Точечный источник

Назначение

Точечный источник предназначен для возбуждения электромагнитного поля в заданной точке расчетной области.

В САПР «ГАММА» точечный источник реализован в виде идеализированного электрического или магнитного диполя, обладающего заданной мощностью, положением и ориентацией.

В отличие от портов, точечный источник не моделирует подключение линии передачи или внешнего устройства. Он используется как самостоятельный источник электромагнитного излучения для моделирование помех.

Типичные области применения:

• моделирование элементарных дипольных излучателей;
• исследование распространения электромагнитных волн;
• моделирование локальных источников излучения;
• анализ электромагнитной совместимости (ЭМС);
• исследование возбуждения резонаторов;
• тестирование электродинамических моделей.

Физический смысл

Точечный источник представляет собой идеализированный диполь, размеры которого значительно меньше рабочей длины волны.

При расчете он рассматривается как математический источник электромагнитного поля, расположенный в одной точке пространства.

В зависимости от выбранного типа диполя источник формирует:

• электрическое поле (электрический диполь);
• магнитное поле (магнитный диполь).

Такой подход позволяет исследовать распространение электромагнитных волн без моделирования реальной конструкции излучателя. Следует учитывать, что точечный источник является математической моделью и не соответствует физическим размерам реальных антенн.

Типы точечных источников

В САПР «ГАММА» доступны два типа точечных источников:

• Электрический диполь;
• Магнитный диполь.

Электрический диполь

Используется для моделирования короткого электрического излучателя. Основное поле создается электрическим током, протекающим в элементарном проводнике.

Типичные области применения:

• элементарные антенны;

• моделирование электрических источников излучения;

• исследования распространения поля.

  

Магнитный диполь

Используется для моделирования элементарного магнитного излучателя. Эквивалентен бесконечно малому витку с током.

Наиболее часто применяется при:

• моделировании рамочных антенн;

• анализе магнитного поля;

• задачах электромагнитной совместимости;

• моделировании магнитных источников.

  

Когда использовать

Рекомендуется использовать точечный источник, если необходимо:

• создать локальный источник электромагнитного поля;
• исследовать распространение волн;
• моделировать идеализированный диполь;
• анализировать влияние положения источника;
• выполнять предварительные исследования влияния помех без построения сложной геометрии.

Когда не использовать

Не рекомендуется использовать точечный источник, если:

• требуется моделирование реальной линии передачи;
• необходимо подключить устройство через порт;
• требуется моделирование распределенного возбуждения;
• необходимо учитывать геометрию излучателя.

Назначение условия в САПР «ГАММА»

Рекомендации по назначению

Расположение и радиус диполя должны быть подобраны таким образом, чтобы поверхность точечного источника не пересекала металлические поверхности модели.

Создание точечного источника

Для создания источника необходимо:

1. Открыть вкладку Решение.

   

2. Выбрать команду Точечный источник.

   

3. Выбрать положение источника.

   Это можно сделать двумя способами:

   • в окне Назначить точечный источник нажать кнопку Выбрать точку и кликнуть мышкой в нужном месте в 3D-области;

     

   • задать начало координат в окне Назначить точечный источник.

     

4. При необходимости настроить остальные параметры в окне Назначить точечный источник.

5. Нажать Применить, затем ОК.

   

После создания источник появится в дереве проекта в папке Условия в группе Точечные и линейные источники.

Параметры

Тип диполя

Определяет тип создаваемого источника.

Доступные варианты:

• электрический;
• магнитный.

Выбор типа определяет характер возбуждаемого электромагнитного поля.

Тип единицы

Определяет способ задания мощности источника.

В качестве единицы могут использоваться:

1. Мощность. Определяет мощность излучения точечного источника. По умолчанию используется значение 30 дБм, соответствующее 1 Вт излучаемой мощности.

2. Момент диполя. Определяет электрический или магнитный момент диполя.

При изменении одного параметра соответствующее значение второго рассчитывается автоматически.

Радиус

Используется только для визуального отображения источника в рабочем окне САПР «ГАММА».

Параметр не влияет на результаты электродинамического расчета и не изменяет физические характеристики источника. Но он должен быть подобран таким образом, чтобы сфера не касалась металлических поверхностей и объектов.

Начало координат

Определяет положение точечного источника в глобальной системе координат.

Источник создается в точке с координатами:

• X;
• Y;
• Z.

Направление

Определяет ориентацию диполя в пространстве.

Направление задается вектором:

(X, Y, Z)

Именно вдоль этого направления ориентируется диполь и формируется соответствующее распределение электромагнитного поля. Изменение ориентации приводит к изменению поляризации излучения.

Проверка корректности назначения

После назначения рекомендуется убедиться, что:

• выбран правильный тип диполя;
• источник расположен в требуемой точке пространства;
• направление диполя соответствует постановке задачи;
• рабочая мощность соответствует моделируемому источнику;
• источник не расположен внутри PEC-поверхностей или других объектов, препятствующих корректному возбуждению поля.

После выполнения расчета рекомендуется визуально проверить распределение электромагнитного поля и убедиться, что максимум излучения соответствует ожидаемой ориентации диполя.

Типичные ошибки

Ошибка	Последствие
Выбран неверный тип диполя	Возбуждается другое распределение поля
Ошибка в направлении диполя	Изменение поляризации излучения
Источник расположен внутри металлического объекта	Некорректное возбуждение модели
Использование точечного источника вместо порта	Неверная физическая постановка задачи
Ошибка в координатах	Смещение источника относительно исследуемой конструкции

Практические рекомендации

Для большинства задач рекомендуется начинать моделирование с мощности 30 дБм (1 Вт) и анализировать распределение поля при различных ориентациях диполя.

Если требуется исследование влияния поляризации, рекомендуется выполнять серию расчетов, изменяя направление диполя при неизменном положении источника.

Точечный источник особенно удобен для предварительного анализа распространения электромагнитных волн, исследования резонансных явлений и моделирования элементарных электрических и магнитных излучателей без построения сложной геометрии.