偶極子相控陣天線的CST仿真與優化實例

CST仿真軟件是基于有限積分法，將整個計算區域離散化并進行數值計算，模擬各種實際器件得出場分布及其各種參數的特性曲線，最后可根據實際要求對所得結果進行優化，得出最優化下的器件尺寸參數。

本次講解利用CST對偶極子相控陣天線及微帶到波導轉換模型進行了仿真模擬，以此來講解CST的應用。

偶極子天線尺寸如下圖，在4~12GHz的頻率范圍內，單個偶極子天線的工作頻率諧振在f=8GHz，待優化的變量Lambda初值取為29mm，繪出在該工作頻率點的方向圖；②將該單個天線在x和y方向分別以Lambda/4作為空間間隙、以90度作為相位間隙，擴展成一個2*2的相控陣天線陣，使用三種方法計算該天線陣的方向圖。

a.單個偶極子天線模型

單個偶極子天線方向圖

b. 利用3種方法將單個天線擴展成一個2*2的相控陣天線陣

方法一 將單個天線的遠場結果采用不同的幅度和相位疊加，從而得到陣列的結果。

方法一所得陣列方向圖

方法二 構造四個相同的天線，都由各自的同軸線激勵，順次計算完所有天線后，再將結果以任意幅度和相位合并。

方法二所得陣列方向圖

方法三 對所有天線并行激勵，只計算一次就得到遠場結果。

方法三所得陣列方向圖

對結果進行分析解釋：

方法一：未考慮天線之間的耦合，未考慮激勵之間的影響。

方法二：計算僅涉及天線結構之間的相互影響。

方法三：同時涉及結構和激勵的相互影響。

綜上方法三得到的仿真結果最好。