在用cst软件进行仿真设计的过程中,经常需要对某一些参数进行参数化设置,并对这些参数进行仿真对比。这一期,我们介绍下如何分析天线远场方向图的垂直极化和水平极化。
还是借用仿真实例001:圆极化平板天线仿真01。
设置监视器
首先我们先确认一下是否添加了远场监视器,因为我们之前的应用模板已经设置好了几个监视器,在界面左侧导航栏,如下图所示:
其中那个farfield(f=1.09)就是已经设置的远场监视器,这里f=1.09是指1.09ghz频率下的远场监视器。
用户根据自己需要设置需要观察频点的监视器,可以点击simulation选项卡下的field monitor来添加,如下图所示:
cst微波工作室下可以添加的监视器种类很多,之前模板已经设置了f=1.09下的电场e-field、磁场h-field、远场监视器far-field,所以这里我们点cancel,不需要重复设置。
分析远场结果
在完成仿真后,我们在导航栏下可以看到farfileds文件夹下,有以下两个文件夹farfield cuts 和farfiled(f=1.09)[1],如下图所示:
其中farfield cuts是为了方便用户,帮助用户选取记录了几个常用的切面远场结果,例如phi=0,就是下图中xoz平面下的theta在各个角度下的结果;phi=90,就是下图中yoz平面下的theta在各个角度下的结果;theta=90,就是下图中xoy平面下的phi在各个角度下的结果。
例如,点击phi=0,得到的远场结果,并给出了最大方向性、3db宽度、副瓣等常用的结果,如下图所示:
我们点击farfiled(f=1.09)[1]文件夹,并点击farfiled plot选项卡下3d的图标,如下图所示:
这样我们可以看到三维的远场方向图,如下图所示:
左下角的数据显示,天线的方向性系数9.908dbi,辐射效率-0.05839db,总辐射效率-1.340db。在本仿真中辐射效率是指的铜材料的损耗。总辐射效率是除了辐射效率外,还包括端口匹配的回波损耗的总效率。
点击farfiled plot选项卡下properties的图标,弹出对话框如下图所示:
很多时候我们需要将仿真和测试结果进行对比,通常测试得到的是realized gain,我们选择plot mode选项卡将方向性系数directivity改成realized gain,并点击apply,如下图所示:
也可以直接在farfield选项卡下直接修改,如下图所示:
我们点击farfiled(f=1.09)[1]文件夹,这时候如上图显示,天线的增益是8.568 db。这是总的远场结果,而默认的分量是球坐标下的theta和phi分量。下面我们通过设置来将垂直极化和水平极化结果显示出来。
再回到farfiled plot界面下,选择axes选项卡,坐标系由原来的球坐标spherical改成ludwig3,这里将xoz设置为水平面,yoz设置为垂直面。
点击ok,完成设置。这时候,导航栏farfiled(f=1.09)[1]文件夹下如下图所示:
我们点击ludwig3 horizontal,可见天线水平极化三维方向图如下图所示:
我们点击ludwig3 vertical,可见天线垂直极化三维方向图如下图所示:
如果想得到二维的结果,我们可以进行设置,如下图所示:
phi=90切面下,分别点击ludwig3 horizontal和ludwig3 vertical,得到主极化和交叉极化的2d方向图,如下图所示
phi=0切面下,分别点击ludwig3 horizontal和ludwig3 vertical,得到主极化和交叉极化的2d方向图,如下图所示
farfiled plot properties有大量的可以设置的选项,后续根据需要会逐步讲到,这里就不展开介绍了,读者也可以点击help查看说明。
小结
本期主要介绍了如何分析远场方向图的水平极化和垂直极化的方法。这里只是其中很小一部分。如圆极化、轴比、相位中心,远场源导出等都会在后续内容中介绍。
不同的版本可能会有点不同,在操作中如有问题可在文后或者后台留言。笔者根据大家的关注热点进行选择性的发布主题。希望和大家共同探索cst软件的仿真世界,欢迎关注转发分享。
(内容、图片来源:cst仿真专家之路公众号,侵删)
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