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Este ejemplo proporciona datos de validación para XFdtd comparados con datos medidos de la pérdida de retorno para una antena simple en forma de F invertida planar (PIFA). El ejemplo procede de un artículo publicado en IEEE Transactions on Antennas and Propagation [1].
La estructura de la antena es bastante simple, con una pequeña antena plana impresa en un bloque dieléctrico (FR-4) montado sobre un gran plano de tierra conductor. La antena se muestra en formato CAD en la Figura 1, donde las partes blancas representan el conductor y las partes de color naranja son el material dieléctrico. La antena es una F invertida tradicional con una pata de cortocircuito, una pata de alimentación y un elemento de antena horizontal. En este ejemplo, la antena se modifica para incluir tiras de apantallamiento a izquierda y derecha de la antena que se añaden para reducir la influencia de los componentes cercanos en el rendimiento de la antena. Los parámetros del material FR-4 no están definidos por los autores del artículo original, pero se han elegido valores típicos de permitividad relativa igual a 4,1 y tangente de pérdida de 0,018, que parecen ajustarse bastante a las mediciones. El bloque dieléctrico que soporta los elementos de antena se modela con una capa de promediado en la superficie exterior, como se hace habitualmente en las simulaciones que contienen dieléctricos.
Figura 1: Vista CAD de la geometría de la antena en XF.
Para crear la malla FDTD de la antena se utiliza un script de rejilla automático. Este script está disponible en Remcom y es muy útil para los nuevos usuarios del software, ya que elimina la tarea de establecer las restricciones de rejilla adecuadas en la geometría. Tras la ejecución del script de rejilla, la malla tridimensional de la antena se puede ver como se muestra en la Figura 2. La malla final tiene FDTD y la antena se ha rejilla. La malla final tiene celdas FDTD de tamaños comprendidos entre 0,25 y 2,2 mm y requiere sólo 96 MB de memoria para simular. Una simulación de una fuente de tensión de banda ancha aplicada en la alimentación que converge a un nivel de -30 dB tarda unos dos minutos en una tarjeta gráfica/de procesamiento GPU estándar (NVIDIA Quadro 3000M) .
Figura 2: Vista en malla de las celdas FDTD de la antena tras ejecutar el script de mallado automático.
La pérdida de retorno medida para la antena se ha extraído del documento de referencia y se ha comparado con los resultados de XFdtd. La comparación de la figura 3 muestra una buena concordancia entre los resultados simulados y medidos.
Figura 3: Pérdida de retorno calculada por XFdtd, que concuerda con los resultados medidos en el artículo de referencia.
Referencia
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K. Wong, C. Chang, and Y. Lin, "Printed PIFA EM Compatible with Nearby Conducting Elements," IEEE Trans. Antennas Propag, Vol. 55, pp. 2919-2922, Oct 2007.
