CST電磁仿真之天線仿真方向的應用
天線是無線通訊領域中傳遞信息的載體，是系統(tǒng)中負責通訊的關鍵部件，提高其性能可有效提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
CST電磁仿真支持共形貼敷功能，內(nèi)置基于ACIS內(nèi)核的實體建模前端和強大的導入導出接口，能夠滿足對復雜天線結構的建模。CST電磁仿真包含多種全波數(shù)值算法和高頻算法，如常見的時域有限積分、有限元、矩量法、多層快速多極子、彈跳射線法等，能夠?qū)崿F(xiàn)對電小、電中以及電大，甚至超電大天線問題的準確仿真。另外，CST具有HPC高性能計算模塊，支持GPU加速和CPU并行。用戶購買軟件后，可以快速、準確和靈活地進行天線結構設計、天線性能仿真、天線布局等。CST具有混合求解功能，通過多種算法的組合，可以將不同算法的優(yōu)勢發(fā)揮出來，在精度、速度上達到定性、定量，不同設計階段各類需求的統(tǒng)一。
1、性能指標
天線仿真設計主要實現(xiàn)天線的設計和仿真分析，與載體平臺為一體，考慮天線布局及天線罩對天線性能影響。主要包括以下功能：
天線設計：完成單天線的選型及天線陣的設計；
天線仿真：對天線進行性能仿真和優(yōu)化；
天線布局：研究天線布局及天線互耦分析；
天線罩：研究天線罩對天線性能的影響；
天線一體化設計：考慮天線單元、天線組陣、T/R組件、饋線等放在一起進行統(tǒng)籌設計。
2、技術方案
得益于CST完整的軟件模塊和完備的技術能力，CST能夠完成從天線設計到天線仿真優(yōu)化的全過程，包括單天線設計仿真、陣列天線仿真優(yōu)化、天線罩及天線布局等。
下圖給出了CST在天線、天線陣以及天線布局設計仿真的流程圖，基于前文所述的強大而豐富的電磁算法，適用于各個級別各個層次的天線仿真，為天線仿真提供了更準確、全面、有效的一站式方案。
CST天線仿真流程圖
▲天線設計
CST內(nèi)置基于ACIS內(nèi)核的實體建模前端，支持多種模型變換功能，支持共形貼敷功能，能夠完成對復雜結構天線的建模。對于陣列天線的仿真，CST具有陣列任務向?qū)?，一鍵完成單一天線到陣列天線的轉(zhuǎn)換。下圖所示為利用CST創(chuàng)建的微帶天線單元及利用陣列任務生成的微帶天線陣。
微帶天線模型
▲天線仿真
CST微波工作室中包含多種全波數(shù)值和高頻算法，其中適用于天線仿真應用的求解器分別是時域求解器、頻域求解器、積分方程求解器和高頻求解器，包含的算法包括FITD、TLM、FEM、MoM、ACA、MLFMM、PO、SBR等，能夠完成不同電尺寸天線的求解。
通過CST仿真計算，可以得到天線的性能指標包括：
●S參數(shù)（帶寬、隔離度）
●方向圖（二維、三維，支持相控陣波束掃描）
●增益
●效率
●輸入阻抗
●VSWR
●表面電流分布
下圖所示為前一節(jié)所述微帶天線的部分仿真結果。
S參數(shù)曲線
三維方向圖
CST也可以仿真天線罩對天線性能的影響。
天線罩對天線性能的影響
CST能夠進行天線布局。下圖所示的相控陣在自身性能仿真完成后，加載到載體平臺上進行更進一步的仿真和優(yōu)化。
天線裝載
天線布局仿真
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