在信息融合的5G時代，很多場景下需要分析建筑物墻體對毫米波信號的干擾和屏蔽效應。本篇以摻雜混凝土層為例，利用FDTD的散射體介質結構實現特定混凝土層中的隨機摻雜仿真，并探究墻體對于毫米波的透射影響。

1.     球形混合物摻雜混凝土層周期單元結構示意圖

 

本例因球形混合物的分布是隨機的，故采用三維仿真結構，利用Mesh order條件制造塊狀混凝土結構中的混合物摻雜。本例將以部分墻體為結構單元，在三維結構的兩個維度上設置periodic周期條件，而在第三維邊界設置PML（空氣）條件，模擬毫米波由空氣中射向墻壁的情形。

2.     FDTD區域邊界條件設置

添加完塊體混凝土結構后，修改其mesh order值為5（也可以是任意大于2的整數）。在Lumerical FDTD軟件中，元素mesh order值默認為2。軟件采用嵌套式結構層實現材料的優先級，數值越小，優先級別越高。

3.     由于摻雜混合物需要嵌入混凝土層內部，因而降低混凝土層優先級

 

添加球形散射體作為摻雜混合物。點擊Components控件選擇More choices。。。

 

在結構庫中選擇隨機顆粒結構組件

 

雜質體積濃度是首要考慮的因素。下表中展示了關于摻雜混合物的關鍵參數設置，通過修改幾何參數可以實現有目的的體積濃度設置。

4.     Allow overlap 值置為0：不允許雜志顆粒有重疊

 

5.     針對不同墻體狀況，實現一種或多種混合物的同時摻雜

 

6.     單一摻雜下的毫米波透射譜線圖

總結：針對不同摻雜參數下的混凝土墻壁，FDTD軟件提供了可行可靠的電磁波分析方法，內置的隨機散射體組建可以輕松實現不同雜志的隨機空間分布。

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