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CST天线设计和天线阵设计—CST2013设计实例这个设计实例主要介绍和演示如何使用CST微波工作室来仿真设计分析天线和天线阵，分析给出天线、天线阵的S参数和辐射方向图等远区场性能结果。设计操作使用的软件版本是CST2013.设计实例介绍了平面天线的设计分析的全过程，以及一个2x2天线阵的仿真分析过程，在CST微波工作室中有多种不同的方法分析阵列天线问题，用户可以将单个天线的远区场叠加得到天线阵的远区场结果；用户也可以构造四个相同的天线，都有各自的激励，然后顺次分析计算所有天线后，讲分析结果合并；或者各个天线单元并行激励，只计算一次给出远场结果。我们强烈建议您仔细阅读，通过CST微波工作室开始和CST微波工作室的工作流程和求解概述手册在开始本教程前。上面描述的结构是由两个不同材料的基板和完美的电导体（PEC）。没有必要对空气进行建模，因为它会自动添加（根据当前背景材料设置），当指定的开边界条件时。这将是自动完成的一个适当的模板。用一个同轴线路实现贴片的馈电。几何作图步骤本教程将带你一步一步地通过你的模型的建设，并提供相关的屏幕截图，以使您可以加倍检查您的作品一路上。请记住在事件中撤消设施，您希望取消最后一个施工步骤。CreateaNewProject发射后的CST工作室套装你会进入开始屏幕显示您最近打开的项目列表，并允许您指定适合你要求的最佳应用。开始的最简单的方法是配置一个项目模板，该模板定义了对典型应用程序有意义的基本设置。因此，点击“新建项目”部分的“新建项目”按钮。接下来，你应该选择应用领域，这是微波和射频的例子在本教程中，然后选择工作流程，双击对应的输入。对于贴片天线结构，请选择AntennasPlanar(Patch,Slot,etc.)TimeDomainSolver.最后，请选择适合您的应用程序的单位。对于贴片天线结构，请选择尺寸如下：Dimensions:mmFrequency:GHzTime:ns对于本教程中的具体应用，其他设置可以保持不变。在单击“下一步”按钮后，您可以给该项目模板一个名称，并回顾一个初始设置的摘要：最后单击“完成”按钮以保存项目模板，并使用适当的设置创建新项目。CST微波工作室会自动启动，由于应用领域的微波与射频的选择。请注意：当您再次点击File:NewandRecent您将看到最近定义的模板在项目模板部分的下方。为进一步的项目在同一应用领域，你可以简单地点击这个模板加入有用的基本设置启动CST微波工作室。每次定义一个新的模板是没有必要的。您现在可以开始使用合理的初始设置的软件很快，只需点击相应的模板。请注意：在您的模型的构建过程中，可以修改项目模板的所有设置。例如，单位可以在“单位”对话框中进行修改(Home:SettingsUnits)和求解器类型可以选择Home:SimulationStartSimulation下拉列表。设置工作平面的性质下一步通常是将工作平面特性设置为使您的设备足够大。因为该结构具有沿一个坐标方向的最大延伸毫米，工作面大小应设置为至少100毫米。这些设置可以在选择打开后的对话框中改变View:VisibilityWorkingPlaneWorkingPlaneProperties.请注意，我们将使用相同的文档在这里介绍的工作流程和解决概述手册。在这个对话框中，您应该将大小设置为100（先前已设置为毫米的单位，在状态栏中显示），光栅宽度为2，单元宽度为0.1，以获得一个合理间隔的网格。请按“确定”按钮确认这些设置。DrawtheSubstrateBrick平面结构建模的第一个施工步骤通常是定义基底层。这可以很容易地实现由创建一个砖制成的基板材料。请激活砖创造模式Modeling:ShapesBrick.当你被提示来定义第一个点时，通过按“键盘”来输入坐标，打开下面的对话框：在这个例子中，你应该进入一个有60毫米的延伸的横向方向的基板块。横向坐标，因此可以描述为×=30，=-30的第一角和×=30，=30的相对角，假设砖是仿照对称的起源。因此，请输入第一点坐标=-30和=-30在对话框中，按“确定”按钮。之后，你可以重复这些步骤的第二点：1。按标签键2。输入=30，=30在对话框中，按确定。现在你将被要求进入砖的高度。这也可以通过再次按下TAB键数值指定，进入高度0.7按按OK键（可以很方便的在负方向确定基材）。现在下面的对话框将出现，显示你以前输入的摘要：请仔细检查所有这些设置。如果遇到任何错误，请在相应的输入字段中更改该值。你现在应该指定一个有意义的名字的砖进入例如名字场衬底，保持组件的默认设置（1）。请注意：使用不同的组件，允许您将几个固体分为特定的组，独立的材料的行为。然而，在本教程中，它是方便地构建一个单一的贴片天线的表示的一个组成部分，可以很容易地扩展到一个贴片天线阵列。最后，你需要定义基片材料。因为没有材料尚未为基材的定义，你应该选择[NewMaterial...]从材料下拉列表：在这个对话框中，定义一个新的材料名称（如基片），并将其设置为一个普通的介电材料。然后，指定材料属性的ε和多领域。在这里，你只需要改变介电常数ε2.33。最后，选择一个颜色的图层按按钮。在按下“确定”按钮之前，您的对话框应该与上述图片类似请注意：在当前项目中，定义的材料基片将可用于进一步的其他固体的创建。但是，如果你想把这个特定的材料定义为其他项目，你可以检查按钮添加到材料库。你可以通过点击来访问这个材料数据库Modeling:MaterialsMaterialLibraryLoadfromLibrary.在“砖制作”对话框中，您还可以按“确定”按钮来创建基板砖。你的屏幕现在应该看起来如下：（你可以按空格键，以最大限度地缩小结构）：ModeltheGroundPlane下一步是模拟贴片天线的接地平面。由于天线将底面同轴馈电的兴奋，在零点之前选择的模板定义电气边界不适合作为地平面。因此，必须另外定义一个金属砖。首先，模型必须通过激活旋转模式来旋转View:MouseControlRotate.然后，底面必须被激活的人脸选择工具Modeling:PicksPicksPickPoints,EdgesorFaces双点击在基板上底面。人脸的选择应该是可视化如下：你现在可以将选定的脸上挤出的工具选择Modeling:ShapesExtrude.在这里，你必须进入新的形状的高度和材料的创建。在这个例子中，接地平面必须有一个非零的厚度，因为同轴的进给，将建模后。在CST微波工作室港口区域必须均匀至少三纵向网格线。因此，您可以选择一个高度为2.1毫米，占三倍的基板厚度，作为一个足够的尺寸。进入这个值在下面的对话框中，选择从下拉列表的PEC材料为金属材料的性能：输入一个合适的名字（如接地），并用“确定”按钮确认你的设置，当前的结构会像这样（旋转一次又一次地看到顶部的面）：模型贴片天线在接地平面被定义后，该贴片天线必须被建模为在基板上的顶部面上的圆筒形。请激活气缸创建模式Modeling:ShapesCylinder.类似于建筑的基板砖，进入坐标数字按标签键打开下面的对话框：在这里，进入气缸的中心点与×=0和=0，因为在基板上的补丁是对称的。之后，请定义半径23.2毫米和0.07毫米的高度，在显示的对话框，显示后，你按下按钮按钮：跳绳的内半径的输入对话框，按ESC键将导致以下对话框，提供你的输入参数的总结：选择PEC为材料为贴片设定和砖指定一个有意义的名称在名称输入字段中输入如补丁。再次，请仔细检查设置并更改相应的输入字段中的任何错误。应用“确定”按钮后，您的屏幕应该显示以下结构：同轴送料模型最后一个建模步骤是同轴馈电的天线的激励源的建设。这一行动介绍工作坐标系（WCS）。因为进料点位于非对称的圆形补丁，这是可取的，以激活本地坐标系统Modeling:WCSLocalWCS.定义为同轴馈电的局部坐标系是沿正V向上移动的新的中心点Modeling:WCSTransformWCS.因此，请在下面的对话框中输入9.2毫米的值：现在，它是可能的设计的同轴饲料，通过构建2个圆筒形的形状，类似于先前定义的圆形补丁。请重新启动气缸创建模式(toolModeling:ShapesCylinder).首先，输入使用标签键的同轴基板缸的值，再跳过内部半径的输入。气缸有一个4毫米外径和2.1+0.7=2.8毫米负W向延伸。选择先前定义的基板材料从材料下拉列表。请检查以下对话框的设置，然后用“确定”按钮创建气缸：作为一个结果，圆筒形1：solid1与两原有的形状，固体成分：基板和地面：地面1。在这里，它是必要的，以确定类型的交叉点的形状。它是将两基板材料为单一的形状更方便，所以请在“无线”按钮上加上两个形状，在“形状交叉”对话框中，点击ok确认：在第二种情况下，基板气缸必须插入接地平面的金属材料。请在“形状交叉”窗口中标记“无线”按钮插入“高亮形状”，并再次确认“确定”：下面的截图可以让你仔细检查你的模型（请使用Ctrl+W或View:VisibilityWireFrame切换线框显示模式和关闭）：内导体是通过定义另一个气缸由PEC材料构造。请用1.12毫米的外半径，再以类似的方式在负W向2.8毫米扩展定义气缸。这一次，选择PEC从材料下拉列表和定义了一个合适的名字（如饲料）为圆柱形状。按“确定”按钮创建气缸。请注意：在这种情况下没有形状的交叉对话窗口会出现，因为导体形状正常物质形态后（这里定义：基板）。这意味着，PEC形状自动插入交叉形成。更多细节参见工作流程和解决概述手册。申请后的OK按钮最终的模型会像下面的图（再次使用Ctrl+w,orView:VisibilityWireFrame切换线框显示模式和关闭）：常见的求解器设置到这一点上，只有结构本身已被建模。现在，它是必要的，以确定一些求解特定元素。一个S参数的计算必须定义输入和输出端口。此外，模拟需要知道如何计算域应终止在其边界。定义波导端口下一步是将激励端口添加到贴片天线装置中，该天线装置将稍后计算反射参数。端口模拟一个无限长的同轴波导结构，连接到结构的端口平面。波导端口将结构扩展到无限。其横向延伸必须足够大，足以覆盖相应的模式。与之相反的是开放的端口结构，在这种情况下的端口范围内明确定义的外屏蔽导体的同轴波导。因此，最简单的方法来定义端口范围是选择的脸（选择工具Modeling:PicksPicksPickPoints,EdgesorFaces)在同轴送料（基板材料）如下所示（该模型是旋转再次向底部第一）：请打开“波导”对话框(Simulation:SourcesandLoadsWaveguidePort)定义端口：在这里，你必须选择一个有多少种模式应该被认为是由港口。对于一个简单的同轴端口，只有一个内导体，通常只有基本的透射电子显微镜模式是感兴趣的。因此，你应该保持一个模式的默认设置。请确认您的端口设置与“确定”按钮，以最终创建端口。旋转模型再次顶面后，你的模型应该看起来如下（请再次使用Ctrl+W切换线框显示模式和关闭）：定义的频率范围模拟的频率范围内，应选择与照顾。使用一个瞬时解算器或频域解算器（见下章）时，必须使用不同的注意事项。在这个例子中，S参数来计算2和3GHz的频率范围在。打开“频率范围”对话框(Simulation:FrequencyandBoundariesFrequency)在按下确定按钮之前，输入的范围从2到3（千兆赫）（频率单位以前被设置为千兆赫，并显示在状态栏）：边界条件因为计算域仅是一个有限的体积，它是必要的定义的边界条件，包括外部空间的影响。请选择打开“边界条件”对话框(Simulation:FrequencyandBoundariesBoundariesandSymmetries),在主视图中同时显示所有当前选定的边界条件：在地平面上，电边界条件已被设定，像是一个无限大固体金属砖。所有其他的边界层都设置为打开或打开（添加空间），它们在它们的边界平面后面实现自由空间。自由空间意味着电磁场被吸收在