CSTMWS培訓(xùn)教程中級電大天線及PPT課件

1、CST MICROWAVE STUDIO 培訓(xùn)教程培訓(xùn)教程5CST China2011年CST電大天線及RCS報告會2011年11月3日西安第1頁/共173頁CST MWS 培訓(xùn)教程中級教程01電大天線及RCS專題（）第2頁/共173頁目 次p概述p電大天線實例展示p電大RCS實例展示p電大天線仿真全過程演示p電大RCS仿真全過程演示p電磁仿真技巧匯總第3頁/共173頁目 次p概述p電大天線實例展示p電大RCS實例展示p電大天線仿真全過程演示p電大RCS仿真全過程演示p電磁仿真技巧匯總第4頁/共173頁CST MWS 培訓(xùn)教程概 述第5頁/共173頁概述電大：100個入數(shù)值方法目前在32位機器

2、上的上限數(shù)值方法：FIT(FDTD)、FEM、MoM 低頻方法數(shù)值方法的特點：直接maxwell求解，精確，全空間，但速度慢高頻近似方法：物理光學(xué)(PO)、一致性繞射理論(UTD)高頻近似方法的特點：近場結(jié)果差，通常僅對純金屬的結(jié)構(gòu)簡單的物體有效第6頁/共173頁數(shù)值方法比較32位機：FIT可算8M網(wǎng)格（2GB RAM），一般小于8小時；FEM只能計算20萬網(wǎng)格，需兩天64位機：目前最多16CPU、128GB RAM，對目前來說，可算的網(wǎng)格點數(shù)超過4億點，注意：可算并不意味著計算速度的加快，而仍是FIT線性，F(xiàn)EM二次方例如 ：對于有限元方法，如果10 萬個網(wǎng)格點需要10 小時CPU，則100

3、 萬點則需1000 小時！第7頁/共173頁仿真環(huán)境現(xiàn)本公司所使用的仿真計算機配置如下以下所有仿真時間均按此機型給出lDell Dimension 4600 w/HT n-series (VID) DesktoplP4 2.8GHz (HT) CPUl2GB SDRAMlWindows XP Professional第8頁/共173頁目 次p概述p電大天線實例展示p電大RCS實例展示p電大天線仿真全過程演示p電大RCS仿真全過程演示p電磁仿真技巧匯總第9頁/共173頁CST MWS 培訓(xùn)教程電大天線實例展示第10頁/共173頁各類天線（1）波導(dǎo)裂縫天線微帶天線陣平板裂縫天線陣微帶天線陣拋物面天

4、線第11頁/共173頁各類天線（2）彈載八木天線彈載遙測天線第12頁/共173頁各類天線（3）機載天線第13頁/共173頁各類天線（4）艦船天線TEM暗室Vivaldi寬帶天線第14頁/共173頁各類天線（5）衛(wèi)星天線仿真細節(jié)第15頁/共173頁各類天線（5）分形天線頭盔天線第16頁/共173頁標(biāo)準(zhǔn)RCS測試 NASA第17頁/共173頁標(biāo)準(zhǔn)RCS定義角錐第18頁/共173頁整機RCS仿真第19頁/共173頁相陣天線RCS第20頁/共173頁波導(dǎo)開槽天線模型結(jié)構(gòu)圖模型結(jié)構(gòu)圖3D3D方向圖方向圖各向尺寸：各向尺寸：330.51網(wǎng)格點數(shù)：網(wǎng)格點數(shù)：244,766計算時間：計算時間：3030 m2D

5、2D方向圖方向圖統(tǒng)計數(shù)據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù) 50個裂縫頻帶812 G第21頁/共173頁模型結(jié)構(gòu)圖第22頁/共173頁3D方向圖 第23頁/共173頁2D方向圖 第24頁/共173頁平面微帶天線模型結(jié)構(gòu)圖模型結(jié)構(gòu)圖3D3D方向圖方向圖各向尺寸：各向尺寸：183.50.35網(wǎng)格點數(shù)：網(wǎng)格點數(shù)：722,304計算時間：計算時間：4 h2D2D方向圖方向圖統(tǒng)計數(shù)據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù) 244個輻射單元頻帶58 G第25頁/共173頁模型結(jié)構(gòu)圖第26頁/共173頁3D方向圖第27頁/共173頁2D方向圖 第28頁/共173頁開槽天線陣模型結(jié)構(gòu)圖模型結(jié)構(gòu)圖仿真方向圖（仿真方向圖（2D2D）各向尺寸：各向尺寸：19.510.5

6、1網(wǎng)格點數(shù)：網(wǎng)格點數(shù)：9,851,010計算時間：計算時間：35 h（一天半）測試方向圖（測試方向圖（2D2D）統(tǒng)計數(shù)據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)326個裂縫頻帶1520 G第29頁/共173頁模型結(jié)構(gòu)圖第30頁/共173頁2D計算方向圖第31頁/共173頁2D測試方向圖第32頁/共173頁結(jié)果比較第33頁/共173頁微帶天線陣模型結(jié)構(gòu)圖模型結(jié)構(gòu)圖3D3D方向圖方向圖各向尺寸：各向尺寸：12121網(wǎng)格點數(shù)：網(wǎng)格點數(shù)：720,792計算時間：計算時間：3.5 h2D2D方向圖方向圖統(tǒng)計數(shù)據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)1010 單元頻率1540 G第34頁/共173頁模型結(jié)構(gòu)圖第35頁/共173頁3D方向圖第36頁/共173頁2D方向

7、圖第37頁/共173頁拋物面天線模型結(jié)構(gòu)圖模型結(jié)構(gòu)圖3D3D方向圖方向圖各向尺寸：各向尺寸：406666網(wǎng)格點數(shù)：網(wǎng)格點數(shù)：7,241,040計算時間：計算時間：2.5 h2D2D方向圖方向圖統(tǒng)計數(shù)據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)頻率2.5 G第38頁/共173頁模型結(jié)構(gòu)圖長度8 m (66.7 )觀察頻率2.5 G 120 mm第39頁/共173頁3D方向圖第40頁/共173頁2D方向圖第41頁/共173頁飛行器八木天線模型結(jié)構(gòu)圖模型結(jié)構(gòu)圖3D3D計算方向圖計算方向圖各向尺寸：各向尺寸：14714網(wǎng)格點數(shù)：網(wǎng)格點數(shù)：728，248計算時間：計算時間：12 m2D2D計算方向圖計算方向圖統(tǒng)計數(shù)據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)頻率35 G

8、頻帶35 G第42頁/共173頁3D結(jié)構(gòu)第43頁/共173頁3D方向圖第44頁/共173頁2D方向圖第45頁/共173頁彈體天線模型結(jié)構(gòu)圖模型結(jié)構(gòu)圖單元天線方向圖單元天線方向圖各向尺寸：各向尺寸：1022網(wǎng)格點數(shù)：網(wǎng)格點數(shù)：1,205,936計算時間：計算時間：13 m同相陣列方向圖同相陣列方向圖統(tǒng)計數(shù)據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)頻帶23 G第46頁/共173頁模型結(jié)構(gòu)圖背部鏡像天線構(gòu)成天線陣第47頁/共173頁3D方向圖單元天線第48頁/共173頁3D方向圖同相天線陣第49頁/共173頁3D方向圖反相天線陣第50頁/共173頁飛機天線模型結(jié)構(gòu)圖模型結(jié)構(gòu)圖3D3D方向圖方向圖各向尺寸：各向尺寸：1363584網(wǎng)

9、格點數(shù)：網(wǎng)格點數(shù)：7,502,950計算時間：計算時間：0.5 h2D2D方向圖方向圖統(tǒng)計數(shù)據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)頻率3 G第51頁/共173頁模型結(jié)構(gòu)圖第52頁/共173頁3D方向圖第53頁/共173頁2D方向圖第54頁/共173頁MWEE 2000 - Benchmark Vivaldi-AntennaCurrent-Distributionat 10 GHzS-Parameter in dB01020f / GHzfrq-range: 0-10 GHzCpu-time: 15 MinutesPentium 2 - 450 MHzHFSS: 2 h 23Database-Slide第55頁/共173頁

10、A Ka-band Planar Printed Antipodal Linearly-tapered Slot AntennaMicrowave Journal, July 2001 By Meng-Chung Tsai and Huey-Ru Chuang Vivaldi Antenna Study 1/3Comparison to FEM and Measured ResultsDatabase-Slide第56頁/共173頁MWS Red LineMeasured Blue LineMWS side lobe accuracyNote the shoulder accuracy.Viv

11、aldi Antenna Study 2/3Comparison to FEM and Measured ResultsDatabase-Slide第57頁/共173頁“The total computing time (HFSS FEM) is about 9 hours, including 18 iterations at 30 GHz, . The computing platform is a Pentium-III 600 PC with 1GB RAM.”The total computing time in CST Microwave Studio (FITD) is 34 m

12、inutes. The computing platform is a Pentium-III 700 PC with 256 MB RAM. Solver Statistics: Number of meshnodes: 125400 Number of processors used: 1 Mesh generation time: 25 s Solver time: 2017 s - Total time: 2042 s (= 0 h, 34 m, 2 s )With CST Microwave Studio, you receive the highest accuracy in th

13、e shortest amount of time!Vivaldi Antenna Study 3/3Comparison to FEM and Measured ResultsDatabase-Slide第58頁/共173頁寬帶天線模型結(jié)構(gòu)圖模型結(jié)構(gòu)圖3D 3D 方向圖方向圖各向尺寸：各向尺寸：124網(wǎng)格點數(shù)：網(wǎng)格點數(shù)：563,013計算時間：計算時間：15 m2D 2D 方向圖方向圖統(tǒng)計數(shù)據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)頻帶015 G第59頁/共173頁模型結(jié)構(gòu)圖第60頁/共173頁3D 方向圖第61頁/共173頁2D 方向圖第62頁/共173頁VSWR第63頁/共173頁艦船天線模型結(jié)構(gòu)圖模型結(jié)構(gòu)圖3D 3D

14、 方向圖方向圖各向尺寸：各向尺寸：110.5網(wǎng)格點數(shù)：網(wǎng)格點數(shù)：1,071,840計算時間：計算時間：12 m2D 2D 方向圖方向圖統(tǒng)計數(shù)據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)頻帶0150 M第64頁/共173頁模型結(jié)構(gòu)圖第65頁/共173頁3D 方向圖第66頁/共173頁2D 方向圖第67頁/共173頁GTEM室模型結(jié)構(gòu)圖模型結(jié)構(gòu)圖同軸線饋電端同軸線饋電端各向尺寸：各向尺寸：444198144應(yīng)用頻率外推技術(shù)！應(yīng)用頻率外推技術(shù)！網(wǎng)格點數(shù)：網(wǎng)格點數(shù)：6,841,260計算時間：計算時間：30 m幅頻曲線幅頻曲線EyEy統(tǒng)計數(shù)據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)頻帶020 G012345674.884.894.94.914.924.934.944

15、.954.964.97 Frequency ( GHz ) Magnitude ( V/m ) Ey ( Coordinate Re-transformation ) 第68頁/共173頁立體圖第69頁/共173頁后視圖第70頁/共173頁同軸線饋電端 第71頁/共173頁Probe設(shè)置第72頁/共173頁幅頻曲線Ey012345674.884.894.94.914.924.934.944.954.964.97 Frequency ( GHz ) Magnitude ( V/m ) Ey ( Coordinate Re-transformation ) 第73頁/共173頁分形天線電流分布遠場

16、Database-Slide第74頁/共173頁分形天線Database-Slide第75頁/共173頁分形天線Database-Slide第76頁/共173頁Database-Slide頭盔超高頻天線及其輻射SARNaval Post Graduate School Dept of Electrical Engineering, Monterey, CA美國海軍研究生院 電子工程系 加州Monterey第77頁/共173頁Database-Slide頭盔超高頻天線及其輻射頭盔超高頻天線及其輻射SARSAR第78頁/共173頁Database-Slide頭盔超高頻天線：頭盔超高頻天線：VSWR

17、VSWR及方向圖及方向圖第79頁/共173頁目 次p概述p電大天線實例展示p電大RCS實例展示p電大天線仿真全過程演示p電大RCS仿真全過程演示p電磁仿真技巧匯總第80頁/共173頁CST MWS 培訓(xùn)教程電大RCS實例展示第81頁/共173頁RCS的基本概念雷達能檢測、跟蹤和識別目標(biāo)，是因為存在回波信號回波信號反映出目標(biāo)的特性，可歸納為一個有效面積即雷達截面積（RCS）RCS的定義：式中，E0是照射到目標(biāo)處的入射電場強度Es是雷達所在處的散射波的電場強度通常我們只關(guān)心后向散射（反射回波源方向的能量），即后向RCS20224limEERsR第82頁/共173頁標(biāo)準(zhǔn)：RCS Benchmark(

18、NASA Ames Research Center)模型結(jié)構(gòu)圖模型結(jié)構(gòu)圖BenchmarkBenchmark各向尺寸：各向尺寸：214.54.5網(wǎng)格點數(shù)：網(wǎng)格點數(shù)：8,080,884計算時間：計算時間：4 h仿真結(jié)果對比仿真結(jié)果對比仿真結(jié)果統(tǒng)計仿真結(jié)果統(tǒng)計第83頁/共173頁模型結(jié)構(gòu)圖圓錐高605 mm半徑75 mm觀察頻率9G33.3 mm第84頁/共173頁平面波設(shè)置第85頁/共173頁Benchmark 仿真與測試結(jié)果實線為測試結(jié)果虛線為作者所編軟件仿真結(jié)果第86頁/共173頁結(jié)果對比后向后向RCS(H)(RCS(H)() )-180-170-160-100測試值測試值(dB)(dB)-

19、35-44-52-15作者仿真值作者仿真值(dB)(dB)-33-50-54-15MWSMWS仿真值仿真值(dB)(dB)-35.72-42.94-49.99-14.76第87頁/共173頁教程：角反射體的RCS要求：計算角反射體的后向RCS尺寸：邊長均為50mm，壁厚2mm頻率：10GHz模型結(jié)構(gòu)圖全向RCS后向RCS理論值理論值-11.8 dBsm仿真值仿真值-12.3 dBsm第88頁/共173頁建模前設(shè)置因相關(guān)設(shè)置前面已詳細敘述過，故此處不再贅述建模前設(shè)置步驟：1. 開始新項目2. 選擇Antenna (in Free Space, waveguide) 模板3. 設(shè)置工作平面為（10

20、0，10，10）4. 單位（mm，GHz）不作改變5. 背景材料（Normal）不作改變第89頁/共173頁創(chuàng)建方塊選中立方體工具，直接按ESC鍵，在彈出窗口中輸入以下數(shù)據(jù)并確定Xmin=Ymin=Zmin=0, Xmax=Ymax=Zmax=50, Layer=PEC一個邊長為50mm的PEC正方體便創(chuàng)建完畢第90頁/共173頁移動工作坐標(biāo)系1. 依次選取正方體的三個頂點2. 點擊 將WCS的UV面與此 三點確定的平面對齊為了使用UV刀來切割物體，得先移動工作坐標(biāo)系UV刀：將被選物體沿UV平面一分為二第91頁/共173頁切割2. 執(zhí)行主菜單命令 Objects-Slice by UV Pla

21、ne 用UV平面將其切割為兩個物體1. 雙擊主視圖中物體 或單擊NT相應(yīng)項目 將其選中3. 選擇其中較大的一塊 按Del鍵，將其刪除 僅余下一個四面體UV刀刪除第92頁/共173頁成型3. 執(zhí)行主菜單命令 Objects-Shell Solid or Thicken Sheet 選擇DirectionOutside，輸入Thickness21. 選取四面體的斜面2. 選中四面體4. 確定，建模完成！使用去殼工具，可很方便的一步成型第93頁/共173頁建模后設(shè)置1. 設(shè)置頻率范圍為013GHz2. 邊界條件（Boundary Condition）不做改變（均為Open (add space)邊界

22、）3. 設(shè)置一個10G 的 Farfield/RCS 監(jiān)視器用TEM波激勵時下頻可設(shè)置為0上頻為待求頻率的倍注：激勵為平面波時， Farfield/RCS 監(jiān)視器得出的就是RCS方向圖第94頁/共173頁設(shè)置平面波RCS問題的激勵均為平面波選擇主菜單 Solve-Plane Wave，彈出平面波設(shè)置窗口設(shè)置傳播方向為(-1, -1, -1)（軸線方向入射），電場矢徑為(0.5, 0.5, -1)傳播方向電場矢徑第95頁/共173頁設(shè)置求解器選擇主菜單 Solve-Transient Solver采用缺省設(shè)置，直接啟動仿真激勵源為平面波第96頁/共173頁仿真結(jié)果全向RCS選擇 NT-farfi

23、elds-farfield (f=10)pw，觀察全向RCS后向RCS可以通過觀察相應(yīng)的二維切面得到后向RCS為入射波反方向第97頁/共173頁仿真結(jié)果設(shè)置觀察面雙擊遠場主視圖，彈出遠場視圖設(shè)置窗口請選擇 Plot type 框中的 Polar并選擇 Vary/Angle step width 框中的 Theta，在 Phi 欄中輸入45，點擊Ok觀察Phi為45平面的RCS第98頁/共173頁仿真結(jié)果后向RCS觀察主視圖中的二維方向圖，其主瓣和副瓣分別表征了前向和后向RCS將主瓣增益減去旁瓣抑制度，即可得后向RCS(-10.0)(-2.3)-12.3 dBsm后向RCS前向RCS注：本例較特

24、殊，故后向RCS可方便得出，一般的，可選擇File-Export-Plot Data (ASCII)，在導(dǎo)出文件中查看特定角度的RCS第99頁/共173頁理論值角反射體入射沿對稱軸入射的RCS理論值為其中， 為有效面積224effARCS 本例角反射體的直角邊長為，對10GHz的觀察頻率，波長為代入公式，算得effA對直角邊長為a的直角正角反射體，斜面的等邊三角形邊長為 ，斜面面積（有效面積）為 ，則a2223a243aRCS dBsmmRCS84.1106545. 02第100頁/共173頁結(jié)論從上表可以看出，仿真值與理論值的誤差僅為4經(jīng)過收斂性分析，誤差還可進一步減小此經(jīng)典散射體的仿真結(jié)果

25、，證明了MWS對RCS仿真的準(zhǔn)確性和有效性理論值理論值-11.8 dBsm仿真值仿真值-12.3 dBsm誤差誤差4第101頁/共173頁飛機RCS模型結(jié)構(gòu)圖模型結(jié)構(gòu)圖3D 3D 散射方向圖散射方向圖各向尺寸：各向尺寸：1363584網(wǎng)格點數(shù)：網(wǎng)格點數(shù)：8,516,130計算時間：計算時間：0.5 h2D 2D 散射方向圖散射方向圖仿真結(jié)果統(tǒng)計仿真結(jié)果統(tǒng)計頻率3 G第102頁/共173頁模型結(jié)構(gòu)圖機腹介質(zhì)涂敷第103頁/共173頁3D 散射方向圖第104頁/共173頁2D 散射方向圖后向RCS第105頁/共173頁目 次p概述p電大天線實例展示p電大RCS實例展示p電大天線仿真全過程演示p電大

26、RCS仿真全過程演示p電磁仿真技巧匯總第106頁/共173頁CST MWS 培訓(xùn)教程電大天線仿真全過程演示第107頁/共173頁衛(wèi)星上天線布局優(yōu)化天線單元結(jié)構(gòu)圖天線單元結(jié)構(gòu)圖衛(wèi)星結(jié)構(gòu)圖衛(wèi)星結(jié)構(gòu)圖各向尺寸：各向尺寸：151326網(wǎng)格點數(shù)：網(wǎng)格點數(shù)：7,132,392計算時間：計算時間：3.5 h完整衛(wèi)星結(jié)構(gòu)圖完整衛(wèi)星結(jié)構(gòu)圖仿真結(jié)果統(tǒng)計（平板衛(wèi)星）仿真結(jié)果統(tǒng)計（平板衛(wèi)星）第108頁/共173頁單元天線技術(shù)要求單元天線：/4同軸線饋電的雙臂背射螺旋天線技術(shù)要求：俯仰角1度的范圍大于G1 dB俯仰角2度范圍內(nèi)大于G2 dB初始數(shù)據(jù)：對方提供優(yōu)化變量：螺旋直徑、螺距優(yōu)化區(qū)間：對方提供第109頁/共173

27、頁初始單元天線初始天線嚴(yán)格按照初始數(shù)據(jù)建模第110頁/共173頁網(wǎng)格剖分錯誤死機：設(shè)置好頻率后，剖分網(wǎng)格時死機，Why？檢查：因螺旋線是嵌入在介質(zhì)棒中，在建模時，將介質(zhì)棒和螺旋線進行了插入操作，使得介質(zhì)棒的結(jié)構(gòu)非常零碎，造成網(wǎng)格剖分非常困難，需要很長的時間，出現(xiàn)假死機現(xiàn)象技巧：在CST MWS中，PEC和介質(zhì)重迭時，可以不用進行插入操作，系統(tǒng)默認PEC的優(yōu)先級最高解決：將插入操作去掉，再重新設(shè)置頻率，一切恢復(fù)正常第111頁/共173頁 內(nèi)部端口新增加了內(nèi)部端口的功能此問題中，同軸線的長度對問題的影響不大將同軸線縮短，將端口設(shè)置在同軸線內(nèi)部可以減少網(wǎng)格數(shù)量，加快仿真速度2D方向圖疊加顯示第112

28、頁/共173頁螺旋線修改實際：螺旋線截面為直徑1mm的圓修正：將截面改為22mm2的矩形目的：加快收斂，避免出現(xiàn)壞點60點入收斂25點入收斂V.S.第113頁/共173頁天線單元結(jié)構(gòu)圖第114頁/共173頁天線單元收斂性分析收斂性分析：精細的結(jié)構(gòu)需要精細的網(wǎng)格 2020點入點入2525點入點入25點入第115頁/共173頁天線單元優(yōu)化要求：希望得到半空間全向天線優(yōu)化：增益最小(Results-Template Based Postprocessing)優(yōu)化第116頁/共173頁衛(wèi)星天線技術(shù)要求優(yōu)化變量：根據(jù)星體方向圖優(yōu)化天線的低仰角覆蓋性能技術(shù)要求：俯仰角1度的范圍大于G3 dB俯仰角2度范圍

29、內(nèi)大于G4 dB初始數(shù)據(jù)：對方提供優(yōu)化變量：天線架高、水平位置和傾角優(yōu)化區(qū)間：對方提供第117頁/共173頁下接金屬板下接2金屬板下接1m2金屬板與實測結(jié)果對比吻合第118頁/共173頁局部網(wǎng)格加密根據(jù)前面的收斂結(jié)果（25點入），確定螺旋線的最大分辨網(wǎng)格再采用局部加密，用最少的網(wǎng)格數(shù)得到精確的結(jié)果達到速度和精度的最優(yōu)第119頁/共173頁天線單元無限大地平面下接1m2金屬板6,047,612點 下接無限大電邊界294,120點第120頁/共173頁衛(wèi)星結(jié)構(gòu)圖第121頁/共173頁平板衛(wèi)星（一）第122頁/共173頁平板衛(wèi)星（二）第123頁/共173頁局部網(wǎng)格加密第124頁/共173頁平板衛(wèi)星

30、V.S. 完整星體平平板板衛(wèi)衛(wèi)星星完完整整星星體體PhiPhi180180PhiPhi135135 第125頁/共173頁完整衛(wèi)星結(jié)構(gòu)圖星體m見方帆板每側(cè)長m總長度14m頻率：23GHz第126頁/共173頁帆板逐步逼近逐步增加帆板數(shù)量觀察其影響證實用平板衛(wèi)星仿真的可行性第127頁/共173頁VBA統(tǒng)計分析程序界面Theta變化范圍Phi變化范圍頻率和極化選擇各區(qū)域的統(tǒng)計結(jié)果第128頁/共173頁VBA統(tǒng)計分析程序內(nèi)容利用CST MWS內(nèi)置的VBA編譯器可以很輕松的編制出遠場輻射性能統(tǒng)計分析程序在此模型中，運行此VBA，一次就可全部得出各個區(qū)域的l平均增益l不滿足增益門限值的角度范圍l不滿足門

31、限值的角度位置及均方差l最小增益及位置l在此程序的輔助下，可以很容易的得出最佳天線布局第129頁/共173頁目 次p概述p電大天線實例展示p電大RCS實例展示p電大天線仿真全過程演示p電大RCS仿真全過程演示p電磁仿真技巧匯總第130頁/共173頁CST MWS 培訓(xùn)教程電大RCS仿真全過程演示第131頁/共173頁相控陣天線RCS模型結(jié)構(gòu)圖模型結(jié)構(gòu)圖3D3D散射方向圖散射方向圖各向尺寸：各向尺寸：35.5340.3網(wǎng)格點數(shù)：網(wǎng)格點數(shù)：4325650計算時間：計算時間：2 24 h2D2D散射方向圖散射方向圖仿真結(jié)果統(tǒng)計仿真結(jié)果統(tǒng)計1000個三角頻帶517 G第132頁/共173頁縮小模型分析

32、錯誤1/81/8結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)1/41/4結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)1/21/2結(jié)構(gòu)（下）結(jié)構(gòu)（下）1/21/2結(jié)構(gòu)（上）結(jié)構(gòu)（上）第133頁/共173頁縮小模型分析正確1/51/5結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)2/52/5結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)3/53/5結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)4/54/5結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)第134頁/共173頁貼片厚度分析此模型的三角陣厚度為，使得最小網(wǎng)格亦減小為，極大的增加了仿真時間。因所求頻率的波長為數(shù)十mm，將三角陣厚度增加到1mm，理應(yīng)對結(jié)果影響不大?，F(xiàn)用1/5尺寸的模型來驗證此猜想。從上可以看出，厚度在/10范圍內(nèi)變化，對后向RCS不會造成實際性的影響。故以后我們均采用1mm厚的三角陣來仿真計算，以加快仿真速度。厚度厚度 (mm)(mm)0.03

33、50.21后向后向 RCS(dB)RCS(dB) -14.81 -15.01 -15.28第135頁/共173頁完整模型結(jié)構(gòu)圖第136頁/共173頁平面波設(shè)置第137頁/共173頁3D散射方向圖第138頁/共173頁2D散射方向圖后向RCS第139頁/共173頁靈敏度分析Theta15（后向RCS）位于極靈敏區(qū)，對角度非常敏感 而采用CST MWS的數(shù)值仿真的靈敏度卻可以達到很高第140頁/共173頁目 次p概述p電大天線實例展示p電大RCS實例展示p電大天線仿真全過程演示p電大RCS仿真全過程演示p電磁仿真技巧匯總第141頁/共173頁CST MWS 培訓(xùn)教程電磁仿真技巧匯總第142頁/共1

34、73頁基本概念：網(wǎng)絡(luò)理論H(w)x(t)y(t)H(w) = F y(t) / F x(t) S21(w)a1(t)b2(t)S21(w) = F b2(t) / F a1(t) 路理論場理論第143頁/共173頁基本概念：時域vs頻域S21(w)a1(t)b2(t)S21(w) = F b2(t) / F a1(t) 時域S21(w)A1(w)B2(w)S21(w) = B2(w) / A1(w) 頻域第144頁/共173頁基本概念：時域vs頻域 (2)S21(w)a1(t)b2(t)時域S21(w)A1(w)B2(w)而頻域則簡單為從f1掃頻至f2頻域欲求：頻率范圍為f1 f2a1(t)的

35、信號帶寬要足夠包含f1到f2的范圍所以程序中要將fmin=f1/1.3 和 第145頁/共173頁基本概念：時域算法時域中的輸入信號關(guān)心的帶寬 (e.g. 1-6 GHz)FFT時域分析時域中的反射信號FFT, ARF頻域中的反射信號AmS11S11 versus frequency相除不會錯過一個響應(yīng) !第146頁/共173頁頻帶范圍設(shè)置1、如待考察頻率為f1f2（對點頻，f1f2），則 Fmin Fmax2、如主模的截止頻率為fcut，則必須保證 FminfcutcutfNO ！第147頁/共173頁善加利用PBA善加利用CST MWS專有的PBA技術(shù)較稀疏的網(wǎng)格亦可完美逼近斜面和曲面結(jié)構(gòu)

36、點入網(wǎng)格總數(shù) CPU時間增益相對誤差10 244,76630 m0.420 851,2002 h第148頁/共173頁CST專有技術(shù)：PBATM 理想邊界擬合1998第149頁/共173頁去掉小網(wǎng)格降低Ratio，去掉不必要的細小的網(wǎng)格，可大大加快仿真速度第150頁/共173頁微帶端口范圍設(shè)置采用波導(dǎo)端口對微帶進行饋電如介質(zhì)的介電常數(shù)為，厚度為h則可設(shè)置端口的高度寬度h5第151頁/共173頁頻率和長度外推對場量漸變的結(jié)構(gòu)采用頻率外推和長度外推技術(shù)可計算超大電尺寸的模型高頻大尺寸結(jié)構(gòu)低頻小尺寸結(jié)構(gòu)第152頁/共173頁真實模型逼近分析對于形狀復(fù)雜結(jié)構(gòu)，采用真實模型逼近分析可最大限度的保證仿真結(jié)

37、果真實可信第153頁/共173頁結(jié)果后處理模板結(jié)果后處理模板（Results-Template Based Postprocessing）功能非常強大，可用其替代很多已往必須依靠自編VBA來實現(xiàn)的功能（如自動進行收斂性分析），并極大的擴展了優(yōu)化和參數(shù)掃描的范圍單個數(shù)值一維曲線眾多模板掃描對象優(yōu)化目標(biāo)一網(wǎng)打盡第154頁/共173頁自動收斂性分析（一）現(xiàn)以系統(tǒng)自帶的偶極子天線（Help-Examples Overview-Transient Analysis Examples-Antennas-Dipole Antenna）為例講述利用結(jié)果后處理模板來自動進行收斂性分析的全過程定義參數(shù)meshline賦初值10將其作為網(wǎng)格設(shè)置變量填入第155頁/共173頁自動收斂性分析（二）選擇結(jié)果后處理模板中的0D Results中的Farfield模板將Plot Range改為3D Plot后，OK確認由此設(shè)置了遠場增益模板第156頁/共173頁自動收斂性分析（三）在瞬態(tài)求解器對話框中選擇參數(shù)掃描（Par. Sweep）選擇參數(shù)meshline并完成如下設(shè)置后點擊S