Computation of antenna parameters using electromagnetic surface integral equations
No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Author
Date
2009
Department
Major/Subject
Sähkömagnetiikka
Mcode
S-96
Degree programme
Language
en
Pages
(8+) 81
Series
Abstract
Pintaintegraaliyhtälömenetelmää käytetään laskennallisessa sähkömagnetiikassa yksinkertaistamaan monimutkaisia ongelmia. Menetelmä muuntaa Maxwellin osittaisdifferentiaaliyhtälöt pintaintegraaliyhtälösysteemiksi, jossa tuntematon kenttä esitetään kentän pintaintegraalina yli materiaalirajapintojen. Menetelmää voidaan käyttää ratkaisemaan ongelmia, jotka voidaan jakaa äärelliseen määrään osa- alueita, joissa materiaali on vakio. Menetelmän vahvuus on siinä, että vain osa-alueiden reunapinnat tarvitsee esittää numeerisesti. Lisäksi menetelmän vahvuutena on se, että kentän säteily ympäröivään vapaaseen avaruuteen toteutuu automaattisesti oikein, mikä johtaa hyvään tarkkuuteen vapaan tilan sironta- ja antennitehtävissä. Tässä työssä käsitellään numeerista sähkömagneetiikan simulointia pintaintegraaliyhtälömenetelmällä. Alussa menetelmän teoreettinen tausta käydään läpi ja siihen tehdään oma tulkinta. Seuraavaksi käydään läpi työkalut ja vaiheet, joita tarvitaan ongelmien numeeriseen ratkaisemiseen menetelmällä. Työssä myös toteutettiin C-kielellä ohjelmoitu EFIE-PMCHWT-formulaation mukaisten yhtälöiden numeerinen ratkaisija, jossa käytetään RWG-funktioita ja momenttimenetelmää ratkaisemaan mielivaltainen paloittain homogeeninen ongelma, jossa voi olla metallisten ja dielektristen alueiden välisiä materiaaliliitoksia. Ratkaisijaa lopulta käytetään dipoliantennin ja mikroliuska-antennin antenniparametrien laskentaan.Surface integral equation method is used in computational electromagnetics to simplify complex problems. The method transforms the Maxwell's partial differential equations into surface integral equation system, where the unknown field is represented as surface integral of the field over the material interface surfaces. The method can be used to solve any problems that can be composed into finite number of sub-regions of homogeneous media. The strength of the method is that it only needs numerics for the boundary surfaces of the sub-regions. An additional strength of the method is, that the radiation of the field into free space surrounding the problem domain is automatically realized correctly, which results as very good accuracy of scattering and antenna problems inside free space. This thesis studies numerical electromagnetic simulations with the surface integral equation method. First the theory behind the method is reviewed and interpreted. Then the procedures and tools needed to numerically solve problems with the method are studied. A numerical solver of EFIE-PMCHWT formulation written in C that uses RWG functions and method of moments to solve arbitrary piecewise homogeneous problems with junctions of metallic or dielectric structures is implemented. The solver is then used to compute antenna parameters of a dipole antenna and a microstrip patch antenna.Description
Supervisor
Nikoskinen, KeijoThesis advisor
Ylä-Oijala, PasiKeywords
antennas, computational electromagnetics, integral equation methods, MoM, junctions, antennit, laskennallinen sähkömagnetiikka, integraaliyhtälömenetelmät, MoM, liitokset
