CST 软件对汽车天线仿真(双向混合求解)
CST 从 2018 版本开始具有双向混合求解,到 2019 版已经通用微波工作室的各个求解器之间的双向混合。具体的混合对象如下图:

对天线的安装和耦合仿真,意味着对复杂结构(天线)和电大尺寸环境(安装平台,如车辆、飞机、船舶)仿真,如果采用单一求解器求解全部模型,例如 T-solver,对于平台则会产生大量的 mesh 网格和巨大的计算量,反之,如采用 I-solver,计算天线的馈入结构则具有挑战性。
采用混合求解器(HybridSolver),可同时使用多种求解方法得到期望结果。该求解器将复杂问题分成多个部分,它们之间的联系由等效的近场或远场源定义;选择双向方式(Bi-directional)可计算场源与平台耦合过程,因此采用混合求解器可以大大加快天线的安装和耦合仿真。该求解器在多种场景下都能完成高效又不失精确的仿真,这里以天线在车辆上的安装为例进行具体的仿真介绍。
天线和平台安装点设置
在本例中还要在安装平台上也设置相反的安装点。比如下图的一个 GPS 天线要安装到悍马车上需要先在天线文件里设置安装点,安装方向是相对坐标系 w 轴的方向。所以天线的相对坐标系的 w 轴方向和平台的 w 轴正好是相对的。


在完成上述操作后,开始正式的 SAM 操作。
建立天线安装模型
建立系统装配与建模(SAM)

导入.cst 文件,可直接将其拖拽至 Assembly 或使用导入功能。

将 GPS 天线与车辆装配,点击 snapanchor points,分别选择第一个装配点和第二个装配点,将天线与车辆对齐完成装配。


对 Monopole 天线重复装配操作,完成两个天线装配。

创建仿真任务
创建 HybridSolver Task,选择双向 Bi-driectional。
双向求解将源到平台,平台到源的耦合数据(近场)迭代计算,直到达到收敛条件。该求解方式支持 T-solver 和 I-solver,仿真时间上 Bi-directional 耗时长于 Uni-directional。

定义车辆为 Platform,选择车,点击 3D Model,点击 create simulation Project 建立仿真工程。


指定名称(Platform),选中本例中的悍马车 block。
指定求解器(IntegralEquation)

选择 GPS,重复上述过程。

选择 Monopole,同样重复上述过程。

点击 closesimulation Project,仿真任务创建,弹出激励设置,选择 GPS 区域作为激励。

指定近场源频率范围

检查仿真项目设置
设置完成的混合求解器任务可在 NavigationTree-Tasks 中观察到

选择 HS1 任务,可在任务参数列表中修改相应参数,例如将最大迭代次数修改为 3 以减少仿真时间。

每个项目自动创建,且至少包含一对场源数据,fieldsource 和 fieldsource monitor,fieldsource monitor 可获得场数据,fieldsource 指其它域的场数据。



其中 GPS 源部分的内容,如下:


monopole 子任务中内容如下:


开始仿真
点击 Update,等待计算结果。

分析结果
在结果中查看一维仿真结果,如效率和 S 参数。



点击 farfield,观察远场结果

总结
以上就是汽车天线安装到车辆平台上的仿真流程,双向混合解决了平台尺寸大的问题,同时双向混合充分考虑了源和平台之间的耦合问题,保证了求解精度。如有问题,可在文后留言。
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