天線相位中心二：如何檢查計(jì)算的天線相位中心是否正確？

作者 | Danner Dan

上一期介紹了在CST中如何計(jì)算天線的相位中心：天線相位中心（一）—— 如何計(jì)算天線的相位中心。由于天線相位中心的準(zhǔn)確性對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的高精度定位至關(guān)重要，所以這一期將介紹如何檢查計(jì)算的天線相位中心是否正確。

在實(shí)際情況中，絕大部分天線在整個(gè)波束空間不存在唯一的相位中心，只在方向圖主瓣某一范圍內(nèi)相位保持相對(duì)恒定。如果輻射方向圖在主瓣一定范圍內(nèi)（一般3dB波束寬度內(nèi)即可）相位保持恒定，我們就可以判定該天線的相位中心是正確的。

沿用上一期的圓形貼片天線仿真工程，貼片天線采用同軸饋電，天線諧振頻率為2.4GHz。

在Farfield Plot > Axes 中將Axes type設(shè)為Main lobe alignment（主瓣對(duì)齊），并且將Coordinate system設(shè)為Ludwig 3坐標(biāo)系。設(shè)置完成后，可以看到方向圖的坐標(biāo)系已設(shè)置為x' y' z'，并且以垂直極化（Vertical）為主。再通過查看一維 E面遠(yuǎn)場方向圖（y'oz '平面，對(duì)應(yīng)Phi = 90°），確認(rèn)3dB波束寬度為84°。

由于輻射方向圖以垂直極化為主，所以應(yīng)該選擇垂直極化的相位（Vert. Phase）進(jìn)行驗(yàn)證。

然后，再次打開Farfield Plot對(duì)話框，在General選項(xiàng)卡中，將Plot type改為1D Cartesian。我們要驗(yàn)證E面（y'oz '平面）的相位，所以在Vary / Angle step width 一欄選擇Theta，并將Phi設(shè)為90°；再勾選上Plot range for polar angles 360 degree和Plot range -180..+180 degree這兩個(gè)選項(xiàng)。

切換到Origin選項(xiàng)卡，可以看到默認(rèn)選項(xiàng)是Center of bounding box，也就是計(jì)算域的中心作為遠(yuǎn)場方向圖（包括相位中心計(jì)算）參考的原點(diǎn)。點(diǎn)擊OK，查看主瓣在3dB波束寬度范圍內(nèi)相位是否恒定。

E面3dB波束寬度為84°，也就是Theta觀察范圍為-42°~+42°，可以看到，當(dāng)以計(jì)算域中心作為參考原點(diǎn)時(shí)，主瓣在3dB波束寬度范圍內(nèi)相位不是恒定的。

我們需要將上一期計(jì)算得到的相位中心坐標(biāo)作為遠(yuǎn)場原點(diǎn)，這樣設(shè)置才能得到正確的相位。所以切記，檢查天線相位中心是否正確之前，一定要將遠(yuǎn)場原點(diǎn)設(shè)置為計(jì)算得到的相位中心坐標(biāo)！

在Farfield Plot對(duì)話框中，切換到Origin選項(xiàng)卡。將E面相位中心坐標(biāo)輸入下圖所示的位置，點(diǎn)擊OK按鈕。

可以看到，當(dāng)以計(jì)算的相位中心坐標(biāo)作為遠(yuǎn)場參考原點(diǎn)時(shí)，輻射方向圖主瓣上的相位恒定；因此也驗(yàn)證了計(jì)算的相位中心是正確的。