Progetto di antenne planari multibanda per applicazioni WLAN

Il software che abbiamo utilizzato per le simulazioni è ANSOFT DESIGNER e ANSOFT HFSS; il primo implementa il metodo dei momenti (Method of Moment) e il secondo il metodo agli elementi finiti. Soprattutto abbiamo scelto due distinti metodi per poter mettere a confronto le antenne considerate e vedere le differenze nei risulati delle varie analisi.

Per quanto riguarda Ansoft Designer ci siamo soffermati sul simulatore di strutture planari “Planar EM simulator” in quanto è uno dei tool interattivi più utilizzato per analizzare il comportamento e le caratteristiche elettromagnetiche di circuiti stampati, quindi anche di antenne planari. Come già accennato il motore di simulazione che determina la soluzione dei campi elettromagnetici è basato sul metodo dei momenti ed il problema è risolto tramite un'equazione mista potenziale-integrale; la struttura planare da analizzare è discretizzata mediante una divisione in elementi triangolari o quadrangolari (mesh) sui quali verranno effettuati i calcoli. Il metodo dei momenti, applicato all'equazione Mixed-Potential Integral Equation (MPIE), ha il fine di determinare la distribuzione della densità di corrente J sulla superficie della discretizzazione tridimensionale (mesh3D); di conseguenza i parametri S e i campi irradiati vengono calcolati a partire da J. La mesh planare (si trascura l'interno del dispositivo) da buoni risultati in quanto nel range di frequenze d'interesse (tipicamente indicate come alta frequenza) la profondità di penetrazione risulta tale da consentire l'approssimazione del problema come se fosse superficiale. Per interpolare la corrente all'interno degli elementi di dicretizzazione vengono impiegate le funzioni di base di ordine zero normali agli spigoli degli stessi, fornendo un'incognita per ogni edge della mesh.

Applicando la procedura di Galerkin, le funzioni di test utilizzate per ottenere l'equazione in forma matriciale sono scelte uguali a quelle di base. Il principio da tenere in considerazione per comprendere come ottenere una discretizzazione che conduca ad una soluzione accurata con tempi di calcolo ragionevoli è che deve necessariamente esistere un compromesso tra entrambe queste esigenze. L'accuratezza della soluzione dipende dalla misura dei lati dei triangoli; la soluzione basata su mesh che utilizzano triangoli o rettangoli di dimensioni elettriche piccole sono più accurate di soluzioni basate su mesh lasche, che utilizzano pochi elementi.
Al fine di generare una descrizione precisa della corrente ogni elemento deve occupare una regione abbastanza piccola in modo che le correnti varino poco e siano ottenibili per interpolazione da quelle calcolate sui lati dei triangoli. E' altresì vero che una mesh costituita da un gran numero di elementi richiede una gran quantità di potenza di calcolo e di memoria. Perciò, è desiderabile l'utilizzo di una discretizzazione spaziale non eccessivamente fine.