CST工作室套裝2017簡介06 - CST在濾波器和陣列天線設(shè)計中的應(yīng)用

來源：CST仿真專家之路更新時間：2024-06-26 閱讀：

本期中我們介紹一下CST在濾波器和陣列天線設(shè)計中的應(yīng)用。

濾波器

濾波器設(shè)計與優(yōu)化是CST工作室套裝的一大應(yīng)用，軟件包含一整套工具用于濾波器設(shè)計流程中的每一個步驟，包括初始綜合、精細(xì)調(diào)試、熱分析和故障分析。

波器設(shè)計的起點(diǎn)是設(shè)計規(guī)格要求。這些設(shè)計要求一般不僅包括通帶和阻帶頻率，還包括傳輸和反射零點(diǎn)、通帶波動和品質(zhì)因數(shù)，以及預(yù)算、空間和熱需求。設(shè)計師面臨的第一個挑戰(zhàn)是選擇一種既能滿足約束條件又能滿足各項要求的濾波器拓?fù)?。為幫助工程師找到合適的濾波器類型并綜合成一個初始設(shè)計，CST工作室套裝提供了用于腔體濾波器、交叉耦合濾波器和雙工濾波器的三維濾波器模塊(FD3D)，和用于平面濾波器的平面濾波器模塊 (FD2D)。這些模塊能用于為濾波器創(chuàng)建電路級模型和3D模型，以便開展進(jìn)一步仿真。FD3D中的耦合矩陣提取為精細(xì)調(diào)試3D濾波器結(jié)構(gòu)提供了一個高效途徑。

Filter Designer 3D：在FD3D中設(shè)計的一款多模腔體濾波器

由于材料屬性、耦合和連接器影響等效應(yīng)，真實濾波器的性能與理想的數(shù)學(xué)模型略有不同。使用CST工作室套裝仿真不僅能仿真這些效應(yīng)，還能通過優(yōu)化降低它們的影響。強(qiáng)大的優(yōu)化器和高速頻域求解器能高效地調(diào)試設(shè)計中的大量參數(shù)。動網(wǎng)格優(yōu)化可大幅度減輕調(diào)試極敏感濾波器時發(fā)生的“網(wǎng)格噪聲”，從而更快速、更準(zhǔn)確地調(diào)試濾波器

Filter Designer 2D：FD2D中設(shè)計的平面低通濾波器

濾波器在使用過程中，電磁損耗會導(dǎo)致它發(fā)熱膨脹。多物理場仿真將電磁仿真與熱和力學(xué)仿真相結(jié)合，能在制造原型之前分析濾波器的熱失諧。此外，通過鏈接CST自洽互作用(PIC)求解器和SPARK3D，可對二級電子倍增效應(yīng)和射頻擊穿進(jìn)行仿真（電暈）。

陣列仿真

通過將多個單元結(jié)合起來形成陣列，工程師能獲得比單個天線性能優(yōu)異得多的天線陣列。在正確的激勵下，陣列能用于形成和控制波束，從而讓陣列具備掃描環(huán)境或跟蹤移動接收器的能力。從單天線設(shè)計到包含饋線和天線罩在內(nèi)的完整天線陣系統(tǒng)，CST工作室套裝能用于研發(fā)各類小型和大型天線陣列。

MIMO（多輸入、多輸出）是一種在移動通信中廣泛使用的技術(shù)，能充分利用多徑傳播的優(yōu)勢，改善復(fù)雜環(huán)境中的接收性能，其構(gòu)成了智能認(rèn)知天線的基礎(chǔ)。CST工作室套裝為MIMO天線提供計算性能指標(biāo)的專用功能工具包，例如計算多路復(fù)用效率和包絡(luò)相關(guān)系數(shù)。

對大型陣列，相控陣設(shè)計向?qū)茱@著簡化陣列設(shè)計流程。首先仿真單個天線的性能以計算和優(yōu)化方向圖和阻抗，然后自動創(chuàng)建完整天線陣列模型，通過對天線陣的仿真將邊緣效應(yīng)和各單元之間的互耦考慮在內(nèi)。通過與Antenna Magus中陣列綜合工具的鏈接可以幫助用戶為他們的陣列找到合適的布局與激勵。