仿真以及设计,了解如何对结果进行优化。
六、实验内容:
第一题偶极子相控阵天线的仿真与优化:①偶极子天线尺寸如下图,在412GHz的频率范围内,请优化单个偶极子天线的工作频率谐振在f08GHz,待优化的变量Lambda初值取为29mm,绘出在该工作频率点的方向图;②将该单个天线在x和y方向分别以Lambda4作为空间间隙、以90度作为相位间隙,扩展成一个22的相控阵天线阵,请使用三种方法计算该天线阵的方向图;③对结果进行比较、分析和讨论。【CST】
第二题微带到波导转换的仿真与优化:在2630GHz频率范围内优化下图微带到波导的转换,使全频带反射尽可能小,并绘出中心频点28GHz的电场、磁场的分布;微带是Duroid5880基片,介电常数22,基片厚0254mm,金属层厚0035mm,介质上的空气尺寸318mm,标准50欧姆微带线宽077mm;波导是Ka波段的BJ320波导,尺寸7112355610mm;L是微带基片底面到波导短路面距离,W0L0是伸入波导中的微带探针的宽与长,W1L1是第一段变阻线的宽与长,W2L2是第二段变阻线的宽与长,7个待优化变量可取下图给的初值。【HFSS】
3
f七、实验器材(设备、元器件):台式计算机70台;CST、HFSS仿真软件;U盘(学生自备)。
八、实验步骤:第一题:偶极子相控阵天线的仿真与优化a.模型的建立
4
fbS参数的优化
c22的相控阵天线阵的拓展和三种方法计算
方法1:
5
f方法2:
6
f方法3
对结果进行分析解释有上图可知:第一题:LAM优化结果319mm
方法1:Theta90,Phi225方法2:Theta90,Phi45方法3:Theta90,Phi45同时可以看出三种方法的比较1由单个天线计算天线阵:未考虑天线结构之间的耦合未考虑激励之间的影
7
f响。2整体模型,单独串行激励计算辐射场:仅考虑天线结构之间的相互影响。3整体模型,同时并行激励:同时考虑结构的相互影响和激励之间的相互影响。
第二题:微带到波导转换的仿真与优化a.模型的建立
b优化参数的设定
c添加扫频和优化
8
fd.
9
f对结果进行分析解释:参数进行优化以后。反射可以基本达到10DB以下十、实验结论:
第一题:LAM优化结果319mm方法1:Theta90,Phi225方法2:Theta90,Phi45方法3:Theta90,Phi45
第二题:参数进行优化以后。反射可以基本达到10DB以下
十一、总结及心得体会:
通过对三维仿真软件CST和HFSS的学习,对各种无源电路和器件进行全三维数字模拟。对一些典型的三维结构进行电磁仿真和优化设计,对以前学过的微波技术及微波工程等理论课程的巩固和提高,同时也培养了自己独立承担微波器件开发的信心r