偶极子相控阵天线的CST仿真与优化实例

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行数值计算，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行优化，得出最优化下的器件尺寸参数。

本次讲解利用CST对偶极子相控阵天线及微带到波导转换模型进行了仿真模拟，以此来讲解CST的应用。

偶极子天线尺寸如下图，在4~12GHz的频率范围内，单个偶极子天线的工作频率谐振在f=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；②将该单个天线在x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，使用三种方法计算该天线阵的方向图。

a.单个偶极子天线模型

单个偶极子天线方向图

b. 利用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 构造四个相同的天线，都由各自的同轴线激励，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 对所有天线并行激励，只计算一次就得到远场结果。

方法三所得阵列方向图

对结果进行分析解释：

方法一：未考虑天线之间的耦合，未考虑激励之间的影响。

方法二：计算仅涉及天线结构之间的相互影响。

方法三：同时涉及结构和激励的相互影响。

综上方法三得到的仿真结果最好。