Comparação entre o MoM e o FDTD na análise de antenas

Abstract

Este trabalho de dissertação teve como ponto central o estudo comparativo entre o Método MoM (Method of Moment) e o Método FDTD (Finite DifferenceTime Domain), analisando o desempenho de cada um deles com base em simulações de exemplos de antenas, específicas. Para cada exemplo comparouse os resultados obtidos, pelos dois simuladores, relativos a alguns parâmetros importantes tais como a impedância de entrada, o VSWR e os diagramas de radiação. Para antenas do tipo filiforme, isto é, usando fios, para a simulação do Método dos Momentos (MoM) foi usado software NEC-Pro (NEC-Win Professional, versão 4.0)[1] e para a simulação do método FDTD o software não comercial, mas cedido gentilmente, denominado de FDTD Studio (versão 1.0) [2]. Os exemplos estudados foram um dipolo simples, agregados de um dipolo simples com elementos parasitas e uma antena YAGI. Foram comparados os desempenhos de ambos os softwares e analisados os resultados obtidos nesses dois ambientes distintos tendo- se constatado logo à partida um tempo de simulação mais longo por parte do FDTD Studio e um certo desacordo dos resultados obtidos pelos dois métodos. Numa segunda fase do trabalho, foi feita a comparação entre o desempenho entre dois métodos usando um outro tipo de antena, uma antena impressa (patch antenna). Para a simulação pelo método dos momentos, recorreu-se ao software ENSEMBLE (versão 5.0) [3], visto que o NEC-Pro não permite a simulação deste tipo de estruturas. Para a simulação do método FDTD continuou-se a utilizar o FDTD Studio. Após a simulação de um exemplo de uma patch, fez-se a comparação do desempenho e análise de resultados, através de parâmetros obtidos e concluiu-se que o ENSEMBLE foi mais eficiente na obtenção de resultados.

[1] – Nittany Scientific, Inc. [2] – www.renato.picanco.net [3] - Boulder Microwave Technologies, Inc.

The main goal o the work described in this Master dissertation was the comparison between the Method of Moments (MoM) and the Finite-Difference-Time-Domain (FDTD) method, by the analysis of their performance in the simulation of some specific antennas. For each example the more relevant results, such as the input impedance and the radiation patterns, given by both simulators has been compared. For wire antennas the simulation by the MoM has been done using the software NEC-Pro (NEC-Win Professional 4.0)[1], and the simulation by the FDTD method has been done using the non commercial software FDTD Studio 1.0 [2], kindly made available to us by the author. The studied examples were a simple dipole, arrays made of a dipole and parasitic elements and a YAGI antenna. The more relevant results, given by both simulators have been compared and it was found out some disagreement of the results and a significantly greater simulation time for the FDTD program. In a second part both simulators have been compared using a patch antenna. For this type of antennas the simulation by the MoM has been done using the software ENSEMBLE 5.0) [3], and the simulation by the FDTD method has been done using again the software FDTD Studio 1.0. Once again the more relevant results, given by both simulators have been compared and it was found out that the ENSEMBLE was more efficient given also more reliable results.