CST仿真实例：使用Assembly优化同一天线针在不同位置的性能

应用场景：在项目开发过程中可能会遇到一支天线在环境里移动位置的情况，并且在不同位置时该天线关注的性能参数均需达到指标要求。例如：天线在位置A，位置B这两点移动，这两处位置的天线S11均需小于-10dB。怎样来实现对这两处位置的天线性能折中考量呢？通过运用CST的Assembly功能，我们可以同时优化同一天线在不同位置时的性能。相较于常规的不同位置天线仿真需要在多个不同位置的天线工程文件进行反复仿真及调整，采用Assembly优化，能显著提高仿真效率。下面通过一个简单的偶极子仿真案例来展开说明。

1.常规天线建模1（位置1）

选择CST微波工作室Antenna Template, Time domain solver，通过宏命令调用Dipole Antenna，该偶极子通过参数化建模，天线所有的尺寸参数位于Parameter List中。

为便于体现偶极子的位置，引入一个材质为PEC的地板，其中dipole相对于地板Y向的偏移距离为offset，dipole相对于地板X向的距离为h1。

将Boundaries设置为open (add space), Symmetry Planes均更改为none。将此project命名为“edge_position”并保存。

2.常规天线建模2（位置2）

按照步骤1新建第2个project，模型所有参数的命名和数值保持一致（dipole相对于地板Y向的偏移距离offset除外，其数值设为-50，用来表征同一天线位于不同位置）。将此project命名为“middle_position”并保存。

3.建立系统装配与建模（SAM）

选择Modules and Tools的Assembly功能，进入装配界面。

在Assembly的工作界面上方信息提示如下图所示。有两种方式创建装配：①直接将步骤1和步骤2建立的两个Project file分别拖拽至Assembly的工作界面；②使用 Import 3D Block将“edge_position.cst”和“middle_position.cst”分别导入Assembly。

两个Project file导入Assembly后，将分别显示在导航树Assembly中的两个Block中，相应的参数也会自动带入到Assembly。

在Assembly中设置全局变量，选中Block1中的L和h1，Expression分别设为l1_SAM和h1_SAM，然后分别赋初值为80和-70。（注：仅在Assembly中设置的参数才可以进行参数优化）

同样，选中Block2中的L和h1，Expression分别设为l1_SAM和h1_SAM。Dipole位于位置1和位置2时，针对dipole的臂长l1_SAM和dipole相对于地板X向的距离h1_SAM这两个参数进行优化，以达到同一天线同时在位置1和位置2处S11＜-10dB的目的。

在路仿真界面，分别给Block1和Block2加上External port，然后在New Task中分别添加S-Parameters和Optimization，并在导航树的Task中将S-Parameters拖拽到Opt1中。

4.设置优化目标进行优化

 双击导航树Task中的Opt1进行优化参数设置，选中需要优化的全局变量，设置优化的数值范围。

接下来在Goals页面设置优化目标，分别在指定频率范围内优化S11（对应dipole在位置处）和S22（对应dipole在位置2处）达到Target，点击Start开始自动优化。

通过Assembly进行优化才能实现同时优化同一天线在不同位置的性能，因为Block1和Block2中的两个天线是完全孤立的，天线之间不存在耦合。两者可视为非同时存在的，因此计算的S Parameter没有Port1和Port2之间的传输系数。

可在Info页面看到自动优化过程的相关信息，例如优化次数，总优化时长，目前最优解等。优化完成后的S Parameter可在导航树Opt1中的 SPara1查看。

小结

以上是通过运用CST的Assembly功能，来实现同时优化同一偶极子天线在两个不同位置S11的仿真案例。大家可以借鉴此简单案例，了解Assembly的仿真流程。通过Assembly进行优化才能实现同时优化同一天线在不同位置的性能，Assembly中的两个天线可视为非同时存在，因此计算的S Parameter没有各天线Port之间的传输系数。