如图 1 和图 2 所示，这个例子包括一个位于角反射器内的 300 MHz 半波垂直偶极子。角反射器由三块边长为五米（300 MHz 时为五个波长）的正交板组成。垂直偶极子的中心位于三块板中心点的上方。这使得偶极子的馈电点距离每块板 2.5 个波长。该测试案例有三种不同的模型。
- 完美导电的薄金属板
- 完全导电的金属板两面覆盖一层 14 厘米厚的有损电介质涂层（相对介电常数 = 4，电导率 = 0.1 S/m）。
- 28 厘米厚的介质板（相对介电系数 = 4，电导率 = 0.05 S/m）。
XGtd 的远区功能允许在恒定极角 theta 或恒定方位角 phi 的圆上计算以 dBi 为单位的天线增益，其中角度 theta 和 phi 是使用传统球面坐标系定义的（见图 3）。在七个圆上比较了 Theta 偏振增益，其中四个圆的恒定 phi = 0、45、90、135 度，三个圆的恒定 Theta = 45、90、135 度。XGtd远区增益结果与使用 5.556 厘米单元尺寸（300 MHz 时 18 个单元/波长）进行的 FDTD 计算结果进行了比较。
图 1 显示了角反射器的几何形状。每块板在 300 MHz 频率下测量一边五个波长。偶极子（未显示）位于板中心点上方 2.5 个波长处。在 300 MHz 时，偶极子的长度为半波长。
在图 2 中，绿色方框表示偶极子中心的位置。垂直白线仅供参考，并非模型的一部分。
图 3 显示了 XGtd 使用的球面坐标系。
金属板的远区天线增益结果
使用 XGtd 的全三维模型计算了由完美导电金属板制成的角反射器的远区和接收功率结果，最多有 2 次反射和 1 次衍射。图 4 显示了水平弧形接收器的接收功率以及到弧形接收器的传播路径。图 5、图 6、图 7、图 8、图 9、图 10 和图 11 将远区结果与全波 FDTD 结果进行了比较。
图 5
图 8
损耗涂层金属板的远区天线增益结果
XGtd 实现了UTD 的改进版本，将UTD 的适用范围扩展到完全导电的金属表面之外。这部分示例展示了 XGtd 为涂有损耗介质层的板建立反射和衍射模型的能力。角反射器的远区和接收功率结果是使用 XGtd 的全三维模型计算得出的，最多有 2 次反射和 1 次衍射。图 4 显示了水平弧形接收器的接收功率，以及到弧形上其中一个接收器的传播路径。图 13、图 14、图 15、图 16、图 17、图 18 和图 19 将远区结果与全波 FDTD 结果进行了比较。
有损电介质板的远区天线增益结果
由有损介质板组成的角反射器建模增加了本例的复杂性。除了对有损材料的反射和衍射进行建模外，还必须对穿过介质板的传输进行精确建模，以获得正确的远区结果。使用 XGtd 的全三维传播模型计算了远区天线增益和接收功率，其中包括 2 次反射、1 次传输和 1 次衍射。水平弧线的接收功率和沿弧线到达单个接收器的射线路径如图 20 所示。从图中可以清楚地看到能量通过有损电介质板的传输。远区结果与 FDTD 结果的比较见图 21、图 22、图 23、图 24、图 25、图 26 和图 27。
结论
在所有三种情况下，XGtd 的远区天线增益结果与全波 FDTD 结果显示出良好的一致性。XGtd 解决方案捕捉到了图案的一般形状和大小。由于 XGtd 只包括最多发生 2 次反射、1 次衍射和 1 次透射（对于介质板情况）的路径影响，因此两种模式之间存在差异。FDTD 直接求解麦克斯韦方程，因此包括所有相关的相互作用，前提是几何体由具有足够分辨率的网格表示。即使只考虑最多有 2 次反射和 1 次衍射的路径，XGtd 也与 FDTD 的结果非常接近，这表明这些路径是远区场的主要来源。
