CST圓極化平板天線仿真實例（上）

本期我們介紹一款圓極化Patch天線的仿真實例。讀者可以完整的了解到怎么用CST微波工作室，完成對一款天線建模、設置到仿真分析的完整過程。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，第一期先完成一個簡單的平板天線的仿真工作流程，后面幾期再進一步介紹如何進行網(wǎng)格設置，參數(shù)掃描，結果分析設置等，最終完成一款圓極化天線的設計。我們先來進行第一部分的工作。

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，并按下圖設置單位、頻率范圍、監(jiān)視器。

因為選擇了平板天線的模板，所以仿真的邊界背景材料(background Materials)設置成了真空（Vacuum），邊界條件（Boundaries）已經(jīng)自動設置成了（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行了自動設置。這里我們先保存文件為patch01。

step2 創(chuàng)建仿真結構模型

在本案例中，我們先完成一個線極化的天線建模，天線結構非常簡單，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。點擊在Modeling選項卡中的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)，所以先進行參數(shù)話設置，如下圖所示：

再創(chuàng)建一個金屬銅片作為天線的輻射Patch，設置如下圖所示：

同樣，將金屬饋電的位置設置為參數(shù)，feed_x=45；feed_y=0，饋電位置也需要調(diào)試，所以也先設置成參數(shù)，如下圖：

創(chuàng)建金屬饋線feed，半徑0.45mm，長度8mm，設置如下圖所示：

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 運行仿真-時域求解器

這里我們選擇CST的時域求解器對改天線模型進行仿真，點擊紅色的T圖標，如下圖所示：

這里都采用默認設置，點擊Start開始仿真。后面的內(nèi)容我們會介紹一點該界面下的一些設置。

step5 分析結果

這里我們看一下這個案例天線的S11，點擊界面導航樹下的1D Results下的S-Parameters，如下圖所示：

點擊界面導航樹下的farfiled，觀察遠場方向圖，如下圖圖所示：

通過分析結果發(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

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果。因為想把這個案例作為建模仿真的基礎部分，所以很多內(nèi)容都沒有展開介紹，后面對一些細節(jié)處理的干貨和技巧都會先引用這篇內(nèi)容的操作進行展開介紹。

本仿真案例是面對比較入門的用戶設計的，但限于微信篇幅并不能做到完全的一步步的指導。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，背景材料等項目進行設置。