导致材料的电磁响应的变化。材料的主要电磁性质ε,μ和σ_e,σ_m可以用关于温度的多项式进行表示。

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软件中采用的是参考温度附近的泰勒展开形式,c1表示泰勒系数,T0表示初始温度。


step4:建立物理模型

工具栏点击天线罩图标,下拉菜单选择 新建球形鼻锥罩 设置球形鼻锥几何参数如图。

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设置完成后,在设计窗口中,模型 下方的出现名称为 radomeSphCone 的标识。赋予模型材料属性,鼠标右键 radomeSphCone ,弹出的菜单选择 设置材料 ,选择天线罩材料“RadomeMat”,点击确定。

点击 杂项 ,进行温度相关设置,天线罩温度从底部25°到顶部125°线性变化。math.interp1用于构造一个一维的插值函数,如下述代码所示,对应的函数在z=0时,温度取值为25,z=600时,温度取值为125。

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step5:建立监视器

新建监视器元件,类型选择 区域场监视器(频域) 窗口,频率设置为freq.val,表示记录中心频率的区域场图,场分量Ex,记录面zox面,y中心为0,点击 确定 

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step6:建立差值场调度器

本案例需要设置多次计算时的不同模型参数,以便进行差值场计算。差值调度可以通过如下方式设置:仿真 菜单参数扫描和优化 ,类型选择 差值调度 ,在 分析变量列表 中输入需要改变的变量名和取值,设置变化值为[1],参考值为0,0表示没有材料没有温变,表示材料按照设置温变,先计算变化值,再计算参考值。

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点击监视器设置,选择刚刚设置的区域场监视器,看看材料温度变化对区域场图的影响。

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step7:模式参数设置
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step8:网格参数设置
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查看网格:

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step9:求解参数设置

最大时间设置 设置为 幅射问题 , 尺度因子 设定为4.0,其意义为最大物理时间为电磁波沿体对角线传播4次的时间。

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设置自动结束能量收敛为30,意义为当计算区域总能量与峰值能量相比,减小到-30dB后停止计算。

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step10:启动计算

验证文档参数,显示文档基本计算信息。

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菜单栏选择 仿真 、 运行 在计算过程中可以观察电磁波的动态演化过程,点击实时场观察按钮图片选择观察的物理量(Ex、Ey、Ez等),选择切面SLICE_XY、SLICE_YZ、SLICE_ZX进行实时场查看。

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step11:查看结果

计算完成后,在“结果”出现于工程文件名称相同的3个mxd文件,第一个是材料温变后的,第二的结果是材料温变前的,第三个是差值场的变化结果,双击进入后处理界面。

结果显示:

45612.png

功率传输系数随频率变化的曲线如图(材料温变前)


在主要数据结果中双击“Directivity.results”,可查看方向图。方向图显示窗口如图,可查看指定频率、指定扫描角的方向图。

7812.png

将两张透波率曲线放在一起对比可以看到如下结果,材料受热后透波率变低。

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查看差值场对比图:

4712.png


END

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