在接下來的幾期中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（CST軟件），完成對一款天線建模、設(shè)置到仿真分析的完整過程。

 

 

本案例最終完成的圓極化平板天線

 

本案例分為幾期介紹，第一期先完成一個簡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。我們先來進(jìn)行第一部分的工作。

 

工作流程workflow

step1 選擇一個模版

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)自動設(shè)置成了（Open add space）。使用模板有很多好處，可以避免很多簡單的錯誤。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，我們先完成一個線極化的天線建模，天線結(jié)構(gòu)非常簡單，一個金屬地板，一個金屬平板，以及一個饋線。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，長度8mm，設(shè)置如下圖所示：

 

到這里，簡單的天線模型就建完了，如下圖所示：

 

step3 設(shè)置激勵

在本案例中，我們在天線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-時域求解器

這里我們選擇CST軟件中的時域求解器對改天線模型進(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開始仿真。后面的內(nèi)容我們會介紹一點(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案例天線的S11，點(diǎn)擊界面導(dǎo)航樹下的1D Results下的S-Parameters，如下圖所示：

 

 

點(diǎn)擊界面導(dǎo)航樹下的farfiled，觀察遠(yuǎn)場方向圖，如下圖圖所示：

 

 

通過分析結(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)

到這里一個平板天線最簡化的建模仿真流程就完成了。僅僅通過五個步驟，就可以最簡單的完成一個天線的建模到仿真出結(jié)果。因?yàn)橄氚堰@個案例作為建模仿真的基礎(chǔ)部分，所以很多內(nèi)容都沒有展開介紹，后面對一些細(xì)節(jié)處理的干貨和技巧都會先引用這篇內(nèi)容的操作進(jìn)行展開介紹。

 

本仿真案例是面對比較入門的用戶設(shè)計的，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。

 

如有問題可在文后或者后臺留言，筆者根據(jù)大家的關(guān)注熱點(diǎn)進(jìn)行選擇性的發(fā)布主題。希望和大家共同探索CST軟件的仿真世界，歡迎關(guān)注轉(zhuǎn)發(fā)分享。

 

（內(nèi)容、圖片來源：CST仿真專家之路公眾號，侵刪）

 

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