CST-偶极子相控阵天线的仿真及优化16175.pdf

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1、-实 验 报 告 学生：学 号：指导教师：实验地点：实验时间：一、实验室名称：二、实验工程名称：微波工程 CAD 实验 三、实验学时：20 四、实验原理：CST 仿真软件是基于有限积分法，将整个计算区域离散化并进展数值计算，模拟各种实际器件得出场分布及其各种参数的特性曲线，最后可根据实际要求对所得结果进展优化，得出最优化下的器件尺寸参数。本次实验利用 CST 对偶极子相控阵天线及微带到波导转换模型进展了仿真模拟，以此来掌握 CST 的应用。五、实验目的：了解并掌握 CST 仿真软件的根本操作，学习利用 CST 仿真软件进展一些简单的工程设计。六、实验容：第一题 偶极子相控阵天线的仿真与优化：偶

2、极子天线尺寸如下列图，在 412GHz的频率围，请优化单个偶极子天线的工作频率谐振在f0=8GHz，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；将该单个天线在*和 y 方向分别以Lambda/4 作为空间间隙、以 90 度作为相位间隙，扩展成一个 2*2 的相控阵天线阵，请使用三种方法计算该天线阵的方向图；对结果进展比拟、分析和讨论。第二题 微带到波导转换的仿真与优化：在 2630GHz 频率围优化下列图微带到波导的-转换，使全频带反射最小，并绘出中心频点 28GHz 的电场、磁场与外表电流的分布；微带是 Duroid5880 基片，介电常数 2.2，基片厚 0

3、.254mm，金属层厚 0.017mm，介质上的空气尺寸 3*1*8mm，标准 50 欧姆微带线宽 0.77mm；波导是 Ka 波段的 BJ320 波导，尺寸 7.112*3.556*10mm；L 是微带基片底面到波导短路面距离，W0*L0 是伸入波导中的微带探针的宽与长，W1*L1 是第一段变阻线的宽与长，W2*L2 是第二段变阻线的宽与长，7个待优化变量可取下列图给的初值。七、实验器材设备、元器件：台式计算机；CST Design Environment 2021 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 a.单个偶极子天线模型 单个偶极子天线方向图 b.利用

4、 3 种方法将单个天线扩展成一个 2*2 的相控阵天线阵 方法一 将单个天线的远场结果采用不同的幅度和相位叠加，从而得到阵列的结果。方法一所得阵列方向图 方法二 构造四个一样的天线，都由各自的同轴线鼓励，顺次计算完所有天线后，再将结果以任意幅度和相位合并。方法二所得阵列方向图 方法三 对所有天线并行鼓励，只计算一次就得到远场结果。方法三所得阵列方向图 对结果进展分析解释：方法一：未考虑天线之间的耦合，未考虑鼓励之间的影响。方法二：计算仅涉及天线构造之间的相互影响。-方法三：同时涉及构造和鼓励的相互影响。综上方法三得到的仿真结果最好。第二题：微带到波导转换的仿真与优化 a.建立微带到波导转换模型

5、 微带到波导转换模型 b.按题目要求设置工作频率、边界条件及监视器，仿真得到 S 参数 优化前 S 参数 c.优化结果 d.中心频点 28GHz 处的电场、磁场与外表电流的分布 中心频点电场分布 中心频点磁场分布 中心频点电流分布 对结果进展分析解释：可以看出，经过优化后 S 参数曲线发生了较大的改变，优化后的 S 参数要明显好于优化前。十、实验结论：1、偶极子相控阵天线：方法三同时考虑了构造和鼓励的相互影响，因此该方法所得结果最接近真实值。2、微带到波导转换：调节几个变量可以得到更好的结果，得到符合要求的参数。十一、总结及心得体会：通过本次实验，我掌握了 CST 软件的根本操作。进展了一些仿真实例的练习后，我对CST 的操作更加熟练，而且由于 CST 相比其他软件计算精度较高，因此 CST 是一款非常好的仿真软件，在未来的学习中一定能够更多地运用到它。最后教师对我们的细心教诲!报告评分：指导教师签字：-猜想：可能是 RAM 里面存贮的对应在 90/180 度方向角上的窗口函数/相差 出现故障 也可能是该相控阵的移相器里面的延迟线中的 180度，90 度，45 度的延迟线上的 PIN 二极管出了问题 22.5 度角的方向还是好的。个人倾向于后者。