教你如何利用CST計(jì)算單元天線及天線陣的相位中心

來(lái)源：edatop 更新時(shí)間：2024-09-06 閱讀：

CST 微波工作室軟件可以很方便的計(jì)算出單元天線、天線陣的相位中心，下面以微帶天線為例，給出了具體操作過(guò)程。
一、單元天線建模、設(shè)置和計(jì)算
首先我們需要完成模型的建立、邊界條件的設(shè)置和計(jì)算。此天線的工作頻率為7.5GHz。

圖 1 單元天線結(jié)構(gòu)
在模型建立后，我們需要設(shè)置背景材料、工作頻率、邊界條件和監(jiān)視計(jì)算內(nèi)容等，我們?cè)O(shè)置多計(jì)算帶寬為5-10GHz。經(jīng)過(guò)計(jì)算，我們得到我們需要的方向圖等結(jié)果。

圖2 立體增益方向圖
二、單元天線相位中心的計(jì)算
在第一部分，我們已經(jīng)完成了單元天線的建立、設(shè)置和計(jì)算，并得到了我們關(guān)心頻點(diǎn)的增益方向圖。
2.1、打開(kāi)“遠(yuǎn)場(chǎng)繪圖屬性”
如圖3所示，在主界面左側(cè)的目錄導(dǎo)航樹(shù)中，找到當(dāng)初設(shè)置監(jiān)視的遠(yuǎn)場(chǎng)目錄，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，會(huì)顯示“Plot Properties”并選中點(diǎn)擊它。

圖3 遠(yuǎn)場(chǎng)繪圖屬性
2.2、相位中心的計(jì)算
點(diǎn)擊“Plot Properties”后，軟件彈出“Farfield Plot”對(duì)話框。
在圖中，我們選中“Phase Center”欄，如右圖4。再選中“Calculate phase center”激活相位中心的計(jì)算狀態(tài)。我們這時(shí)可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行不同設(shè)置，并計(jì)算出相位中心。

圖4 相位中心設(shè)置
2.3、計(jì)算結(jié)果
相位中心是使用電場(chǎng)分布的Phi分量和Theta分量計(jì)算出來(lái)的，故在圖4中，我們首先要選擇不同的電場(chǎng)分量，我們?cè)谶@里選取的是Theta分量；在計(jì)算平面上，選擇了“Both”，意思是要計(jì)算E面和H面的平均相位中心的位置，其它設(shè)置如上圖4。設(shè)置完后，點(diǎn)擊“OK”，軟件則馬上計(jì)算出相位中心的位置并顯示出來(lái)，這個(gè)計(jì)算過(guò)程大學(xué)只占用了幾秒的時(shí)間。結(jié)果如下圖5。

圖5 單元天線的相位中心
計(jì)算結(jié)果顯示在3D立體方向圖在最下面，給出了距離坐標(biāo)原點(diǎn)的相對(duì)位置坐標(biāo)點(diǎn)和Sigma量。
三、天線陣相位中心的計(jì)算
在完成單元天線相位中心的計(jì)算后，我們以此天線為單元，計(jì)算出10 X 10 陣的相位中心。
在圖4中，我們選擇“Array”欄，在“Antenna Patterm”中點(diǎn)擊“Antenna array”激活“Properties”按鈕，并點(diǎn)擊此按鈕。軟件會(huì)自動(dòng)彈出新的對(duì)話框來(lái)設(shè)置天線陣的參數(shù)。

圖6 天線陣激活界面
3.1、天線陣設(shè)置
在圖5中點(diǎn)擊“Properties”按鈕后，軟件彈出天線陣的設(shè)置界面，如下圖。

圖7 天線陣參數(shù)設(shè)置
我們需要設(shè)置的是10 X 10 陣，單元天線在X、Y方向上的間距都是50mm(和結(jié)構(gòu)建立的單位相同)，所有的天線元都是同幅同相激勵(lì)，具體設(shè)置如圖7。如需要進(jìn)行非等幅非同相的激勵(lì)，則需要點(diǎn)擊圖7中的“Edit antenna list”進(jìn)行設(shè)置。在設(shè)置完后，點(diǎn)擊“OK”退出圖7界面返回到圖6界面，再點(diǎn)擊“OK”，軟件開(kāi)始計(jì)算此天線陣的相位中心。結(jié)果如下。