在本示例中，使用XACT 网格功能在XFdtd中模拟了一个空腔支撑槽/带状天线。回波损耗、轴向比和增益的模拟结果与测量结果进行了比较。天线设计和测量结果摘自 [1]。
天线结构的 CAD 图如图 1 所示。空腔充满空气，腔壁完全导电。槽和地平面也是完全导电的。插槽下面是很薄的介质基板，这给这个原本相当简单的几何结构增添了挑战性。使用标准阶梯网格时，电介质层的厚度需要由多个 FDTD 单元来定义。这就需要使用非常小的网格尺寸或其他技术，例如可变网格。使用 XACT 时，网格尺寸可以更大，但重要的是仍要确保几何体的每一层都有明显的特征。在此几何图形中，槽和馈电管（基底的顶部和底部）的 Z 平面都添加了固定点，以确保每个平面都已定义。基底单元尺寸选择为更大的 0.8 毫米立方体，其比例允许定义较小的 Z 厚度。为了帮助模拟结果，介质基底的外表面覆盖了一层薄薄的平均层，其介电值介于自由空间和全介电值之间。此外，还在馈电端点添加了固定点，以确保馈电线与腔壁之间的正确连接。天线顶层的视图如图 2 所示，馈线结构如图 3 所示。
图 1：腔背天线的 CAD 图。白色材料代表金属层，绿色代表槽下的介质基板。
图 2：天线 XFdtd 网格在槽平面上的二维切面。可见的是经过 XACT 调整的单元格，它们与 CAD 模型的边缘完全吻合。
图 3：馈电线的二维视图显示了微带线的子单元尺寸以及用于精确定义形状的 XACT 映射。
模拟所需的频率范围定义为 4 至 8 GHz。这将自动调整波形以覆盖这一范围。实际天线的激励由同轴线提供，同轴线连接到腔体侧面，并馈给介质层底部的微带线。在馈电位置定义了一个端口，该端口位于微带线和腔壁之间，与实际天线的同轴馈电非常相似。近区场保存在这个位置，用于计算 S 参数结果。此外，还定义了远区传感器，以保存天线正上方作为频率函数的轴向比和增益，以及通过天线中心的两个主平面的增益。天线仿真在由四块 NVidia Telsa C870 GPU 卡组成的 GPU 集群上进行，耗时 23 分钟。基本单元尺寸为 0.8 毫米，该项目需要 61.1 万个单元和 63 MB 内存。馈线处回波损耗的 S 参数结果与论文中定义的测量结果对比良好（图 4）。轴向比和增益随频率变化的结果与测量结果也显示出良好的一致性（图 5 和图 6）。图 7-10 绘制了两个不同频率下两个主平面的圆极化增益。结果与论文中描述的结果类似。
图 4：XFdtd7 的模拟回波损耗与测量数据十分吻合。
图 5：模拟和测量数据得出的轴向比在相关频率范围内显示出相似的结果。
图 6：模拟天线正上方一点的增益与测量结果非常吻合。
图 7：此处绘制的是 5.7 千兆赫时 Phi=0 平面（天线宽度较窄处）的左右圆极化增益。
图 8：此处绘制的是 5.7 千兆赫频率下 Phi=90 平面（沿天线长尺寸）上的左右圆极化增益。
图 9：此处绘制的是 6.7 千兆赫时 Phi=0 平面（天线宽度较窄处）的左右圆极化增益。
图 10：此处绘制的是 6.7 千兆赫频率下 Phi=90 平面（沿天线长尺寸）上的左右圆极化增益。
参考资料
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R.Li, B. Pan, A. N. Traille, J. Papapolymerou, J. Laskar, and M. M. Tentzeris, "Development of a Cavity-Based Broadband Circularly Polarized Slot/Strip Loop Antenna With a Simple Feeding Structure,"IEEE Trans.第 56卷第 2 期，2008 年 2 月，第 312-318 页。
