CST入門18-激勵(lì)源之平面波激勵(lì)

來(lái)源：OPERA仿真專家之路更新時(shí)間：2024-06-22 閱讀：

通過(guò)平面波激勵(lì)源，可以模擬來(lái)自觀測(cè)對(duì)象遠(yuǎn)距離處的入射波。結(jié)合遠(yuǎn)場(chǎng)監(jiān)視器，可以計(jì)算RCS。

輸入的激勵(lì)平面波信號(hào)由自定義的電場(chǎng)矢量值（單位：V/m）歸一化。平面波激發(fā)的相位參考位置是全局 WCS 的原點(diǎn) (0,0,0)。

激發(fā)平面波時(shí)，需要滿足幾個(gè)條件。

平面波激勵(lì)無(wú)限周期結(jié)構(gòu)時(shí)，推薦使用unit cell近似。

邊界條件和背景材料

激發(fā)平面波時(shí)，必須滿足幾個(gè)條件。首先，在入射方向上必須定義開(kāi)放邊界條件。在下圖中，一個(gè)平面波以(1, 1, 1)方向通過(guò)計(jì)算域。全部邊界設(shè)置為開(kāi)放邊界。

當(dāng)使用平面波源時(shí)，其他激勵(lì)端口不得位于邊界條件上。background空間應(yīng)為均勻的normal材料，不能用導(dǎo)電材料。

Multilayered background多層背景

材料層的排列可以通過(guò)平面波源來(lái)激勵(lì)（目前僅適用于四面體網(wǎng)格的頻域求解器）。每個(gè)層代表一個(gè)均勻材料塊，在兩個(gè)方向上延伸到無(wú)限遠(yuǎn)。該材料是各向同性的，并且可以是有損的。堆疊上下的區(qū)域被視為其相鄰層的擴(kuò)展。Decoupling planes用于分割層和層。

多層背景可以在“Background properties”對(duì)話框中使用編輯器進(jìn)行定義。層可以在x、y或z方向上定義。還有一個(gè)自動(dòng)檢測(cè)算法，用于在模型中手動(dòng)構(gòu)建z方向上的多層背景。

Decoupling plane解耦面

如果計(jì)算域被一個(gè)無(wú)限延伸的金屬平面穿過(guò)，需要將其定義為解耦平面。任何與邊界相接觸的PEC平面都會(huì)自動(dòng)檢測(cè)為解耦平面。如果檢測(cè)失敗或出現(xiàn)錯(cuò)誤，可以在Plane Wave對(duì)話框中手動(dòng)定義解耦平面。僅支持與笛卡爾坐標(biāo)軸對(duì)齊的解耦平面。如果要模擬有限PEC結(jié)構(gòu)，在邊界條件設(shè)置中中添加額外空間。

使用解耦面可以限制平面波的激勵(lì)范圍，并包含反射波。下圖展示了解耦面（用粉色框標(biāo)記）的效果，后方可見(jiàn)典型的干涉圖案。此外，解耦面還會(huì)影響結(jié)構(gòu)的RCS。PEC平面的RCS定義為零。

Polarization極化

平面波激勵(lì)可以定義三種不同的極化方式：線、圓或橢圓極化。對(duì)于線極化，存在一個(gè)電場(chǎng)矢量與固定方向的激發(fā)平面。這個(gè)電場(chǎng)矢量根據(jù)使用的excitation signal改變大小。線極化顯示為紅色平面，帶有綠色電場(chǎng)矢量和藍(lán)色磁場(chǎng)矢量：

圓極化或橢圓極化的情況下，存在兩個(gè)互相垂直的電場(chǎng)矢量在激發(fā)平面內(nèi)。每個(gè)矢量都定義了一個(gè)線極化平面波。如果同時(shí)激發(fā)這兩個(gè)線性極化平面波，則得到的平面波是橢圓極化的。橢圓極化的定義可能會(huì)產(chǎn)生特殊情況即圓極化和線極化。

電場(chǎng)矢量的圓極化或橢圓極化是根據(jù)激勵(lì)信號(hào)同時(shí)激發(fā)兩個(gè)電場(chǎng)矢量，具有一定的時(shí)間延遲。這個(gè)時(shí)間延遲是針對(duì)給定參考頻率和兩個(gè)電場(chǎng)矢量之間的相位差計(jì)算出來(lái)的。兩個(gè)電場(chǎng)矢量的大小可能不同，軸比定義了第一個(gè)（主）電場(chǎng)矢量和垂直的第二個(gè)矢量之間大小的比。

線極化平面波的特殊情況是當(dāng)兩個(gè)電場(chǎng)矢量之間的相位差為0或180度時(shí)。圓極化的軸比始終為1，相移始終為+90或-90度。因此，圓極化只有兩種可能的配置：左旋和右旋圓極化。圓極化以綠色的圓弧顯示，從主電場(chǎng)向量（灰色）開(kāi)始使用箭頭表示使用左旋或右旋圓極化。

如果相位差不等于+90或-90度，或者軸比不等于1，則是橢圓極化。橢圓極化的顯示方式類似于圓形極化，用一個(gè)橢圓弧表示其極化方向和大小。

如果在參考頻率處相位差為正，則對(duì)于在參考頻率處定義的電場(chǎng)監(jiān)測(cè)器，主場(chǎng)矢量達(dá)到最大值時(shí)的相位為0度。如果相位差為負(fù)，則電場(chǎng)監(jiān)測(cè)器在參考頻率下記錄的場(chǎng)之間將存在額外的相位差，并且在平面波定義可視化時(shí)將顯示為綠色箭頭。