Cấu trúc cơ bản trên NEC bao gồm 2 loại là cấu trúc dây (wire) để mô phỏng anten dạng dây và cấu trúc patch để mô phỏng anten dạng bề mặt. Do vậy, để có thể mô phỏng được bằng NEC thì anten đều phải được mô hình hóa bởi 2 loại cấu trúc cơ bản trên.
Để kết quả mô phỏng được chính xác, phần quan trọng là xác định chính xác số lượng các segment. Số lượng segment càng lớn thì kết quả mô phỏng càng chính xác, tuy nhiên lượng segment cũng không nên quá nhiều vì có thể sẽ làm nặng quá trình mô phỏng rất nhanh và đôi khi dẫn đến sai số trong tính toán.
Trong NEC sử dụng hai kiểu kích thích để nghiên cứu cấu trúc: + Kích thích bằng một nguồn điện thế trên cấu trúc;
+ Kích thích bằng một nguồn phát sóng phẳng phân cực tuyến tính hoặc phân cực elip.
Kết quả mô phỏng có thể bao gồm dòng điện, hiệu điện thế trên từng phần của cấu trúc, trường điện hoặc từ trường ở gần (near field) hoặc xa (far field)
cấu trúc.
Một số nguyên tắc cơ bản cho việc mô phỏng cấu trúc dây được tổng kết như sau: [22]
+ Chiều dài của một segment (delta) nên phải nhỏ hơn 0.1 ở tần số mô phỏng. Ở một số vị trí nhạy cảm về điện trên cấu trúc, delta nên nhỏ hơn 0.05.
Delta cũng không nên được lấy quá nhỏ so với (<10-3 ) vì như vậy có thể dẫn đến kết quả mô phỏng thiếu chính xác.
+ Bán kính của một segment (a) cũng nên được lựa chọn sao cho 2**a/
<<1 và Delta/a >2.
+ Các segment trên một cấu trúc mô phỏng không được để trùng nhau (overlap).
+ Các segment với các bán kính khác nhau nhiều không nên để tiếp xúc kế tiếp nhau. Nên chia làm nhiều segment nhỏ hơn với các bán kính thay đổi một cách từ từ.
+ Mỗi nguồn kích thích đều phải được gắn với một segment.
+ Số lượng tối đa các segment có thể nối đến một điểm là 30 segment.
3.3.2 Thiết kế anten trên 4NEC2
Để mô phỏng chính xác trên 4NEC2 chúng ta cần phải tuân theo những thiết lập của phần mềm để thực hiện quá trình mô phỏng.
Trên cơ sở tính toán lí thuyết ta tổng hợp được các thông số thiết kế mô phỏng như bảng 3.2.
Bảng 3.2: Bảng thông số thiết kế mô phỏng anten EBG
TT Tên loại Kí hiệu Thông số
1. Mặt bán phản xạ 1 PRS1 PEC 2. Mặt bán phản xạ 2 PRS2 EBG
Ww = Lw = 900mm
Tạo bởi: a=2mm; Pt=30mm 3. Chiều cao hộp cộng hưởng D D = 60mm. 4. Dipole Dp Kích thước: Ld=58mm, rd=0.06mm. Đặt cách mặt phẳng PEC một khoảng D1
5. Nguồn bức xạ V Điện áp: 1volt
Tần số: 2000MHz-3000MHz
Trên cơ sở các thông số thiết kế trên, ta tiến hành thiết lập tương ứng chúng vào phần mềm mô phỏng 4NEC2:
Từ cửa sổ chính (main) của chương trình, truy cập vào Edit NEC input- file sau đó tiến hành thiết lập các thông số của anten cần mô phỏng:
+ CM (Comment Card): EBG anten. + CE: Start.
+ Thiết lập anten nguồn (Dipole: Ld=58 mm, rd=0,06 mm), đặt cách PRS1 một khoảng D1=12mm như bảng 3-3.
Bảng 3-3: Thiết lập Dipole
Card Tag Segm X1 Y1 Z1 X2 Y2 Z2 Wire-rad
GW 1 58 -0.029 0 0.012 0.029 0 0.012 0.00006 + Thiết lập mặt phẳng EBG: Kích thước mặt phẳng: Wd = Ld = 900mm. Được tạo bởi các thanh kim loại đường kính a = 2mm, đặt cách đều nhau Pt=30mm, như bảng 3-4.
Bảng 3-4: Thiết lập cấu trúc EBG
Card Tag Segm X1 Y1 Z1 X2 Y2 Z2 Wire-rad
GW 2 45 -0.45 -0.45 0.060 0.45 -0.45 0.060 0.002 GW 3 45 -0.45 -0.42 0.060 0.45 -0.42 0.060 0.002 GW 4 45 -0.45 -0.39 0.060 0.45 -0.39 0.060 0.002 GW 5 45 -0.45 -0.36 0.060 0.45 -0.36 0.060 0.002 GW 6 45 -0.45 -0.33 0.060 0.45 -0.33 0.060 0.002 GW 7 45 -0.45 -0.30 0.060 0.45 -0.30 0.060 0.002 GW 8 45 -0.45 -0.27 0.060 0.45 -0.27 0.060 0.002 GW 9 45 -0.45 -0.24 0.060 0.45 -0.24 0.060 0.002 GW 10 45 -0.45 -0.21 0.060 0.45 -0.21 0.060 0.002 GW 11 45 -0.45 -0.18 0.060 0.45 -0.18 0.060 0.002 GW 12 45 -0.45 -0.15 0.060 0.45 -0.15 0.060 0.002 GW 13 45 -0.45 -0.12 0.060 0.45 -0.12 0.060 0.002 GW 14 45 -0.45 -0.09 0.060 0.45 -0.09 0.060 0.002 GW 15 45 -0.45 -0.06 0.060 0.45 -0.06 0.060 0.002 GW 16 45 -0.45 -0.03 0.060 0.45 -0.03 0.060 0.002 GW 17 45 -0.45 0.00 0.060 0.45 0.00 0.060 0.002 GW 18 45 -0.45 0.03 0.060 0.45 0.03 0.060 0.002
Card Tag Segm X1 Y1 Z1 X2 Y2 Z2 Wire-rad GW 19 45 -0.45 0.06 0.060 0.45 0.06 0.060 0.002 GW 20 45 -0.45 0.09 0.060 0.45 0.09 0.060 0.002 GW 21 45 -0.45 0.12 0.060 0.45 0.12 0.060 0.002 GW 22 45 -0.45 0.15 0.060 0.45 0.15 0.060 0.002 GW 23 45 -0.45 0.18 0.060 0.45 0.18 0.060 0.002 GW 24 45 -0.45 0.21 0.060 0.45 0.21 0.060 0.002 GW 25 45 -0.45 0.24 0.060 0.45 0.24 0.060 0.002 GW 26 45 -0.45 0.27 0.060 0.45 0.27 0.060 0.002 GW 27 45 -0.45 0.30 0.060 0.45 0.30 0.060 0.002 GW 28 45 -0.45 0.33 0.060 0.45 0.33 0.060 0.002 GW 29 45 -0.45 0.36 0.060 0.45 0.36 0.060 0.002 GW 30 45 -0.45 0.39 0.060 0.45 0.39 0.060 0.002 GW 31 45 -0.45 0.42 0.060 0.45 0.42 0.060 0.002 GW 32 45 -0.45 0.45 0.060 0.45 0.45 0.060 0.002 + GE (End of Geometry).
+ EX (Excitation): thiết lập nguồn cho Dipole. Ta chọn nguồn điện áp đặt vào chính giữa của Dipole (segment thứ 30), như bảng 3-5.
Bảng 3-5: Thiết lập nguồn cho Dipole
Card Type Tag Segm Option V (real) V (imag)
GW 0 1 30 0 1 0
+ FR (Frequency): thiết lập tần số nguồn điện 2GHz – 3GHz, như bảng 3-6.
Bảng 3-6: Thiết lập tần số
Card Type Steps - - Start Stepsize
GW 0 51 0 0 2000 20
+ EN (END).
Chạy chƣơng trình 4NEC2:
Thực hiện các thao tác chạy chương trình: Caculate/Nec output-data với các lựa chọn chế độ chạy chương trình (option):
+ Use original file; + Far field pattern; + Frequency sweep; + Near field pattern;
+ Its HF360 Degree Gain table; + Its Gain @ 30 Frequencies.
Tiếp theo tiến hành thiết lập các thông số liên quan tới từng chế độ chạy của chương trình, chấp nhận chạy chương trình bằng nút lệnh Generate.
3.3.3 Đặc tính phối hợp trở kháng
Chạy chương trình ở chế độ “Use original file”, thiết đặt frequency sweep trong dải tần xung quanh tần số làm việc (tần số cộng hưởng 2.35GHz), export ra file .txt hoặc .csv ta vẽ được đồ thị thể hiện đặc tính phối hợp trở kháng như các hình 3-7, hình 3-8, hình 3-9 tương ứng với các thiết đặt vị trí khác nhau của dipole so với mặt phẳng PEC.