CST超表面仿真實(shí)例(1/3) - 線圓極化轉(zhuǎn)換，F(xiàn)loquet端口，S參數(shù)算軸比
這期我們看一個(gè)超表面極化分析，用到Floquet端口模數(shù)，S參數(shù)讀出極化和軸比，還有平面波散射截面等技巧。
使用模板，頻率0-25GHz，電場監(jiān)視器8.06GHz:
畫一片PEC：
畫第二片PEC，insert到第一片里面：
移出第二片：
邊界unit cell：
背景距離要夠大：
端口去嵌到平面：
頻域仿真開始，模式1是Y軸極化，模式2是X軸極化：
以Zmax方向入射為例,在眾多結(jié)果中識別：
Y軸極化傳輸系數(shù)tx: SZmin(1),Zmax(1)
Y軸極化反射系數(shù)rx: SZmax(1),Zmax(1)
X軸極化傳輸系數(shù)ty: SZmin(2),Zmax(2)
X軸極化反射系數(shù)ry: SZmax(2),Zmax(2)
因?yàn)槲覀兺瑫r(shí)觀察了18.7GHz-25GHz的區(qū)間，這個(gè)頻段內(nèi)，單元尺寸（16mm）大于波長，即便垂直入射，衍射波也可存在，所以必須計(jì)算高次模。
計(jì)算2模：
計(jì)算10模：
考慮高次模后，S參數(shù)較精確，其中tx=rx=ty=ry的頻率即為理想圓極化的中心頻率，一個(gè)6GHz+，一個(gè)8.06GHz左右。這兩個(gè)點(diǎn)的圓極化軸比接近1.
同時(shí)看相位，在衍射頻率之前，相位差保持90度，證明是圓極化。
回憶軸比定義：AR(dB)=20*log10(abs(Emajor)/abs(Eminor))
所以3dB 軸比帶寬為AR(3dB) f, 在S參數(shù)中滿足：
1/√2<|t_x|/|t_y | =|t_x |/|t_y | <√2
放大tx/ty可見在帶寬7.8GHz-8.3GHz之內(nèi),還能算個(gè)“圓“極化：
如果按垂直或水平的極化入射，是得不到極化轉(zhuǎn)換效果的：
調(diào)整Floquet極化角到45度，方可得到圓極化轉(zhuǎn)換：
下面我們進(jìn)行完整的表面分析,復(fù)制單元文檔，添加新模板：
復(fù)制單元32x16個(gè)：
通過模板參數(shù)alpha改變?nèi)肷淦矫娌妶鰳O化45度：
時(shí)域求解器運(yùn)行過后，觀察散射截面SCS，此時(shí)入射角Theta=0：
修改Theta=30，重新仿真，可見清晰的衍射波束。
小結(jié)：
1. 不同F(xiàn)SS模板可充分幫助用戶自動(dòng)設(shè)置很多東西：
2. 頻域F-solver和unit cell+floquet port，適合分析傳播反射，S參數(shù)，軸比帶寬等。
3. 文中的S參數(shù)計(jì)算軸比AR是簡單的垂直入射時(shí)的公式。任意角度的S參數(shù)計(jì)算軸比以后再寫。（還在推導(dǎo)公式，歡迎提供理論或參考）。遠(yuǎn)場的軸比AR計(jì)算也會(huì)再寫哦。
4. 時(shí)域T-solver與GPU加速，適合完整寬帶的超表面計(jì)算，運(yùn)用平面波，遠(yuǎn)場散射面。
參考文獻(xiàn)：Self-complementary metasurfaces for linear-to-circular polarization conversion. PHYSICAL ,REVIEW B 92, 245413 (2015)
