为表面积分方程公式定义电流源激励

计算科学 有限差分 积分方程 电磁学
2021-12-01 19:15:51

在基于 Yee 单元网格的基于有限差分 (FD) 的电磁公式中,可以定义电流源激励 (J) 在E场网格点。在远处,由这些激发(在自由空间中)产生的场与解析赫兹偶极子(极薄)的场非常匹配。赫兹偶极子具有恒定电流I在它的小长度上l,但由于它非常薄,因此其有效电流面积密度J=Idxdy=,因此场在原点是奇异的,并且与 FD 公式中的“真实”电流的场不匹配(这有点像电流的立方体而不是线,因此具有有限J和有限的E任何地方,包括近场)靠近源。如果我的系统中有多个位于不同位置的这些源,我可以通过整合数量来计算每个单独的辐射功率JE在封闭每个来源的小体积上。

在积分方程 (IE) 公式中,不是直接指定电流激励,而是仅指定入射场,并计算介电/导电表面和散射场上的相应电流。如何使用 IE 公式(如 FD 方法)实现与有限维度的电流激励相同的效果?

我想我可以使用来自解析赫兹偶极子的闭合形式场作为入射波源并计算散射场,但是,这与 FD 公式中的有限电流“立方体”的结果不同。是否有任何直接的方法可以在表面积分方程公式中定义具有有限电流密度 J(或至少表面电流密度)的电流激发?此外,当使用 IE 方法时,您将如何计算每个源的入射功率?

1个回答

我觉得你的问题很好。取决于您到底要做什么-似乎可能是以下两种情况之一:

  1. 如果您有兴趣通过附近的电小但非零长度的偶极子源照亮任意网格物体,我认为您可以安全地假设偶极子长度上的一些电流分布(例如半正弦曲线或帽子函数),然后施加其入射场通过正交。也就是说,当在表面网格元素上积分 E-inc 时,通过在驱动线的长度上执行辅助积分来评估它,查看电线上该位置的电流密度,然后将其推入解析赫兹偶极子公式.

  2. 如果你有兴趣用一个小的理想电流源驱动你的纯 MoM 模型(例如,为蝴蝶结天线建模),你应该查看/google“delta gap”馈电模型。不幸的是,我从未实现过这一点,也不知道最好的原始参考是什么。我工作过的所有天线代码都是 FEM 或 FEM-BEM 混合,并由 FEM 集总元件模型或 FEM 波导边界条件馈送。我敢打赌 Walton C. Gibson 的“电磁矩方法”会包含一些讨论——至少封面上有一张它的图片。(在领结上,不少于)