CST圓極化平板天線仿真實(shí)例（上）
本期我們介紹一款圓極化Patch天線的仿真實(shí)例。讀者可以完整的了解到怎么用CST微波工作室，完成對(duì)一款天線建模、設(shè)置到仿真分析的完整過(guò)程。本案例中的天線選自Prof. Dr.-Ing.R. Wendel的論文。
本案例最終完成的圓極化平板天線
本案例分為幾期介紹，第一期先完成一個(gè)簡(jiǎn)單的平板天線的仿真工作流程，后面幾期再進(jìn)一步介紹如何進(jìn)行網(wǎng)格設(shè)置，參數(shù)掃描，結(jié)果分析設(shè)置等，最終完成一款圓極化天線的設(shè)計(jì)。我們先來(lái)進(jìn)行第一部分的工作。
工作流程workflow
step1 選擇一個(gè)模版
本案例中，在軟件初始界面里選擇平面天線的模板，并按下圖設(shè)置單位、頻率范圍、監(jiān)視器。
因?yàn)檫x擇了平板天線的模板，所以仿真的邊界背景材料(background Materials)設(shè)置成了真空（Vacuum），邊界條件（Boundaries）已經(jīng)自動(dòng)設(shè)置成了（Open add space）。使用模板有很多好處，可以避免很多簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤。特別是網(wǎng)格，也都根據(jù)用戶所選擇的模板進(jìn)行了自動(dòng)設(shè)置。這里我們先保存文件為patch01。
step2 創(chuàng)建仿真結(jié)構(gòu)模型
在本案例中，我們先完成一個(gè)線極化的天線建模，天線結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，一個(gè)金屬地板，一個(gè)金屬平板，以及一個(gè)饋線。金屬地板與天線輻射面間距10mm，天線工作在1.09GHz。點(diǎn)擊在Modeling選項(xiàng)卡中的Brick，創(chuàng)建金屬地板，如下圖所示：
這里金屬地板選擇Material為材料庫(kù)里的Copper(Pure),地板大小為300mm*300mm，厚度1mm，命名為GND。
在建模天線輻射板前，先將輻射金屬板的長(zhǎng)寬設(shè)為參數(shù)，l=120mm，w=100mm。后面天線仿真調(diào)優(yōu)需要用到這兩個(gè)參數(shù)，所以先進(jìn)行參數(shù)話設(shè)置，如下圖所示：
再創(chuàng)建一個(gè)金屬銅片作為天線的輻射Patch，設(shè)置如下圖所示：
同樣，將金屬饋電的位置設(shè)置為參數(shù)，feed_x=45；feed_y=0，饋電位置也需要調(diào)試，所以也先設(shè)置成參數(shù)，如下圖：
創(chuàng)建金屬饋線feed，半徑0.45mm，長(zhǎng)度8mm，設(shè)置如下圖所示：
到這里，簡(jiǎn)單的天線模型就建完了，如下圖所示：
step3 設(shè)置激勵(lì)
在本案例中，我們?cè)谔炀€金屬饋線和金屬地之間增加了離散端口，如下圖：
step4 運(yùn)行仿真-時(shí)域求解器
這里我們選擇CST的時(shí)域求解器對(duì)改天線模型進(jìn)行仿真，點(diǎn)擊紅色的T圖標(biāo)，如下圖所示：
這里都采用默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊Start開(kāi)始仿真。后面的內(nèi)容我們會(huì)介紹一點(diǎn)該界面下的一些設(shè)置。
step5 分析結(jié)果
這里我們看一下這個(gè)案例天線的S11，點(diǎn)擊界面導(dǎo)航樹(shù)下的1D Results下的S-Parameters，如下圖所示：
點(diǎn)擊界面導(dǎo)航樹(shù)下的farfiled，觀察遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖，如下圖圖所示：
通過(guò)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，天線諧振在1.1GHz左右，天線的方向性系數(shù)9.9dBi。
小結(jié)
到這里一個(gè)平板天線最簡(jiǎn)化的建模仿真流程就完成了。僅僅通過(guò)五個(gè)步驟，就可以最簡(jiǎn)單的完成一個(gè)天線的建模到仿真出結(jié)果。因?yàn)橄氚堰@個(gè)案例作為建模仿真的基礎(chǔ)部分，所以很多內(nèi)容都沒(méi)有展開(kāi)介紹，后面對(duì)一些細(xì)節(jié)處理的干貨和技巧都會(huì)先引用這篇內(nèi)容的操作進(jìn)行展開(kāi)介紹。
本仿真案例是面對(duì)比較入門(mén)的用戶設(shè)計(jì)的，但限于微信篇幅并不能做到完全的一步步的指導(dǎo)。在本案例中監(jiān)視器觀察頻率，單位都在模板（tamplate）中完成了設(shè)置，由于選擇了平板天線的模板，所以讀者都不需要邊界條件，背景材料等項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)置。
