МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕТАЛЛО-ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ НА ОСНОВЕ КОМБИНИРОВАННОГО ПОДХОДА

Abstract

The structure of modern radio transmitting devices may include antennas formed of both metal and dielectric components-metal-dielectric antennas. They are compact enough and can be placed on various objects of equipment. The paper presents a simulation of a metal-dielectric antenna based on a combined approach. The scheme of antenna construction in different planes is given. The process of scattering of a plane electromagnetic wave on an antenna is considered. The combined algorithm including the method of the integral equation, parallel approach and genetic algorithm is developed. In this paper, the integral equation is used to determine the unknown surface electric currents on the antenna surface, it is solved on the basis of the method of moments. A parallel algorithm was used to speed up the calculations. The impedance matrix is represented as a block matrix. Each block has its own parallel stream. Taking into account the influence of a plane dielectric waveguide on the scattered field, a method associated with a generalized scattering matrix is used. To solve the problem of multi-alternative optimization associated with determining the linear dimensions of the antenna device at a given operating frequency of the antenna, a genetic algorithm is used. As a result, the dimensions of the designed antenna for the specified dimensions of its components are obtained В состав современных радиопередающих устройств могут входить антенны, сформированные как из металлических, так и диэлектрических компонентов - металлодиэлектрические антенны. Они являются достаточно компактными и могут размещаться на различных объектах техники. В работе проведено моделирование металлодиэлектрической антенны на основе комбинированного подхода. Приведена схема построения антенны в разных плоскостях. Рассмотрен процесс рассеяния плоской электромагнитной волны на антенне. Разработан комбинированный алгоритм, включающий метод интегрального уравнения, параллельный подход и генетический алгоритм. В работе интегральное уравнение применяется для того, чтобы определить неизвестные поверхностные электрические токи на поверхности антенны, оно решается на основе метода моментов. Для ускорения расчетов использовался параллельный алгоритм. Матрица импедансов представляется как блочная. Для каждого из блоков применяется свой параллельный поток. При учете влияния на рассеянное поле плоского диэлектрического волновода используется метод, связанный с обобщенной матрицей рассеяния. Для решения задачи многоальтернативной оптимизации, связанной с определением линейных размеров антенного устройства при заданной рабочей частотой антенны, используется генетический алгоритм. В результате получены размеры спроектированной антенны для заданных размеров входящих в ее состав компонентов