偶極子相控陣天線的CST仿真與優(yōu)化實(shí)例

CST仿真軟件是基于有限積分法，將整個(gè)計(jì)算區(qū)域離散化并進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，模擬各種實(shí)際器件得出場(chǎng)分布及其各種參數(shù)的特性曲線，最后可根據(jù)實(shí)際要求對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，得出最優(yōu)化下的器件尺寸參數(shù)。

本次講解利用CST對(duì)偶極子相控陣天線及微帶到波導(dǎo)轉(zhuǎn)換模型進(jìn)行了仿真模擬，以此來講解CST的應(yīng)用。

偶極子天線尺寸如下圖，在4~12GHz的頻率范圍內(nèi)，單個(gè)偶極子天線的工作頻率諧振在f=8GHz，待優(yōu)化的變量Lambda初值取為29mm，繪出在該工作頻率點(diǎn)的方向圖；②將該單個(gè)天線在x和y方向分別以Lambda/4作為空間間隙、以90度作為相位間隙，擴(kuò)展成一個(gè)2*2的相控陣天線陣，使用三種方法計(jì)算該天線陣的方向圖。

a.單個(gè)偶極子天線模型

單個(gè)偶極子天線方向圖

b. 利用3種方法將單個(gè)天線擴(kuò)展成一個(gè)2*2的相控陣天線陣

方法一 將單個(gè)天線的遠(yuǎn)場(chǎng)結(jié)果采用不同的幅度和相位疊加，從而得到陣列的結(jié)果。

方法一所得陣列方向圖

方法二 構(gòu)造四個(gè)相同的天線，都由各自的同軸線激勵(lì)，順次計(jì)算完所有天線后，再將結(jié)果以任意幅度和相位合并。

方法二所得陣列方向圖

方法三 對(duì)所有天線并行激勵(lì)，只計(jì)算一次就得到遠(yuǎn)場(chǎng)結(jié)果。

方法三所得陣列方向圖

對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析解釋：

方法一：未考慮天線之間的耦合，未考慮激勵(lì)之間的影響。

方法二：計(jì)算僅涉及天線結(jié)構(gòu)之間的相互影響。

方法三：同時(shí)涉及結(jié)構(gòu)和激勵(lì)的相互影響。

綜上方法三得到的仿真結(jié)果最好。