K波段園極化反射面天線設(shè)計(jì)流程

1、 直接導(dǎo)出CST MWS 三維模型功 能概覽K波段園極化反射面天線設(shè)計(jì)流程12 43 5786K波段(22GHz園極化反射面天線1包含一個(gè)正交模饋源喇叭2和一個(gè)主反射面3。正交模饋源喇叭2又分為園波紋喇叭4和正交模轉(zhuǎn)換器5(OMT。正交模轉(zhuǎn)換器5又可以分解為轉(zhuǎn)換器6,延時(shí)波導(dǎo)段7和方圓輸入轉(zhuǎn)換節(jié)8。直接將整個(gè)反射面天線1放在一起進(jìn)行全波仿真是不可取的,因?yàn)樗粋€(gè)70個(gè)波長(zhǎng)的主反射面3,同時(shí)又含有直徑僅為10.06mm圓波導(dǎo)組成的OMT 5以及精細(xì)的波紋喇叭4。無(wú)論采用哪一個(gè)單一的算法均無(wú)法有效地勝任此仿真。采用不同的算法仿真不同的部分進(jìn)行各個(gè)擊破,才是總為明智的方法。如何進(jìn)行拆分則需要工程

2、師對(duì)天線的工作原理、微波網(wǎng)絡(luò)概念以及哪種算法對(duì)哪種結(jié)構(gòu)最為有效均要有所了解。以下我們將整個(gè)仿真拆分為六個(gè)場(chǎng)仿真(4、6、7、8、2、3。下圖中的T、F和I分別表示CST MWS中的時(shí)域、頻域有限元和積分方程求解器。所有這些仿真均在一個(gè)CST工程下進(jìn)行,這就是CST系統(tǒng)組合仿真技術(shù)。流程為:a波紋喇叭方向圖設(shè)計(jì)仿真:采用T對(duì)波紋喇叭4進(jìn)行遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖場(chǎng)仿真;bOMT分部件S參數(shù)仿真:采用F分別對(duì)6、7、8進(jìn)行S參數(shù)場(chǎng)仿真;c整個(gè)OMT組件S參數(shù)仿真:在CST DS中將6、7、8組合在一起形成完整的OMT 5進(jìn)行S參數(shù)路仿真;dOMT饋源喇叭方向圖仿真:再在CST DS中將c中的5與a中4組合成完整

3、的正交模饋源喇叭2,利用DS與MWS的場(chǎng)路協(xié)同仿真得到在兩個(gè)正交端口輸入情況下合成方向圖;e反射面天線方向圖仿真:最后,在CST MWS中將此方向圖作為遠(yuǎn)場(chǎng)源加載到反射面焦點(diǎn)上,采用I(即多層快速多極子法得到最終反射面天線的方向圖。下面,我們將整個(gè)仿真一步一步地簡(jiǎn)要介紹一下,供讀者參考。系統(tǒng)組合仿真技術(shù)(SAM CST DS + CST MWS(T、F、Ia波紋喇叭方向圖設(shè)計(jì)仿真啟動(dòng)Antenna Magus天線庫(kù)v3.3(內(nèi)含175種天線,選擇Corrugated conical horn antenna(圓錐波紋喇叭天線,給定中心頻率,點(diǎn)擊Design,Magus即給出一個(gè)全參數(shù)化的CST

4、 MWS仿真模型。啟動(dòng)CST,直接打開此工程文件即可。給定15dB波束照射寬度,采用CST MWS時(shí)域求解器和內(nèi)置的優(yōu)化器對(duì)齒槽進(jìn)行優(yōu)化,最終得到滿足照射角下最低駐波的喇叭天線設(shè)計(jì)。在同一個(gè)物理端口位置處,定義兩個(gè)相互正交的端口模式,形成兩個(gè)波導(dǎo)端口。天線/ RCS54b OMT 分部件S 參數(shù)仿真對(duì)OMT 分析知,喇叭圓波導(dǎo)和兩路正交圓波導(dǎo)的相對(duì)位置的尺寸是不變的,即構(gòu)成約束Constraints 。喇叭、移相段、饋電E 面方圓轉(zhuǎn)換節(jié)是三個(gè)需要單獨(dú)仿真的部件,定義各自的端口和相匹配的模式數(shù),便于后續(xù)的DS 級(jí)聯(lián)。三個(gè)部件均是電小尺寸的,所以這里采用頻域有限元求解器F 進(jìn)行仿真。 c 整個(gè)OM

5、T 組件S 參數(shù)仿真 在CST 設(shè)計(jì)工作室(DS 將上述三個(gè)部件通過(guò)微波網(wǎng)絡(luò)原理圖相互連接。下圖示出原理圖和相應(yīng)的三維實(shí)體模型。DS 能夠從原理圖一鍵得到相應(yīng)的三維結(jié)構(gòu)。原理圖中黃色端口1和2為饋源的兩個(gè)正交模輸入,端口3和4則是輸出給波紋喇叭的兩個(gè)正交模式。通過(guò)在DS 中定義嵌套的Tasks ,采用SAM 技術(shù),在給定頻帶內(nèi),對(duì)1、2端口的駐波進(jìn)行優(yōu)化,同時(shí)保證端口3、4模式間的隔離度。 d 整個(gè)OMT 組件S 參數(shù)仿真仍在上面的DS 中,再將波紋喇叭的兩個(gè)正交波導(dǎo)端口連接到端口3和4上形成右下圖所示的微波網(wǎng)絡(luò)。在DS 中通過(guò)CST MWS co-simulation 場(chǎng)路協(xié)同仿真,由電路仿真得到整個(gè)正交模饋源喇叭的天線方向圖(右下下圖。e 反射面天線方向圖仿真 啟動(dòng)CST MWS 將上步得出