MIMO天线系统的CST仿真设计实例（上）

这两期我们学习一下MIMO系统设计与调试。由一个三角型偶极子天线建模开始，到两个天线位置关系的对比和调试，再到四天线MIMO整体调试。

1.    单天线

用天线模板，然后画个三角形的二维曲线，参数化坐标方便以后调试：

这里Gap=3,  R=1, L1=19.1。将WCS对齐在直角点，画个半径为R的圆作为截面。 

用Sweep Curve功能，先选中circle1，回车，然后选polygon1。 

然后我们切开直角位置。先将WCS旋转至UV平面作为切面。 

用UV平面切割： 

然后选择切开的面，Modify face功能将其移开L2=3： 

同理移开另一个面： 

在斜边上的两个切面也移开一定距离，用于定义端口：

选择两个圆边，定义端口： 

频域求解器开始仿真： 

可见目前天线在3.5GHz还算能工作，S11没有很好，也没有10dB带宽。阻抗为26.8欧姆，虽没有匹配到我们的端口50，但不用担心，我们仍然可以用这个设计学习和调试MIMO系统，因为其他天线加入后仍可再调匹配。 

可查看频域自动计算了哪些频点： 

可查看频域网格： 

加上背景之后的网格： 

2.    双天线---正交型 

下面我们看两个天线的情况。首先是端口方向的偶极子主干相互正交的情况，也就是复制天线和端口，旋转90度： 

再次仿真，可见此时S11变好，Z11变好，匹配变好，带宽也很宽，深感庆幸~

多天线就可以看互偶了，S21=-4.3dB, 还是很强的。

下面我们看一下MIMO的表现，添加两个后处理，分别用S参数计算包络相关系数（Envelope Correlation Coefficient，简称ECC）和分集增益（Diversity Gain，简称DG）。 

可见此时ECC=0.0125，我们以这个值为起始MIMO系统的参考表现。由于DG是直接从ECC得出的，（DG=10*sqrt(1-ECC)，详情见帮助help），所以我们就关注ECC的值就好了，越低说明两个天线相关性越低，MIMO系统越好。

目前ECC=0.0125已经非常好了，现实MIMO设计中0.3以下就算不错了。那么该MIMO系统S21很强，为什么ECC还这么好呢？这要看S参数如何计算ECC。很多文献可参考：

Chen, Z. N., Low, X. N., & See, T.S. P. (2011). Analysis and Optimization of Compact Suspended Plate MIMOAntennas. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 59(1),263–270. doi: 10.1109/tap.2010.2090478

所以根据定义，虽然S21不够好，只要匹配的好，ECC仍然可以很低。再看下远场图，明显天线１的远场不再是偶极子甜甜圈远场了，收到下面天线的影响。 

其实感兴趣的朋友可以手动输入公式验证ECC的结果：

小结：

本案例学习如何参数化建模，还有从S参数计算ECC和DG。下期我们再介绍双天线平行的情况，和四天线的MIMO，以及远场也能计算ECC和DG。