圆极化平板天线仿真 02【CST 软件仿真实例】

本期继续完成一款圆极化 Patch 天线的仿真实例。读者可以完整的了解到怎么用 CST 微波工作室，完成对一款天线建模、设置到仿真分析的完整过程。

上面几期中我们介绍一些天线仿真相关的常见 FAQ，也都是和这个仿真案例相关的。

本期中，我们要设计的圆极化天线尺寸如下图所示： 

本期内容是接着上期部分开始。首先先完成，如下图所示：

 我们在该仿真基础上进行修改模型。最终的建模如下图所示：

修改材料

因为之前用的是 copper 铜，这里我们用的材料是 Aluminium 铝,我们需要先在材料库中替换材料。

选中原来的材料 Copper(pure)，点击 Load from materail library 并从材料库选择替换的材料 Aluminium 铝,如下图所示： 

这时候材料库里，多了一个 Aluminum，如下图所示： 

并将之前选中的三个部件 feed\GND\patch 都更改为了铝材。在实际操作中，用户也可以先 Load 需要用到的材料材料，然后将需要更改的 Components 直接拖拽至需要的材料里，就可以完成材料更改。

建模

点击 Modeling 选项卡下局部坐标系的 Align WCS 按钮，如下图所示：

在窗口内直接点击需要放置局部坐标系的一条边，双击鼠标，如下图所示：

点击 brick，创建一个 Vacuum 材料的需要切除的 9mm*9mm*1mm 的小方块，坐标和相对关系如下图所示：

点击 OK，再选择 Cut away highlighted shape，如下图所示：

切除好的一边，如下图所示： 

 使用相同方法，切除另外一边，取消局部坐标系，完成后的模型，如下图所示：    

将 Patch 的长和宽都按上文中的尺寸，改成 116.5mm，w 和 l 是之前一篇文章中都设置好的参数，如下图所示： 

更改了参数后，此时窗口内提示点击 F7 后更新模型，更新好的模型如下图所示： 

点击 Modeling 选项卡下局部坐标系的 Align WCS 按钮，如下图所示：

在窗口内 Patch 上双击鼠标，创建局部坐标系。再点击圆柱 Cylinder，创建 Support 模型，尺寸和材料，如下图所示：

再将局部坐标系改到圆柱 support 的顶端，如下图所示：

再点击 Modeling 选项卡下的 Cylinder，创建圆盘 Hat，如下图所示：

再将局部坐标系改到 Patch 的一个角上，如下图所示：

旋转局部坐标系，如下图所示：

我们要建模一段宽度 2mm，厚度 1mm，长度 21mm 的 Trace，可用以下方法：

选中刚才创建的 line，按下图设置 line，如下图所示：

完成第一段 21mm*2mm*1mm 的传输线建模后，我们将局部坐标系移动到线段的头部位置，转动局部坐标系(Shift+V)(Shift+U)，将 u 轴，v 轴，沿着建模线段的方向，如下图所示:

复上述的方法，再创建 2 段线段，尺寸分别是 10mm*18mm*1mm 和 39mm*2mm*1mm。

点击 Local WCS，取消局部坐标系，此时模型如下图所示：

选中传输线的端点，如下图所示：

坐标为 P1(X,Y,Z) 8.752525,-107.747475,11，我们将之前设置好的馈电处的参数，feedx 和 feedy 改为 8.752525 和-107.747475。如下图所示：

改了参数后，此时窗口内提示点击 F7 后更新模型，更新好的模型如下图所示：

启动仿真

首先进入全局网格设置，点击六面体网格 Hexahedral，如下图所示：

共 40 万网格，这里我们不对网格做更改，具体收敛性操作见 FAQ 001：如何进行时域自适应网格设置。

点击 Start Simulation，开始仿真，如下图所示：

我们看到这样一个 1.1GHz 的圆极化天线，40 万网格，用时域求解器仿真的时间是 155s。

分析结果

导航栏下点击 1D Results\S-Paprmeters，如下图所示：

再 Post-Processing 下点击 Caculate VSWR，也可以勾选 Always Caculate，如下图所示：

导航栏下点击 1D Results\VSWR，调整显示范围后，如下图所示：

导航栏下点击 Farfields\farfiled(f=1.09)[1]，如下图所示：

天线远场方向图，如下图所示：

点击 Farfield Plot 选项卡下的 Circular Directional，如下图所示：

再点击 Farfields\farfiled(f=1.09)[1]\Left Polazation，此时左旋圆极化的方向图，如下图所示：

再点击 Farfields\farfiled(f=1.09)[1]\Right Polazation，此时右旋圆极化的方向图，如下图所示：

除了远场方向图可以看出这次建模仿真的天线工作再右旋圆极化外，还可以看 2D results\E-field\e-field(f=1.09)[1]，再点击 Smart Scaling，如下图所示：

点击 Animate Fields 后，动态图如下图所示：

小结

本期完成了仿真 001 案例，圆极化天线完整的建模和仿真过程。如有问题可在文后留言，如果需要仿真文件的可在文后留下邮箱地址，可以把本次仿真的 CST2018 版本的文件发送给读者。

笔者根据大家的关注热点进行选择性的发布主题。希望和大家共同探索 CST 软件的仿真世界，欢迎关注转发分享。