同一天线针对不同位置同时优化【CST 仿真案例】
应用场景：在项目开发过程中可能会遇到一支天线在环境里移动位置的情况，并且在不同位置时该天线关注的性能参数均需达到指标要求。例如：天线在位置 A，位置 B 这两点移动，这两处位置的天线 S11 均需小于-10dB。怎样来实现对这两处位置的天线性能折中考量呢？通过运用 CST 的 Assembly 功能，我们可以同时优化同一天线在不同位置时的性能。相较于常规的不同位置天线仿真需要在多个不同位置的天线工程文件进行反复仿真及调整，采用 Assembly 优化，能显著提高仿真效率。下面通过一个简单的偶极子仿真案例来展开说明。
1. 常规天线建模 1（位置 1） 选择 CST 微波工作室 Antenna Template, Time domain solver，通过宏命令调用 Dipole Antenna，该偶极子通过参数化建模，天线所有的尺寸参数位于 Parameter List 中。
为便于体现偶极子的位置，引入一个材质为 PEC 的地板，其中 dipole 相对于地板 Y 向的偏移距离为 offset，dipole 相对于地板 X 向的距离为 h1。
将 Boundaries 设置为 open (add space), Symmetry Planes 均更改为 none。将此 project 命名为“edge_position”并保存。
2.常规天线建模 2（位置 2）
按照步骤 1 新建第 2 个 project，模型所有参数的命名和数值保持一致（dipole 相对于地板 Y 向的偏移距离 offset 除外，其数值设为-50，用来表征同一天线位于不同位置）。将此 project 命名为“middle_position”并保存。
3.建立系统装配与建模（SAM）
选择 Modules and Tools 的 Assembly 功能，进入装配界面。
在 Assembly 的工作界面上方信息提示如下图所示。有两种方式创建装配：①直接将步骤 1 和步骤 2 建立的两个 Project file 分别拖拽至 Assembly 的工作界面；②使用 Import 3D Block 将“edge_position.cst”和“middle_position.cst”分别导入 Assembly。
两个 Project file 导入 Assembly 后，将分别显示在导航树 Assembly 中的两个 Block 中，相应的参数也会自动带入到 Assembly。
在 Assembly 中设置全局变量，选中 Block1 中的 L 和 h1，Expression 分别设为 l1_SAM 和 h1_SAM，然后分别赋初值为 80 和-70。（注：仅在 Assembly 中设置的参数才可以进行参数优化）
同样，选中 Block2 中的 L 和 h1，Expression 分别设为 l1_SAM 和 h1_SAM。Dipole 位于位置 1 和位置 2 时，针对 dipole 的臂长 l1_SAM 和 dipole 相对于地板 X 向的距离 h1_SAM 这两个参数进行优化，以达到同一天线同时在位置 1 和位置 2 处 S11＜-10dB 的目的。
在路仿真界面，分别给 Block1 和 Block2 加上 External port，然后在 New Task 中分别添加 S-Parameters 和 Optimization，并在导航树的 Task 中将 S-Parameters 拖拽到 Opt1 中。
4.设置优化目标进行优化
双击导航树 Task 中的 Opt1 进行优化参数设置，选中需要优化的全局变量，设置优化的数值范围。
接下来在 Goals 页面设置优化目标，分别在指定频率范围内优化 S11（对应 dipole 在位置处）和 S22（对应 dipole 在位置 2 处）达到 Target，点击 Start 开始自动优化。
通过 Assembly 进行优化才能实现同时优化同一天线在不同位置的性能，因为 Block1 和 Block2 中的两个天线是完全孤立的，天线之间不存在耦合。两者可视为非同时存在的，因此计算的 S Parameter 没有 Port1 和 Port2 之间的传输系数。
可在 Info 页面看到自动优化过程的相关信息，例如优化次数，总优化时长，目前最优解等。优化完成后的 S Parameter 可在导航树 Opt1 中的 SPara1 查看。
小结
以上是通过运用 CST 的 Assembly 功能，来实现同时优化同一偶极子天线在两个不同位置 S11 的仿真案例。大家可以借鉴此简单案例，了解 Assembly 的仿真流程。通过 Assembly 进行优化才能实现同时优化同一天线在不同位置的性能，Assembly 中的两个天线可视为非同时存在，因此计算的 S Parameter 没有各天线 Port 之间的传输系数。
分享实用的仿真技巧~ 2023-05-11 加入
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