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空馈阵列天线(包括反射阵、透射阵)、频率选择表面(FSS)、超材料、超表面等微波毫米波器件的设计中,常需要知道馈源天线(一般是喇叭)的近场分布,尤其是在阵列表面的近场分布。下面介绍具体方法。
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工具原料
电磁仿真软件CSTmatlab
方法/步骤分步阅读
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打开CST软件,导入(或自己画)你的馈源天线模型。
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在你需要提取电场的位置建立一个空气盒子(防止计算范围到不了你需要的地方)。我这里在喇叭上方50mm建立一个90mm*90mm的正方形面,因为我要提取间隔为10mm的10×10个点。
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设置材料,
喇叭:PEC
绿色正方形:vaccum
(下图只画出设置绿色正方形材料的 *** 作过程)
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设置求解器,用频域求解器
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点击simulation→Field Monitor,添加farfield(远场)和E-field(近场),且需要选择你想计算的频率。
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点击2D/3D Results→E-Field,进入电场分布界面
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点击左上角,properties→plot properties
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点击Arrows and Bubbles → Subvolume,点击use subvolume,输入坐标,选择你想要求的那个面的位置和大小,点击OK
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点击post processing → import / Export → Plot Data(ASCII),命名导出的txt文件。
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选择number of steps fixed,下面的Nx Ny是每个方向上的点数,点击确定
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打开导出的txt格式的文件,可以看到坐标信息和电场矢量在各个方向的分量。
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编写matlab代码对其进行整理
设置方法:微带线结构器件实例分析
1.新建工程
2.设置工作环境
1.设置单位
2.设置求解器
3.设置背景材料
3.创建3dB定向耦合器的结构模型
1.定义参数变量
2.创建模型
1. 介质层部分
2. 微带走线部分
1.先创建局部坐标系:
2.创建50Ω微带线模型:
3.创建35Ω微带线模型:
4.创建另一条耦合臂:
5.创建另外两条耦合臂:
4.设置波导端口(重点)
波导端口设置 ,左右延申8mm,下延时1mm,上延申10mm:
按照相同方法设置其他3个波导端口:
设置金属地:
5.设置频率范围
6.运行仿真分析
1.运行仿真
2. S 参数分析
可见工作频率稍微的有些偏移到了2.5GHz左右,可能影响工作频率的参数是1/4波长,因此要对1/4波长进行优化设计(1/4波长偏小)
7.参数优化分析
1.参数修改
F7更新模型后,运行仿真
2. S 参数分析
可见③④端口的输出信号都有3dB的衰减,②端口衰减很大,相当于隔离:
③④端口的相位差近似为90°:
特性阻抗近似为50Ω:
8.查看电流分布
1.设置场监视器
2.表面电流
值在②端口几乎没有电流(被隔离),③④端口有电流:
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