Моделирование излучения антенной решетки в дальней зоне
Пример реализован в версии CST Microwave Studio v5
Проблема моделирования антенных решеток весьма актуальна. Система CST Microwave Studio позволяет достаточно быстро получить точное решение для такого рода задач.
Используя симметрию решетки, сначала прорисуем один ее элемент.
В некоторой точке введем порт возбуждения, выходящий на противоположную сторону подложки.
Порт будет иметь вид металлического цилиндра, образующего коаксиальную линию с обратной металлизированной стороной подложки посредством диэлектрической трубки, заданной следующим образом.
Законченный элемент антенной решетки в разрезе будет иметь следующий вид.
Размножим полученный элемент необходимое число раз (в нашем случае решетка будет состоять из четырех элементов).
Для получения правильных характеристик антенны в дальней зоне опишем параметры поверхности области анализа, на которой располагается решетка.
Моделирование антенны будем производить в открытом пространстве, для чего соответствующим образом зададим граничные условия.
Опишем порты возбуждения.
Зададим монитор наблюдения поля в дальней зоне на частоте 2.5 ГГц.
При решении задачи будем использовать метод переходных процессов, для чего введем все необходимые для решающей программы параметры.
В процессе анализа мы получаем:
— картину силовых линий
— аналогичную картину силовых линий H-поля.
— формы импульсов в портах устройства.
— частотные зависимости передачи между портами устройства.
— частотные характеристики портов (зависимость коэффициент отражения от частоты), которые могут быть представлены на диаграмме Смита.
Далее можно посмотреть
И для него же Phi-составляющую.
Трехмерное изображение модуля диаграммы направленности одного элемента будет иметь следующий вид.
На ее сечении в полярных координатах легко найти максимум диаграммы направленности.
Следующим этапом является расчет диаграммы направленности решетки, для чего следует правильно задать параметры портов возбуждения. Для каждого из портов амплитуда и фаза может быть задана индивидуально.
Зададим противофазное возбуждение для пар портов, как показано ниже.
В этом случае диаграмма направленности всей решетки будет иметь следующий вид.
Если задать синфазное возбуждение всех портов сигналом одинаковой амплитуды,
то мы получим принципиально другую картину.
