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Este ejemplo muestra una antena compleja formada por una guía de ondas compuesta derecha/izquierda (CRLH) y ranuras espaciadas de forma desigual [1]. La antena se alimenta mediante una guía de onda WR-90 que entra por la parte inferior del dispositivo. Después del puerto de entrada, una región de transición de adaptación modifica los campos para su propagación por la guía de onda CRLH. La guía de ondas CRLH tiene numerosas celdas unitarias espaciadas por igual, cada una de las cuales contiene pequeñas aberturas para la propagación del campo. La radiación se produce a través de seis ranuras inclinadas en la placa superior de la guía de ondas. El espaciado entre las ranuras y el ángulo de inclinación de cada ranura varía.
La geometría basada en CAD en XFdtd se muestra en la Figura 1, donde el puerto de entrada está a la izquierda y abajo y la guía de ondas CRLH se extiende a la derecha. Las ranuras son visibles en la parte superior de la estructura de la Figura 1. Una vista más detallada de las ranuras se muestra en la Figura 2, donde también es visible la malla XFdtd. Debido a la naturaleza compleja de las ranuras, que no están alineadas con la malla FDTD, se utiliza la función de mallado XACT Accurate Cell Technology para mallar con precisión las dimensiones y la orientación de las ranuras. En la Figura 3, se muestra el puerto de entrada en la parte inferior de la guía de onda con el modo TE10 aplicado. Una vista de malla de corte del interior de la guía de onda se muestra en la Figura 4.
Figura 1: Vista CAD de la geometría construida en XFdtd que muestra la guía de ondas CRLH y las ranuras radiantes.
Figura 2: Vista detallada de las ranuras giradas con malla XACT del dispositivo.
Figura 3: Vista inferior del dispositivo mostrando el puerto de entrada con la guía de ondas de excitación.
Figura 4: Vista transversal de malla del dispositivo que muestra las celdas CRLH interiores.
La geometría está mallada con grandes límites alrededor de la estructura para mejorar la visualización de las imágenes de campo de color. Una vez mallada, la geometría requiere unos 268 MB de memoria para simularse y se ejecuta en algo más de 6 minutos en una GPU NVIDIA C1060 Tesla.
De interés primordial en este ejemplo es el diagrama de radiación resultante del dispositivo. El diagrama de ganancia tridimensional de la antena a la frecuencia central de 10 GHz se muestra en la Figura 5 con el dispositivo en el centro del diagrama. La ganancia en los planos H y E se muestra en las figuras 6 y 7. Las corrientes de conducción a lo largo de la placa superior de la antena se muestran en la Figura 8. En la Figura 9 se muestra el campo eléctrico transitorio que irradia fuera de la guía de ondas en un instante en el tiempo.
Figura 5: Diagrama de radiación tridimensional de la antena a 10 GHz.
Figura 6: Diagrama de radiación en el plano H a 10 GHz.
Figura 7: Diagrama de radiación en el plano E a 10 GHz.
Figura 8: Visualización vectorial de las corrientes de conducción en la parte superior de la guía de ondas a 10GHz.
Figura 9: Imagen del campo eléctrico transitorio en una sección transversal del dispositivo.
Referencias
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S. Liao, J. Wang, Y. Chen, W. Tang, J. Wei, J. Xu y Z. Zhao, "Synthesis, Simulation and Experiment of Unequally Spaced Resonant Slotted-Waveguide Antenna Arrays Based on the Infinite Wavelength Propagation Property of Composite Right/Left-Handed Waveguide", IEEE Trans. Antenna Propag, Vol. 60, julio de 2012, pp. 3182-3194.
