K波段園極化反射面天線設(shè)計流程

1、 直接導(dǎo)出CST MWS 三維模型功 能概覽K波段園極化反射面天線設(shè)計流程12 43 5786K波段(22GHz園極化反射面天線1包含一個正交模饋源喇叭2和一個主反射面3。正交模饋源喇叭2又分為園波紋喇叭4和正交模轉(zhuǎn)換器5(OMT。正交模轉(zhuǎn)換器5又可以分解為轉(zhuǎn)換器6,延時波導(dǎo)段7和方圓輸入轉(zhuǎn)換節(jié)8。直接將整個反射面天線1放在一起進行全波仿真是不可取的,因為它包含一個70個波長的主反射面3,同時又含有直徑僅為10.06mm圓波導(dǎo)組成的OMT 5以及精細的波紋喇叭4。無論采用哪一個單一的算法均無法有效地勝任此仿真。采用不同的算法仿真不同的部分進行各個擊破,才是總為明智的方法。如何進行拆分則需要工程

2、師對天線的工作原理、微波網(wǎng)絡(luò)概念以及哪種算法對哪種結(jié)構(gòu)最為有效均要有所了解。以下我們將整個仿真拆分為六個場仿真(4、6、7、8、2、3。下圖中的T、F和I分別表示CST MWS中的時域、頻域有限元和積分方程求解器。所有這些仿真均在一個CST工程下進行,這就是CST系統(tǒng)組合仿真技術(shù)。流程為:a波紋喇叭方向圖設(shè)計仿真:采用T對波紋喇叭4進行遠場方向圖場仿真;bOMT分部件S參數(shù)仿真:采用F分別對6、7、8進行S參數(shù)場仿真;c整個OMT組件S參數(shù)仿真:在CST DS中將6、7、8組合在一起形成完整的OMT 5進行S參數(shù)路仿真;dOMT饋源喇叭方向圖仿真:再在CST DS中將c中的5與a中4組合成完整

3、的正交模饋源喇叭2,利用DS與MWS的場路協(xié)同仿真得到在兩個正交端口輸入情況下合成方向圖;e反射面天線方向圖仿真:最后,在CST MWS中將此方向圖作為遠場源加載到反射面焦點上,采用I(即多層快速多極子法得到最終反射面天線的方向圖。下面,我們將整個仿真一步一步地簡要介紹一下,供讀者參考。系統(tǒng)組合仿真技術(shù)(SAM CST DS + CST MWS(T、F、Ia波紋喇叭方向圖設(shè)計仿真啟動Antenna Magus天線庫v3.3(內(nèi)含175種天線,選擇Corrugated conical horn antenna(圓錐波紋喇叭天線,給定中心頻率,點擊Design,Magus即給出一個全參數(shù)化的CST

4、 MWS仿真模型。啟動CST,直接打開此工程文件即可。給定15dB波束照射寬度,采用CST MWS時域求解器和內(nèi)置的優(yōu)化器對齒槽進行優(yōu)化,最終得到滿足照射角下最低駐波的喇叭天線設(shè)計。在同一個物理端口位置處,定義兩個相互正交的端口模式,形成兩個波導(dǎo)端口。天線/ RCS54b OMT 分部件S 參數(shù)仿真對OMT 分析知,喇叭圓波導(dǎo)和兩路正交圓波導(dǎo)的相對位置的尺寸是不變的,即構(gòu)成約束Constraints 。喇叭、移相段、饋電E 面方圓轉(zhuǎn)換節(jié)是三個需要單獨仿真的部件,定義各自的端口和相匹配的模式數(shù),便于后續(xù)的DS 級聯(lián)。三個部件均是電小尺寸的,所以這里采用頻域有限元求解器F 進行仿真。 c 整個OM

5、T 組件S 參數(shù)仿真 在CST 設(shè)計工作室(DS 將上述三個部件通過微波網(wǎng)絡(luò)原理圖相互連接。下圖示出原理圖和相應(yīng)的三維實體模型。DS 能夠從原理圖一鍵得到相應(yīng)的三維結(jié)構(gòu)。原理圖中黃色端口1和2為饋源的兩個正交模輸入,端口3和4則是輸出給波紋喇叭的兩個正交模式。通過在DS 中定義嵌套的Tasks ,采用SAM 技術(shù),在給定頻帶內(nèi),對1、2端口的駐波進行優(yōu)化,同時保證端口3、4模式間的隔離度。 d 整個OMT 組件S 參數(shù)仿真仍在上面的DS 中,再將波紋喇叭的兩個正交波導(dǎo)端口連接到端口3和4上形成右下圖所示的微波網(wǎng)絡(luò)。在DS 中通過CST MWS co-simulation 場路協(xié)同仿真,由電路仿真得到整個正交模饋源喇叭的天線方向圖(右下下圖。e 反射面天線方向圖仿真 啟動CST MWS 將上步得出