天线相位中心二:如何检查计算的天线相位中心是否正确?
作者 | Danner Dan
上一期介绍了在CST中如何计算天线的相位中心:天线相位中心(一)—— 如何计算天线的相位中心。由于天线相位中心的准确性对卫星导航系统的高精度定位至关重要,所以这一期将介绍如何检查计算的天线相位中心是否正确。
在实际情况中,绝大部分天线在整个波束空间不存在唯一的相位中心,只在方向图主瓣某一范围内相位保持相对恒定。如果辐射方向图在主瓣一定范围内(一般3dB波束宽度内即可)相位保持恒定,我们就可以判定该天线的相位中心是正确的。
沿用上一期的圆形贴片天线仿真工程,贴片天线采用同轴馈电,天线谐振频率为2.4GHz。
在Farfield
Plot > Axes 中将Axes
type设为Main
lobe alignment(主瓣对齐),并且将Coordinate
system设为Ludwig
3坐标系。设置完成后,可以看到方向图的坐标系已设置为x' y'
z',并且以垂直极化(Vertical)为主。再通过查看一维 E面远场方向图(y'oz '平面,对应Phi =
90°),确认3dB波束宽度为84°。
由于辐射方向图以垂直极化为主,所以应该选择垂直极化的相位(Vert. Phase)进行验证。
然后,再次打开Farfield Plot对话框,在General选项卡中,将Plot type改为1D Cartesian。我们要验证E面(y'oz '平面)的相位,所以在Vary / Angle step width 一栏选择Theta,并将Phi设为90°;再勾选上Plot range for polar angles 360 degree和Plot range -180..+180 degree这两个选项。
切换到Origin选项卡,可以看到默认选项是Center of bounding box,也就是计算域的中心作为远场方向图(包括相位中心计算)参考的原点。点击OK,查看主瓣在3dB波束宽度范围内相位是否恒定。
E面3dB波束宽度为84°,也就是Theta观察范围为-42°~+42°,可以看到,当以计算域中心作为参考原点时,主瓣在3dB波束宽度范围内相位不是恒定的。
我们需要将上一期计算得到的相位中心坐标作为远场原点,这样设置才能得到正确的相位。所以切记,检查天线相位中心是否正确之前,一定要将远场原点设置为计算得到的相位中心坐标!
在Farfield Plot对话框中,切换到Origin选项卡。将E面相位中心坐标输入下图所示的位置,点击OK按钮。
可以看到,当以计算的相位中心坐标作为远场参考原点时,辐射方向图主瓣上的相位恒定;因此也验证了计算的相位中心是正确的。