先上图:
pstimulated 是激励功率,就是cst中的端口,默认是0.5w rms,峰值是1w。
preflected是反射功率,只跟s11反射系数有关。
总效率=tot. efficiency=
power accepted/power stimulated=(1-preflected)/0.5.
pradiated是辐射功率,天线真正辐射出去的,也就是边界吸收到的功率。要想得到这个值需要远场监视器。
辐射效率= rad. efficiency=power radiated/power accepted
今天我们解释一下场路结合之后,也就是考虑匹配电路之后,怎么理解结果中出现的更多效率值:
以两个macro自带展示天线为例:
情况1:两边都匹配电路,port1是激励,port2是负载
因为要看具有匹配电路的天线效率,所以需要ac task。很多同学不知道cst哪里改激励功率,其实就是这里ac task来改,不需要在三维里面设置,因为三维那边用0.5w归一化,然后电路里研究不同的激励功率,好处就是三维那边只跑一次就可以。
并且需要combine result:
运行ac task 之后,回到三维:
这时efficiencies和power就多了ac1后缀的结果了,这些有[ac1]的就是加上匹配电路之后的结果。功率结果里面多了一些ds后缀,ds是指design studio,也是电路这边独有的结果。
这里可以做一系列验证:
辐射功率:rad. efficiency[ac1]=0.99294048
=0.0721301/0.072642924=power radiated/power accepted
系统辐射功率:system rad.efficiency [ac1]=0.91849867
=0.0721301/0.078530435= power radiated/power accepted (ds)
系统总功率:system tot.efficiency [ac1]=0.1442602
=0.0721301/0.5= power radiated/power stimulated (ds)
可见这些效率值都是用辐射功率为分子,就是除以谁的问题,而且三个的效率值大小是递减的。其中辐射功率是纯三维天线的属性,系统总功率是三维加上匹配电路的总属性,这两个都好理解,那么什么是系统辐射功率?等效的问法就是,什么是power accepted (ds)?
情况2:两边匹配电路,端口1激励,端口2是零激励
这种情况,power accepted 和power accepted (ds) 红绿两条线就基本重合了。
可见辐射功率和系统总功率都不变,而系统辐射功率大幅度提高,这是为什么呢?是因为s21的关系。
情况1的电路接受功率是:
而情况2的电路接受功率是:
所以即使端口2信号为零,其激励内阻和负载时的阻抗都相同(都是block dependent),但作为多天线辐射系统的一部分,二者是有显著差别的,端口2零激励,有吸收功率的效果,所以天线系统的接受功率小了,系统辐射功率就提高了。要根据实际工作状态来决定用哪个设置,比如端口1激励的时候,端口2是接收状态,还是负载接地,得到的就是不同的系统辐射效率。
总结:
天线本身的辐射功率:rad. efficiency [ac]= power radiated / power accepted
多天线耦合的系统辐射功率:system rad. efficiency [ac] = power radiated / power accepted [ds]
多天线系统的系统总功率:system tot. efficiency [ac] = power radiated / power stimulated [ds]
1.这里我们只用个小电容移动了工作频率,随便"匹配"的电路,只是为了演示不同的效率计算。
2.验证效率和功率时,频率点要选在监视器频点上,其他频值都是估值,不够准。
3.偶尔会见到效率大于一的频点,可通过功率结果图验证辐射效率,通常都是计算误差,建议增加精度和收敛,加密网格,用更实际的材料模型,加大背景距离等。
4. power accepted (ds) 是受端口2的影响的,取决于是负载还是激励端口,负载不等于等负载的零信号激励端口。因为端口是可以吸收b2能量的,也就是有s21和没有s21的区别。
5. 用功率相除验证效率时,用小数点后6-7位,才能都对准。
6. 旧版本cst中,可见另一个总效率tot. efficiency [ac],等同于系统总效率。
(内容、图片来源:cst仿真专家之路公众号,侵删)
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